钻井液思考题

第一章1.钻井液的概念：钻井工程中所使用的一种工作流体。

具有能满足钻井工程所需的各种功能。

是一种分散相粒子（土、加重剂、油）多级分散在分散介质（水、油）中形成的溶胶—悬浮体。

水基泥浆是粘土以小颗粒状态分散在水中形成的溶胶-悬浮体。

2.钻井液的基本功能：冷却和清洗钻头，提高钻头破岩效率；携带和悬浮钻屑、加重剂，保持井眼清洁；稳定井壁、平衡地层压力，防止塌、卡、漏、喷等各种井下事故复杂的发生；保护油气层；传递水马力；3.钻井液在钻井工程中的作用：对钻井速度、钻井成本、油井产量、井下安全的影响4.如何成为一名优秀的泥浆工程师：事业心与责任感、基础理论知识和专业技能、实践经验的积累、外语能力、钻井工程，石油地质相关知识。

5.泥浆工程师应掌握的专业技能:按照钻井液设计，独立完成一口井的钻井液现场施工；熟练掌握本油田各种泥浆体系组成、使用条件、配制方法和维护处理工艺；熟悉各种泥浆处理剂性能特点、加量、其相互间配伍性和使用条件；熟悉各种泥浆测试仪器的操作方法，并能熟练掌握泥浆性能的标准测试程序；能够正确分析判断井下与钻井液有关的各种事故、复杂情况，并提出合理、有效的处理方案；掌握本油田常用特殊泥浆（如：解卡液、堵漏泥浆、压井泥浆等）的配方和配制工艺；熟练掌握各种泥浆小型实验，并能对测试和实验数据作出正确的分析判断。

第二章1.钻井液密度的概念，作用及设计原理？答：定义：钻井液单位体积的质量称为钻井液的密度，常用g/cm3单位表示。

作用：调节钻井液静液柱压力，平衡地层孔隙压力，避免喷、漏、塌、卡等复杂情况的发生。

设计依据：一般以地层孔隙压力为基准，易塌地层以地层坍塌压力作参考。

设计原则：一般情况下，钻井液液柱压力要高于地层孔隙压力，即在地层孔隙压力值基础上附加一安全值。

中石油颁布的标准为：油层附加 1.5--3.5MPa，气层附加3.0--5.0MPa。

另一个标准为钻井液密度是在地层压力系数之上附加一安全值：油层附加0.05-0.10，气层附加0.07-0.15。

2.为什么钻井液密度要在地层压力之上增加一个附加值? 答：合理钻井液密度在数值上等于地层压力加安全附加值。

安全附加值通常取决于起钻的抽汲压力，而抽吸压力除与起钻速度有关，也受钻井液流变性的影响。

静切力越高抽吸压力越大，起钻抽喷的风险越大，附加的安全值就要求越高。

3.钻井液密度过高的危害？答：降低钻井速度，井漏和井卡，伤害油气层，增加钻井成本。

4.何为钻井液的流变性？有哪些流变参数？答：流变性是指钻井液流动和变形的特性。

粘度，包括漏斗粘度T（S）、表观粘度A V(mPa.S)、塑性粘度PV(mPa.S)、切力，动切力（结构粘度）YP（Pa）、静切力（凝胶强度）G 0/G 10 （Pa）、流形指数n值，及稠度系数K值。

5.6.合理流变参数的确定原则？答：在满足携砂和悬浮加重剂前提下，粘度、切力越低越好！7.API中压失水，HTHP失水的测定条件？答：API中压滤失量：在室温和7atm条件下，通过45.6 cm2过滤面积的滤纸，经历30分钟时流出的滤液量(cm3)。

