钻井流体概念
钻井液工艺学-第三章
第二节
数学表达式：
钻井液的基本流型及特点
y
第二节
钻井液的基本流型及特点
流型判断（作图法）
（1）多点测试（τ，γ ） （2）分别以τ和γ为坐标轴绘图 （3）结合标准流变曲线进行判断
第三节
流变参数测量与计算
一.测量仪器及原理
1、漏斗粘度计
漏斗粘度 Funnel Viscosity 定 单 类 义：定体积泄流时间。 位：秒；s 型：
第四节 钻井液流变性与钻井作业的关系
三.钻井液流变性与井壁稳定的关系
流态对井壁稳定的影响：层流比紊流有利于井壁稳定。
第四节 钻井液流变性与钻井作业的关系
四.钻井液流变性与钻速的关系
第四节 钻井液流变性与钻井作业的关系
五.钻井液流变性与井内压力激动的关系
下钻: 当钻头在井内向下运动时，钻井液被推动着向上流动。这时钻头 处的压力等于钻头以上钻井液的流动阻力与该段钻井液的静液柱压力 。超出静液柱压力的部分被称为“激动压力”。这是造成井漏的原因之 一。 起钻:相反，当钻头在井内向上运动时，钻井液向下流动。这时钻头处 的压力等于钻头以上钻井液的静液柱压力减去该段钻井液的流动阻力 。低于静液柱压力的部分被称为“抽吸压力”。这是诱发井喷、井塌的 原因之一。 主要控制措施： 控制起下钻速度； 降低钻井液粘切。
μ a=τ/γ ，mPa· s
第三节
流变参数测量与计算
某一剪切速率下的表观粘度可用下式表示：
μ a=（300ѲN）/N
N—表示转速，单位为r/min； ѲN—表示转速为N时的刻度盘读数。 在评价钻井液的性能时，为便于比较，如果没有特别注明某一剪切速率， 一般是指测定600r/min时的表观粘度，即：
μp
Chapter 2-钻井液流变性能
钻井液常用流型：
① 牛顿流体(Newtonian Fluids) ② 宾汉流体(Bingham Plastic Flow) ③ 幂律流体(Power law flow) ④ 卡森流体(Casson flow)
１、牛顿流体
①
这类流体有如下特点：当τ>O时，γ>0，因此只要对牛顿流体施 加一个外力，即使此力很小，也可以产生一定的剪切速率，即 开始流动。 其粘度不随剪切速率的增减而变化。
为了确定内摩擦力与哪些因素有关，牛顿通过大量实 验研究提出了液体内摩擦定律，通常称为牛顿内摩擦定律。 其内容为：液体流动时，液体层与层之间的内摩擦力(F)的 大小与液体的性质及温度有关，并与液层间的接触面积(S) . 和剪切速率( )成正比，即:
F S
μ –viscosity, the frictional resistance ;
典型牛顿流体流变图分析
不同物质有不同粘度。
牛顿流体流变图，其流变曲线均为通过原点O的一条直线，
但粘度越高(如甘油，在15℃时为2.33Pa· s)，其斜率越大，
即流变曲线与x轴的夹角越大。粘度越低(如空气，在 15℃时为0.0182╳10-3Pa· s)，其斜率越小。
水的动力粘度，15℃时为1.1405×10－3 Pa· s，20℃时为
是指在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性。
该特性通常用钻井液的流变公式、流变曲线和流变参数，如
塑性粘度（Plastic Viscosity）、动切力（Yield Point）、 静切力（Gel Strength）、表观粘度（Apparent Viscosity） 等来进行描述的。
流变参数是流变方程的常数。
用前，应用清水进行校正。该仪器测量清水 的粘度为15±0.5秒。若误差在±1秒以内，可用下 式计算泥浆的实际粘度。
