钻井工程试题及答案

第三章钻井液

一、选择题

二、填空题

三、名词解释

1．说明瞬时滤失、动滤失、静滤失各自的涵义。

答：

钻头刚破碎井底岩石形成井眼的一瞬间，钻井液便迅速向地层孔隙渗透。在滤饼尚未形成的一段时间内的滤失称为瞬时滤失。

钻井液在井内循环流动时的滤失过程称为动滤失。

钻井液在静止循环时的滤失称为静滤失。

四、简答题

2．钻井液与钻井工程关系如何？钻井液有哪些功用？

答：钻井液与钻井工程关系密切。钻井液在钻进时用来清洗井底并把岩屑携带到地面、维持钻井操作正常进行。

钻井液具有以下功用：

（1）从井底清除岩屑；

（2）冷却和润滑钻头及钻柱

（3）造壁性能

（4）控制地层压力

（5）从所钻地层获得资料

3．说明钻井液的一般组成及钻井液的分类。

答：

钻井液的一般组成：

（1）液相：是钻井液的连续相，可以是油或水。

（2）活性固相：包括人为加入的商业膨润土、地层进入的造浆粘土

和有机膨润土。

（3）惰性固相：包括钻屑和加重材料。

（4）各种钻井液添加剂：可以利用不同类型的添加剂配制性能各异

的钻井液，并对钻井液性能进行调整。

钻井液的分类：

（1）不分散体系。包括开钻钻井液、天然钻井液及轻度处理的钻井液。

（2）分散体系。在可能出现难题的深井条件下，钻井液常被分散，特别使用铁铬木

质素磺酸盐或其他类似产品，这些类似产品属于有效的反絮凝剂和降失水剂。

另外，常加入特殊化学剂以维护特殊的钻井液性能。

（3）钙处理体系。双价离子如钙、镁等常被加入钻井液中以抑制地层中粘土和页岩的膨胀和分散。

（4）聚合物体系。在絮凝钻井液中，一般使用长链、高分子量化学剂能够有效的增加粘度，降低失水和稳定性能。

（5）低固相体系。属于此类体系的钻井液中，其所含固相的类型和数量都加以控制，这样可以明显的提高机械钻速。

（6）饱和盐水体系。

（7）完井修井液体系。用来最大限度的降低地层损害。它与酸有相容性，并可用作压裂液（酸溶），具有抑制粘土膨胀保护储层的作用。此体系由经高度处理的

钻井液（封隔液）和混合盐或清洁盐水组成。

（8）油基钻井液体系。常用于高温井、深井及易出现卡钻和井眼稳定性差的井以及许多特种地区。

（9）空气、雾、泡沫和气体体系。

4．大多数钻井液属什么流体类型，写出其流变方程。

答：

大多数钻井液属于塑形流型，其流变方程为：

г-г0=μpv dv/dx

г——切应力

г0——动切应力

μpv——塑形粘度

5．说明静切力、动切力、表观粘度、塑性粘度的物理意义。怎样调整这些参数。

答：

静切力是使钻井液开始流动所需的最低切应力，它是钻井液静止时单位面积上所形成的连续空间网架结构强度的量度。调整钻井液中粘土的含量及分散度，加无机电解质调整粘土颗粒间的静电斥力和水化膜斥力，加降粘剂等措施可调整钻井液静切应力。

动切力是延长流变曲线直线段与切应力轴相交得的假像值，反映钻井液处于层流状态时钻井液中网状结构强度的量度。调整方法与静切力相同。

表观粘度又称视粘度或有效粘度，它是在某一流速梯度下剪切应力与相应流速梯度的比值。钻井液在不同流速下的表观粘度是不同的。表观粘度的调整采用调节动切力和塑形粘度的办法。

塑性粘度是塑性流体流变曲线段斜率的倒数。它不随剪切力而变化，相当于体系中结构拆散速度等于恢复速度时的粘度。塑性粘度由钻井液中的固相含量、固相颗粒的形状和分散程度、表面润滑性及液相本身的粘度等因素决定。体系中塑性粘度太高需要降低时，一般使用固控设备降低固相含量，增加体系的抑制性，降低活性固相的分散度；如急需降

低可加水稀释。如果要提高体系的塑性粘度可加入高分子有机聚合物增粘剂。

6．今有一种液体在管中作层流流动，管长L＝15cm的管段两端压差△P=3kPa,求半径R＝3cm处的液层所受的剪切应力是多少？

答：

7．钻井液的流态对钻井作业影响如何？

答：

钻井液流态与钻井工程关系密切。层流和紊流都不利于岩屑的携带，改性层流有利于岩屑携带，使井眼净化，对井壁冲刷较轻。钻井液具有剪切稀释特性，在钻头水眼处紊流磨阻小，有利于提高钻速，而在环空中有利于岩屑和加重材料的悬浮等。但终切不能太大，否则影响开泵和产生压力激动等。

8．从静滤失方程分析影响静滤失量的因素。

答：

由静滤失方程可以清楚的分析影响滤失量的各种因素。

一、滤失时间：钻井液的滤失量与滤失时间的平方根成正比。

二、压差：滤失量应该与压差的平方根成正比变化。但在泥饼的情况下要根据泥饼的性质

决定。

三、温度：温度升高引起滤液黏度下降，导致滤失速率增加。

四、固相含量及类型：滤饼中固相含量越低，滤失量越少。

五、滤饼的渗透率：是影响钻井液滤失量的主要因素。控制滤失量最好的方法是控制滤饼

的渗透性。

9．降滤失剂是如何起降滤失作用的？

答：

（1）护胶作用

（2）增加钻井液中粘土颗粒的水化膜厚度，降低滤失量。

（3）提高滤液粘度，降低滤失量。

（4）降滤失剂分子本身的堵孔作用。

10．引起井壁不稳定的因素有哪些？

答：

（1）地质因素：异常压力地层的压力释放，钻遇地质破碎带、断

层、含有大量微裂缝地层及煤层等。

（2）工程因素：钻井液排量过大，冲蚀井壁；起下钻太快，造成压

力激动，压裂地层；钻井液液柱压力低于底层压力及钻井液浸

泡时间过长等。