同时在滤纸表面沉积的固相厚度称为泥饼厚度，其致密性、韧度和光滑度称为泥饼质量。

HTHP滤失量：在高温（90-200C。

可调）和35atm条件下，通过22.8 cm2过滤面积的滤纸，经历30分钟时流出的滤液量×2(以cm3计)。

同时在滤纸表面沉积的固相厚度称为泥饼厚度。

8.失水造壁性差有什么影响?答：失水大，泥饼厚会：污染油气层、厚泥饼引起压差卡钻、厚泥饼影响固井质量、瞬时失水大，钻速快、井壁坍塌，井眼缩径。

9.固相含量及分散度对钻井工程的影响？答：固相含量高，分散度高会降低机械钻速、钻井液性能差，引发事故复杂、影响固井质量、伤害油气层、钻井液抗污染能力差。

10.何为亚甲基蓝般土含量？如何测定？答：亚甲基蓝般土含量（MBT）是指通过亚甲基蓝滴定试验测出钻井液的阳离子交换容量，进而换算出钻井液中的般土含量。

这种测定方法所得出的般土含量是一个相对值，常受钻井液中其它组分的干扰。

测定方法：用注射器准确量取1-2ml钻井液，注入150ml三角瓶中，加10ml蒸馏水稀释。

加入3%过氧化氢15ml和0.5ml稀硫酸，缓慢煮沸10min，不能蒸干，加蒸馏水稀释至50ml。

用3.74g/l（0.01mol/l）的亚甲基蓝溶液滴定，每滴入0.5ml后旋摇30s，用搅棒取一滴在滤纸上，当粘土颗粒周边出现蓝色环时可能到滴定终点。

继续旋摇2min，再取一滴到滤纸，观察蓝色环是否还在，如消失，继续滴定。

如蓝色环还在则判定已达终点。

记录所消耗亚甲基蓝毫升数。

11.控制PH值的一般原则？答：钻井液的PH值应根据不同钻井液体系及地层的需要而加以控制，否则会出现不良后果。

一般原则是：对于水敏性泥岩地层，PH值低一些好。

因为PH值越高，泥岩地层越易出现水化膨胀、分散造浆和垮塌（≤8）。

对于防止有些处理剂发酵，需要适当高的PH值（≥8）。

对于某些分散型处理剂，需要较高的PH值（≥9），其有效成分才能溶解而发挥作用。

对于硫化氢气层钻进，为提高钻井液对硫化氢的溶解能力和钻具防腐，需要较高的PH值（≥9.5）。

对于钻具的防腐蚀，PH值宜高一些（≥9.5）。

第三章1.般土的主要作用？影响般土水化作用的主要因素有哪些？答：作用：形成泥饼，控制失水、封固和稳定井壁、提高粘度切力。

影响因素：配浆水质、机械剪切强度、碱的使用，PH值、水化时间和温度。

2.对钻井液加重剂的基本要求？答：密度高、化学惰性、硬度低，磨损性小，液体加重剂对钻具腐蚀性小。

保护油气层加重剂：可酸化。

固体加重剂粒度在≤74µ。

3.包被剂的分子结构特点及主要作用？答：包被剂是一种分子链上含有较多吸附基团和一定比例水化基团的高分子聚合物，分子量多在200万以上。

作用：主要作用是抑制泥岩钻屑的分散，控制地层造浆，降低钻井液的处理量。

兼有抑制泥岩水化膨胀和防塌的作用。

4.磺化酚醛树脂的分子结构及主要作用？答：非离子基团（酚基）的作用：提供强烈吸附（螯合吸附）;阴离子基团(磺甲基)的作用：形成致密水化膜，提高土粒电动电位、保护土粒胶体性质，减弱聚集趋势，增强体系稳定、在高温及大量污染的情况下仍能保持体系稳定、增强热稳定性、提高抗盐能力。

5.降粘剂的降粘的机理？答：XY-27是在分子链上同时引入有机阳离子基团和有机阴离子基团、分子量在2000的稀释剂。

其作用机理是：由于分子量小且含阳离子基团，能优先于其它聚合物吸附在粘土颗粒上，拆散或阻止了粘土颗粒与高分子聚合物的空间网架结构，降低了结构粘度。

同时分子链上的有机阳离子基团通过静电吸附于粘土表面，中和了粘土表面负电荷，减弱粘土的水化作用。

此外分子链中带有大量的水化基团形成的水化膜，阻止自由水分子与粘土表面接触而提高了粘土颗粒的抗剪切强度，有效地增强体系抑制性。

6.液体内润滑剂的作用原理?答：主要原理是润滑油在机械剪切和表面活性剂的作用下乳化分散在钻井液中，在钻井液滤失过程中在泥饼表面形成一层油膜，大大降低泥饼的摩擦阻力系数。