钻井液复习资料
钻井液复习资料1、钻井液概念：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。
2、钻井液功能：（1）携带和悬浮岩屑（2）稳定井壁和平衡地层压力（3）冷却和润滑钻头、钻具（4）传递水压力（5）获取井下信息（6）保护油气层3、钻井液类型：（1）分散钻井液（2）钙处理剂钻井液（3）盐水钻井液（4）饱和盐水钻井液（5）聚合物钻井液4、黏土矿物有哪三种：高岭石、蒙脱石、伊利石5、晶格取代的概念：在其结构中某些原子被其他化合价不同的原子取代而晶体骨架保持不变的作用6、黏土晶体的电荷分为哪三种：永久荷载、可变荷载、正电荷7、交换型阳离子的概念：黏土一般带负电，为了保持电中性，黏土必然从分散介质中吸附等电量的阳离子，这些被黏土吸附的阳离子，可以被分散介质中其他阳离子所交换。
8、黏土阳离子交换容量：在分散介质PH=7的条件下，黏土所能交换阳离子的总量。
9、黏土水化膨胀受哪三种力的制约：表面水化力、渗透水化力、毛细管作用。
10、表面水化、渗透水化的概念：表面水化是由黏土晶体表面吸附水分子与交换性阳离子水化而引起的；渗透水化是当黏土表面吸附的阳离子浓度高于介质中的浓度，便产生渗透压，从而引起水分向黏土晶层扩散的现象。
11、分散介质和分散项的概念：被分散的物质叫分散相。
包围分散相的另一相称为分散介质。
12、吸附作用及其分类：物质在俩相界面上自动浓集（界面浓度大于内部浓度）的现象。
吸附分为物理吸附和化学吸附。
13、电动电位、热力学电位的概念：滑动面到均匀液相内的电位称为电动电位。
从固相表面到均匀液相内的电位称为热力学电位。
14、动力稳定性、聚结稳定性的概念：动力稳定性是指在重力作用下分散相粒子是否容易下沉的性质。
聚结稳定性是指分散相粒子是否容易自动的聚结变大的性质15、黏土矿物的俩种基本构造是：硅氧八面体、铝氧四面体。
16、钻井液流变性的概念：在外力作用下，钻井液发生流变和变形的特性17、钻井液粘度的物理意义：产生单位剪切速率所需要的剪切应力。
钻井工程专业名词解释
钻井工程专业名词解释一、名词解释：1、钻井进尺工作时间：与进尺有关的钻井作业时间，包括存进尺、接单根、扩划眼、换钻头、循环钻井液、起下钻、定向测量及定向作业等。
2、钻井工程质量：主要是指井身质量、取芯质量和固井质量。
3、碰压：固井过程替水泥浆时胶塞到达阻流位置时压力突然升高的过程。
4、联顶接：从钻台面要将生产套管送到地面规定高度的连接套管。
5、鱼头：钻井作业中一般将井内由于处理事故过程余留的钻具、套管以及其他工具叫井内落鱼，最上部顶端位置叫鱼头。
6、狗腿：将钻进过程中井斜变化较大的地方称为“狗腿".7、迟到时间：钻头破碎地层后，岩屑随钻井液由井底上返至振动筛所需要的时间称作迟到时间。
8、钻井液柱压力：由钻井液柱的重力所引起的压力。
9、岩石可钻性：岩石可钻性是岩石抗破碎的能力。
可以理解为在一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。
10、钻井液失水：在压力差作用下，钻井液中的自由水向井壁岩石的裂缝或空隙中渗漏，称为钻井液的滤失。
11、地层破裂压力：在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当流体压力达到一点数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力。
