钻井液工艺原理综合复习资料

《钻井液工艺原理》综合复习资料
一、名词解释
1、晶格取代（P29最后一段）
在粘土结构中某些原子被其它化合价不同的原子取代而晶格骨架保持不变的作用。

2、压差卡钻（P402倒数第三段）
压差卡钻又称泥饼粘附卡钻,是指钻具在井中静止时,在钻井液液柱压力与地层孔隙压力之间的压差作用下,将钻具紧压在井壁上而导致的卡钻。

3、剪切稀释特性（P65最后一段）
塑性流体和假塑性流体的表观粘度随着剪切速率的增加而降低的特性。

4、油气层损害（P409第一段）
任何阻碍流体从井眼周围流入井底的现象，均称为油气层损害。

5、塑性粘度（P60第一段）
在层流条件下，剪切应力与剪切速率成线性关系时的斜率值。

钻井液中的塑性粘度是塑性流体的性质，不随剪切速率而变化；反映了在层流情况下，钻井液中网架结构的破坏与恢复处于动平衡时，悬浮的固相颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及连续液相内部的内摩擦作用的强弱。

6、胺点
在标准实验条件下，石油产品与等体积的苯胺，在相互溶解形成单一液相时的最低温度，叫苯胺点。

7、造浆率（P147第一段）
常将1t粘土所能配出的表观粘度为15mPa•s的钻井液体积称为造浆率。

8、泥饼粘附卡钻（P402倒数第三段）
压差卡钻又称泥饼粘附卡钻,是指钻具在井中静止时,在钻井液液柱压力与地层孔隙压力之间的压差作用下,将钻具紧压在井壁上而导致的卡钻。

9、水敏性损害（P420倒数第三段）
水敏性损害是指当进入油气层的外来流体与油气层中的水敏性矿物不相配伍时，将使得这类矿物发生水化膨胀和分散从而导致油气层的渗透率降低。

10、静切力（P59最后一段）
塑性流体不是加很小的剪切应力就开始流动，而是必须加一定的力才开始流动，这种使钻井液开始流动所需的最低切应力，称为静切力。

11、乳状液（）
一种液体以液珠形式分散在与它不相混溶的另一种液体中而形成的分散体系。

钻井液是油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。

（P1）
12、钻井液碱度（P9第六段）
碱度是指溶液或悬浮体对酸的中和能力。

二、问答题
1、为什么要求钻井液具有较好的剪切稀释性（P65最后一段、P66第三
段）
剪切稀释性用动塑比来表示，动塑比越高表示钻井液剪切稀释性越强，为了保持在高剪切速率下有效地破岩和低剪切速率下携带钻屑（必须要求高的动塑比）钻头钻时阻力小，还空中能够悬浮钻屑。

2、为什么选择蒙脱土作钻井液配浆土？（P30最后一段）
蒙脱石晶层上、下面皆为氧原子，各层之间以分子间力连接，连接力弱，水分子易进入晶层之间，引起晶格膨胀。

而且由于晶格取代作用，蒙脱石带有较多的负电荷，能吸附等量电荷的阳离子。

水化的阳离子进入晶层之间，致使C轴方向上的间距增加。

因此蒙脱石是膨胀型黏土矿
物，胶体活性大，晶层的所有表面都可以进行水化及阳离子交换。

3、为什么钻井液的pH值控制在弱碱性（8～10）范围？（P8）
(1）对钻具腐蚀性低；
(2）可以使有机处理剂充分发挥其效能
(3）可抑制体系中对钙、镁盐的溶解
(4）可预防因氢脆而引起的钻具和套管的损坏。

4、简述不分散低固相聚合物钻井液能显著提高钻速的原因。

（P173第
三段）
聚合物钻井液具有较高的动塑比，剪切稀释性好，还具有较强的触变性及在环形空间形成平板型层流等优良特性，一次使得它悬浮和细带钻屑的效果好，可有效的减小钻屑的重复破碎，使得钻头进尺明显提高。

5、有哪些因素影响钻井液滤失量？(P91-P95)
影响钻井液滤失量的因素主要有：滤失时间、压差、滤液的粘度、温度、固相含量和类型、岩层的渗透率、泥饼的压实性和渗透率。