7.解卡剂的主要成分及解卡机理？答：主要成分为油、表面活性剂、快速渗透剂、沥青、石灰、水和加重材料。

机理：利用快-T向钻具与井壁之间的泥饼渗透，侵蚀剥离泥饼，使油相逐渐浸入钻具和井壁之间，最终消除作用在钻具表面的正压差，解除卡钻。

8.桥接堵漏剂的基本组成？答：堵漏剂至少包括三种成分：刚性颗粒（大）架桥，中小颗粒填充，纤维状颗粒封堵。

9.磺化泥青的防塌机理？答：防塌机理是防塌剂中的水溶性大分子基团吸附在粘土颗粒表面，改善泥饼质量，降低失水，提高钻井液的护壁能力。

油溶成份在井温作用下软化变形封堵泥页岩的微裂缝，阻止滤液向裂缝深部侵入。

10.除硫剂碱式碳酸锌的除硫机理？答：2ZnCO3 .3Zn(OH)2 + 5H 2S === 5ZnS↓+ 2CO2↑+ 8H 2O第四章1.聚合物钻井液的组成？答：包被剂、降粘剂、降失水剂、功能添加剂。

2.不分散聚合物体系“不分散”的含义？答：“不分散”的含义一是指钻井液中的固相颗粒保持在相对较粗的粒度范围内，二是钻出的岩屑受到聚合物的包被，不易分散，易于固控设备的清除。

小于1μ的亚微米颗粒，般土浆13%、分散泥浆80%，聚合物不分散泥浆6%。

3.不分散聚合物体系应用的技术关键？答：合理的般土含量(含量高流变性变差)，足够的包被剂（维持不分散的基础），等浓度维护（保持包被剂含量），避免强分散剂PH：7-8(保持钻井液的强抑制性)，高效使用固控设备（尽可能清除钻屑，保持低固相）。

4.盐对钻井液性能破坏的内在机理？答：盐对聚合物特性的影响：聚合物分子通过在粘土颗粒表面的吸附，调节泥浆性能并对泥浆起稳定作用。

聚合物的溶解性、水化性和分子构象决定了它在粘土颗粒表面的吸附特点及规律，盐正是通过对上述三方面的影响，大大降低了聚合物处理剂的处理效能。

盐降低了聚合物的水化能力和溶解性；盐提高了聚合物在粘土颗粒表面的吸附量；盐使聚合物分子链形态发生卷曲、变形，线团尺寸急剧收缩。

概言之，盐通过影响粘土颗粒的表面电性质及处理剂的溶解、水化、吸附及分子链形态等特性，降低粘土颗粒的聚集稳定性和分散度，带来泥浆粘度、切力、失水等性能的变化。

5.两性离子聚磺钻井液体系的抗盐机理？答：两性离子聚合物分子链上的有机阳离子基团与带负电的粘土颗粒产生强烈吸附，只需少量阳离子基团即可获得大量非离子吸附基团的吸附效果，因此在分子链上可保持更高比例的阴离子水化基团，可以在盐水状态下仍具有极好的溶解性和很强的水化能力，吸附在粘土颗粒表面形成致密溶剂化层，提供粘土颗粒的空间稳定性，实现增强盐水泥浆胶体稳定性的目的。

此外两性离子聚合物分子链上引入了环状型、支链型的基团，增加了链的刚性和抗剪切能力。

体系的另一处理剂磺化酚醛树脂，分子链主要由苯环组成，链刚性强，苯环上的磺酸基团有极强水化能力，符合抗盐聚合物的分子结构要求。

6.为什么盐水钻井液体系的处理剂浓度要大大高于淡水钻井液体系？答：盐对粘土颗粒及处理剂的影响是客观存在，不同种类的处理剂受盐的影响程度有所不同。

但即使是抗盐聚合物处理剂，在盐水状态下，其处理效能仍将受到一定的削弱，唯有通过提高处理剂的加量来弥补其效能的下降。

此外盐水条件下，般土颗粒对处理剂的吸附量大大增加。

因此，在饱和盐水钻井液中，处理剂的用量和浓度要大大高于钻井液泥浆。

7.何为分散钻井液体系？主要特点？答：该体系是指以强分散型处理剂为核心的水基钻井液。

特点：亚微米颗粒多，钻速受影响、PH高（9-10）、抑制能力差，不适合浅井，中深井、适宜超深井（抗温220℃，井深8000M）。

8.高温对钻井液性能的影响有哪些？答：高温分散，高温增稠—高温交联，高温胶凝—高温固化、高温钝化—高温减稠、高温降解—失水量上升，粘度增大。