12、井喷：是地层中的流体喷出地面或流入其他地层的现象。
13、溢流：地层流体进入井筒内，使返出的钻井液量大于泵入量，停泵后井口自动外溢的现象。
14、井控：是指对油、气井地层压力的控制。
15、压力梯度：单位深的压力增量。
16、压井：向失去2压力平衡的井筒内，泵入高密度钻井液，以恢复和重建压力平衡的作业。
17、平衡压力钻井：是指井底压力等于或大于地层压力情况下的钻井。
18、关井：发生溢流和井涌后，关闭封井器和节流关汇，阻止地层流体继续侵入井筒的过程。
19、循环周：钻井液从井口泵入至井底再从井底返到地面的时间。
20、静液压力：由静止液柱的重力引起的压力。
21、地层压力：地下岩石孔隙内流体的压力。
22、抽吸压力：上提钻柱时，由于钻井液粘滞作用产生的使井底压力减小的瞬间附加压力。
钻头水眼压降计算
钻头水眼压降计算首先，需要了解几个基本的概念和参数。
在钻井过程中，流体(钻井液)通过钻井管道从地面泵入水眼，并通过钻头进入井底，然后沿着钻孔周围的空隙上升到地面，形成一个“环形”流动路径。
这个循环系统中的压力降低主要发生在水眼处。
水眼是钻头和钻杆之间的缝隙，它是钻头的出口，流体从这里进入井底。
1.流体力学方法：流体力学方法计算钻头水眼压降主要基于流体动力学原理，通过考虑流体的速度、密度、粘度等参数，来计算水眼处压力的减少量。
这种方法需要进行复杂的流体流动分析，包括雷诺数、管道阻力系数等参数的计算。
这种方法的计算相对复杂，需要较多的输入参数和计算工具。
2.经验公式方法：经验公式方法是一种更简单且实用的计算方法，通过基于实地试验数据和经验总结，以及一些基本的流体力学原理，来估算钻头水眼压降。
这种方法常用的经验公式主要包括威丁顿、佩南、里维石油工程、Vannuyts公式等。
这些公式主要基于参数如流量、流速、管道长度、井眼尺寸、钻井液性质和斜度等来进行计算。
在实际应用中，经验公式方法比较常见，由于其计算较为简便，适合于现场快速估算。
下面以威丁顿公式为例来介绍经验公式方法的使用步骤：1.计算流量(Q)：流量是指单位时间内通过水眼的液体体积，通常以桶/分钟或立方米/小时来表示。
可以根据泵功图或流量计来获得。
2.计算流速(V)：流速是指流体通过水眼的速度，通常以米/秒来表示。
可以通过流量Q和水眼面积A的关系公式来计算：V=Q/A。
3.计算里维石油工程公式中的压降(H)：里维石油工程公式是常用的经验公式之一，其计算公式为：H=K*V²/2其中，K是一个修正系数，其值根据井眼尺寸、钻头形状以及流体性质来选择。
4.将单位转换为所需的压力单位：通常情况下，钻井液的压力单位为帕斯卡(Pa)或psi。
需要注意的是，钻头水眼压降的计算只是估算值，实际压降受到许多因素的影响，如斜度、管道弯曲、钻井液性质、摩擦、管道损失等。
钻井液工艺原理3-钻井液流变性
1
16
卡森流体
流变模型：τ1/2 = τc1/2 + η1/2 γ1/2
r1/2
流变曲线：
• γ1/2-τ1/2 作图，为一条直线。
• γ -τ作图，为直线与曲线之和。
模式讨论 τ1/2 = τc1/2 + η1/2 γ1/2
0
τ
1/2 c
τ 1/2
γ 0， τ τc 能够反映多数钻井液具有 r
国际：Pa.s、mPa.s 模式讨论 τ- τ0 = ηp γ 或者 η= ηp + τ0/ γ
γ 0， τ τ0 能够反映多数钻井液具有内部结构情况。 γ ，η 能够反映多数钻井液的剪切稀释性。 γ， η ηp 能够反映出钻井液的极限粘度。
低剪切速率下： τ实> τ宾 表明模型拟合实际曲线有较大偏差.