6、分析细分散钻井液遇盐侵后粘度、切力及滤失量如何变化及其原因。

(P152图6-2及第二段)
钻井液遇盐侵后，随着Na+浓度的增加，钻井液的粘度、切力和虑失量均逐渐上升。

当Na+浓度增大到一定的程度后，钻井液的粘度和切力分别在达到最大值后又转为下降，滤失量则继续上升，若不做处理，钻井液的稳定性将完全丧失。

7、简述降粘剂的作用机理（P125最后一段、P127倒数第四段、P128
倒数第二段、P129第二段）
降粘剂可分为分散型稀释剂、聚合物型稀释剂。

分散型稀释剂主要通过氢键或阳离子链节吸附在粘土颗粒表面，水化基团通过增加粘土颗粒表面负电和水化层厚度，增加颗粒间斥力，拆散粘
土颗粒连接所产生的结构。

聚合物型稀释剂，其中低相对分子质量的聚合物通过竞争吸附使吸附在粘土颗粒表面的高分子聚合物解吸下来，拆散粘土与高分子聚合物形成的网架结构。

8、简述降粘剂的降粘机理（同第七题）
9、简述粘土颗粒带电的原因（P36页第二段）
（1）晶格取代。

（2）颗粒表面羟基的解离。

（3）吸附离子
10、简述粘土扩散双电层（P45最后一段）
双电层中的反离子一方面受到固体表面电荷的吸引，靠近固体边面，另一方面，由于反离子的热运动，又有扩散到液体内部去的能力，这两种相反作用的结果，使得反离子扩散地分布在质点颗粒的周围，形成扩散双电层。

11、分析粘土在水基钻井液中的作用(P114倒数第三段)
（1）增加钻井液塑性粘度与切力，以增强钻井液对钻屑的悬浮和携带能力；（2）形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量；
（3）对于胶结不良的地层，可以改善井眼的稳定性；
（4）防止井漏。

12、比较分散型钻井液和抑制性钻井液（P149最后一段）
水基钻井液分为：分散型钻井液和抑制性钻井液，抑制性钻井液包括钙
处理钻井液、钾盐钻井液、盐水钻井液、聚合物钻井液、正电胶钻井液等。

（1）分散型钻井液：适合一般地层打深井和高温井。

优点：配制简便，成本低；滤失造壁性能好；可配制高密度钻井液；抗温能力强；缺点：抗污染能力差，性能不稳定；抑制性差，不利于井壁稳定；亚微米颗粒（直径小于1μm ）多，钻速慢；不能有效地保护油气层。

（2）抑制性钻井液含有抑制性处理剂或无机盐，能有效抑制钻屑和井壁的水化膨胀和分散，体系固含量低，稳定井壁效果好，钻速快，抗污染能力较强。

三、计算题
1、使用范氏六速粘度计，测得某钻井液600rpm 和300rpm 时粘度计的读数分别为：Ф600=26，Ф300=17，且已知该钻井液为塑性流体，试算该钻井液的
流变参数及表观粘度。

（P70及P69公式3-10）
塑性粘度：）（s a 91726300600p ⋅=-=-=mP θθμ
动切力：）（（a 088.4)917(511.0)511.0p 3000P =-⨯=-=μθτ 表观粘度：N
N N N θθγτμ300100703.1511.0a =⨯== 所以：600rpm 下表观粘度：）（s a 13600
26300300a ⋅=⨯==mP N N θμ 300rpm 下表观粘度：）（s a 17300
17300300a ⋅=⨯==mP N N θμ 2、用重晶石（ρB =4.2g/cm 3）把200 m 3钻井液由密度ρ1=1.15g/cm 3加重到
ρ2=2.0g/cm 3。

试求：⑴若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？⑵若最
终体积限制为200 m 3，需加入重晶石多少吨？（P116例题）
（1）加重后钻井液的体积：
)(273.2770
.22.415.12.420032112m V V B B =--⨯=--=ρρρρ 所需重晶石的质量：
）
（）（）t V V m B B 547.37410002.4200273.277(12=⨯⨯-=-=ρ （2）加重前后体积关系：B m V V ρB
12+=
加重前后质量关系： B m V V +=1122ρρ
则 ()())(262.14415.12.4200
0.22.431221m V V B B =-⨯-=--=ρρρρ
所以所需重晶石的质量：
()()t V V m B 010.23410002.4)262.144200(12B =⨯⨯-=-=ρ
3、使用范氏六速粘度计，测得某钻井液600rpm 和300rpm 时粘度计的读数分别为：Ф600=36，Ф300=24，且已知该钻井液为塑性流体，试算该钻
井液的流变参数、表观粘度及剪切速率为1000s -1时的表观粘度。

（P70及P65公式3-6）
塑性粘度：）（s a 122436300600p ⋅=-=-=mP θθμ
动切力：）（（a 132.6)1224(511.0)511.0p 3000P =-⨯=-=μθτ
剪切速率为1000s -1
时的表观粘度： ）（s a 132.1810001000
132.6120p a ⋅=⨯+=+=mP γτμμ 4、使用范氏六速粘度计，测得某钻井液600rpm 和300rpm 时粘度计的读数分别为：Ф600=26，Ф300=18，且已知该钻井液为塑性流体，试算该钻井
液的流变参数、表观粘度及剪切速率为1000s -1时的表观粘度。

（P70及P65公式3-6）
塑性粘度：）（s a 81826300600p ⋅=-=-=mP θθμ 动切力：）（（a 11.5)818(511.0)511.0p 3000P =-⨯=-=μθτ 剪切速率为1000s -1时的表观粘度： ）（s a 11.131000100011
.580p a ⋅=⨯+=+=mP γτμμ。