• 作用：衡量钻井液的宏观流动性。
• 测量方法：用旋转粘度仪。
• 现场习惯用600转数据的1/2值表示， AV=φ600/2。
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宾汉体的塑性粘度ηp
定义：层流流动时，流体内部网状结构的破坏与 恢复处于动态平衡时，以下三部分内摩擦力 的微观统计结果： 固 -固颗粒间内摩擦阻力； 固 -液相分子间内摩擦阻力； 液 -液分子间内摩擦阻力；
体系受剪切稀释明显。 显然：只要能形成结构的钻井液，均有剪切稀释性。
1
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作用：
(1)判断携屑能力：强者—好，有利低速带砂。
(2)估计钻头水眼处的粘度大小：强者—小，有利 水力喷射钻井。
即 环形空间：γ低，ηa大，有利于携带钻屑 钻头水眼：γ大，ηa小，有利于水力破岩
一般要求钻井液的剪切稀释能力强。
1Pa = 10dyn/cm2
钻井工程的180个术语
钻井工程的180个术语钻井工程的一些术语1、井：以勘探开发石油和天然气为目的的，在地层中钻出的具有一定深度的圆柱形孔眼。
2、井口：井的开口端。
3、井底：井的底端。
4、裸眼：未下套管部分的井段。
5、井深：从转盘补心面至井底的深度。
6、井壁：井眼的圆柱形表面。
7、环空：井中下有管柱时，井壁与管柱或管柱与管柱之间的圆环形截面的柱状空间。
8、井眼轴线：井眼的中心线。
9、井身结构：指的是钻头钻深、相应井段的钻头直径、下入的套管层数、直径及深度、各层套管外的水泥返高以及人工井底等。
10、人工井底：设计的最下部油层下的阻流环或水泥塞面。
(注：该定义不全面，人工井底是可变的)11、井的类别：按一定依据划分的井的总类。
按钻井的目的可分为探井和开发井等；按完钻后的井深可分为浅井(<1200m)、中深井(1200～3000m)、深井(3000～5000m)和超深井(>5000m)；按井眼轴线形状可分为直井和定向井。
12、探井：指以了解地层的时代、岩性、厚度、生储盖的组合和区域地质构造，地质剖面局部构造为目的，或在确定的有利圈闭上和已发现油气的圈闭上，以发现油气藏、进一步探明含油气边界和储量以及了解油气层结构为目的所钻的各种井，包括地层探井、预探井、详探井和地质浅井。
13、开发井：指为开发油气田所钻的各种采油采气井、注水注气井，或在已开发油气田内，为保持一定的产量并研究开发过程中地下情况的变化所钻的调整井、补充井、扩边井、检查资料井等。
14、直井：井眼轴线大体沿铅垂方向，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围内的井。
15、定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定的方向偏离井口垂线一定距离，钻达目标的井。
16、丛式井：在一个井场上或一个钻井平台上，有计划地钻出两口或两口以上的定向井(可含一口直井)。
17、救援井：为抢救某一口井喷、着火的井而设计、施工的定向井。
18、多底井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
钻井液的流变性—流体流动的基本流型
知识点2：非牛顿流体的基本流型
假塑性流体
某些钻井液、高分子化合物的水溶液以及乳状液均属 于假塑性流体。其流变曲线通过原点凸向剪切应力轴的曲线。 流动特点是施加极小的剪切应力就能产生流动，不存在静切 力，黏度随剪切应力增大而降低。
K n
K——稠度系数， Pa·sn； n——流性指数，n<1。
上式为假塑性流体的流变模式，也成为幂律公式。
μ——粘滞系数，黏度，Pa·s。
dx
知识点1：流体流动的基本概念
在实际应用中一般用mPa·s表示液体黏度， 1Pa·s=1000 mPa·s，例如20℃，水的黏度是 1.0087mPa·s。
上式为牛顿内摩擦力数学表达式；遵循牛顿内摩 擦定律的流体为牛顿流体；不遵守牛顿内摩擦定律流 体为非牛顿流体。大多数钻井液属于非牛顿流体。
知识点3：钻井液流变参数
3、塑性粘度和动切力的控制 影响塑性粘度的因素主要有钻井液固相含量，钻井
液中粘土的分散程度，高分子处理剂的使用等。可通过 降低钻井液的固相含量、加水稀释或化学絮凝等方法降 低塑性粘度；可以加入粘土、重晶石、混入原油或适当 提高pH值提高塑性粘度；也可以通过增加聚合物处理 剂的浓度提高塑性粘度，同时可以提高动切。
（2）塑性粘度（ηp或PV）
钻井液的塑性粘度是塑性流体的性质，不随剪切速率变化，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态平衡时， 悬浮颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及连续相内部的摩擦作用的强 弱。在钻井的过程中合理控制好塑性粘度，利于安全、优质、快速、 低耗地进行钻井。
知识点3：钻井液流变参数
知识点3：钻井液流变参数
2、 钻井液的黏度和剪切稀释性
1）钻井液的粘度 （1）漏斗黏度
钻井液技术
狭义胶体：胶体大小（三维中任一维尺寸在1100nm之间）的微粒分散在另一种连续介质中所 形成的分散体系。
广义胶体：包括粗分散体系（悬浮体、乳状液、 泡沫）；溶胶；高分子真溶液；缔合胶体。
学习本章的意义:
Keep the newly drilled wellbore open untill steel casing can be cemented in the hole.
Cool and lubricate the rotating drillstring and bit.
概论——钻井液不应具有
气体：用高速气体或天然气清除钻屑
概论——钻井液的组成
概论——钻井液技术发展概况
发展
水基钻井液
清水 分散钻井液 抑制性钻井液 不分散聚合物钻 井液
油基钻井液
原油 柴油为连续相钻井液 油包水乳化钻井液
预测
钻井液强化井壁技术 复杂地质条件下深井、超深井、大位移井钻井液技术 新型钻井液体系及其处理剂的研制与应用 废弃钻井液的处理技术 保护油气层的钻井液技术
晶层间靠微弱的分子间力连接，连接不紧密，水分 子容易进入两个晶层之间发生膨胀（全脱水时晶格 间距为9.6A，吸水后可达21.4A），水化分散性能 较好（造浆能力强），是配制泥浆的优质材料。
粘土矿物的晶格构造和特点
伊利石
伊利石的晶体构造和 蒙脱石相类似，不同 之点在于伊利石中硅 氧四面体中有较多的 硅被铝取代，因取代 所缺的正电荷由处在 相邻两个硅氧层之间 的K+补偿，因K+存在 于晶层之间并进入相 邻氧原子网格形成的 孔穴中，使各晶胞间 拉得较紧，水分不易 进入层间，因此它是 不易膨胀的粘土矿物 。
钻井液的组成和分类
钻井液的组成和分类钻井液的组成钻井液是由分散介质（连续相）、分散相和化学处理剂组成的分散体。
例如，以水为连续相的水基钻井液是由水（淡水或盐水）膨润土、各种处理剂、加重材料以及钻屑所组成的多相分散体系。
以油为连续相的油包水钻井液是由油（柴油或矿物油）、水滴（淡水或盐水）、乳化剂、润湿剂、亲油固体等处理剂所形成的乳状液分散体系。
分散体系的分类分散体系是指一种或多种物质分散在另一种物质中所形成的体系。
被分散的物质称为分散相（不连续相）另一种物质称为分散介质连续相）。
热力学上把体系中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分称为相。
相与相之间有明显的相界面。
例如，膨润土颗粒分散在水中，膨润土颗粒为分散相，水为分散介质，黏土颗粒和水之间有明显的分界面；水滴分散在油中,水是分散相,油是分散介质,水滴和油之间有明显的分界面。
分散体系按分散相颗粒的大小分为以下几类：1.分子分散体系。
分子分散体系是指溶质以小分子、原子或离子状态分散在溶剂中形成的体系，没有界面，是均匀的单相，其粒子直径在Inrn以下。
通常把这种体系称为真溶液。
2.胶体分散体系。
胶体分散体系是指分散相颗粒的直径小于IOOnm的分散体系。
其目测是均匀的，但实际是相不均匀体系（也有将分散相颗粒的直径为I-IOOOnm的颗粒归入胶体范畴），如AgI溶胶等。
3.粗分散体系。
粗分散体系是指当分散相颗粒的直径大于100nm时，目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如浑浊的河水等。
钻井液中的分散相颗粒一般介于胶体分散体系与粗分散体系之间，其稳定性规律可以通过研究胶体体系稳定性规律来获得。
钻井液的分类钻井液按密度可分为非加重钻井液和加重钻井液;按其与黏土水化作用可分为非抑制性钻井液和抑制性钻井液力安其固相含量来分）各固相含量较低的称为低固相钻井液，基本不含固相的称为无固相钻井液；根据分散（流体）介质不同，分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体和合成基钻井液4种类型。
流体力学在石油工程中的应用
流体力学在石油工程中的应用流体力学是研究液体和气体在静止和流动状态下的力学特性的学科，它在石油工程中有广泛的应用。
石油是地球上最重要的能源资源之一，其开采、生产和运输涉及到复杂的流体力学问题。
本文将从多个方面探讨流体力学在石油工程中的应用。
一、井筒流体力学井筒流体力学是指在油井钻井和完井过程中，研究井筒内液体和气体流动特性以及与井壁、井底、钻头、套管等工具之间的相互作用。
井筒中的液体和气体流动对于井壁稳定和油气生产具有重要影响。
研究井筒流体力学可以优化井眼和套管设计，提高钻井效率和注水效果。
二、油藏流体力学油藏流体力学是指在石油勘探开发过程中，研究岩石孔隙中的油、气和水等多相流体在地下地层中的流动规律。
油藏中的多相流动是复杂而且难以预测的，研究油藏流体力学可以帮助优化油田开采方案，提高采收率，延长油井寿命。
三、油气管道流体力学油气管道是将油气从生产地输送到加工厂和消费地的重要设施。
在油气管道中，流体的压力、速度和流量分布是需要研究和优化的问题。
流体力学的知识可以用于计算油气管道中的压力损失、研究流体的稳定性以及管道内的流体振荡等问题。
通过合理的设计和管理，可以降低能耗和运输成本，提高输送效率和安全性。
四、油藏压裂技术油藏压裂是一种常用的增产措施，通过将高压水和化学药剂注入油藏，破坏油藏储层中的岩石结构，增加储层孔隙的可渗透性。
流体力学在油藏压裂过程中起着重要的作用。
通过研究流体在岩石孔隙中的渗流特性和压裂液流动的规律，可以优化压裂液的配方和施工参数，提高油气井的产量。
五、油井防喷技术油井喷流是指在钻井和完井过程中，井筒中的高压油气突然释放，造成井口喷射。
油井喷流会造成事故和资源浪费，严重影响工作环境和生产效率。
流体力学在油井防喷技术中有重要的应用。
研究井筒中的流体流动规律，可以预测和控制油井喷流的产生，采取相应的防喷措施，保障工作人员的安全和井口的正常生产。
六、油藏储层动态模拟油藏储层动态模拟是一种评估油田储量和预测产能的方法。
流体力学在石油钻井中的应用研究
流体力学在石油钻井中的应用研究石油钻井作为现代能源行业的重要组成部分，在全球能源供应中发挥着不可置忽视的作用。
而要实现高效、安全的石油钻井，流体力学技术的应用则显得尤为重要。
本文将探讨流体力学在石油钻井中的应用研究，探讨其对钻井过程中的重要性和相关技术的发展。
首先，流体力学在石油钻井中的应用主要体现在钻井液的设计和优化。
钻井液是石油钻井过程中不可或缺的重要环节，它不仅要起到冷却、润滑、悬浮固层碎屑等基本功能，还需满足钻井的技术要求和环境保护等多重因素。
而流体力学的方法和原理可以帮助钻井工程师设计出更加合理、高效的钻井液配方。
在钻井液设计中，流体流动与传热的特性是非常重要的考虑因素。
通过流体力学建模和数值模拟，可以预测钻井液在井内的流动状况和传热效果。
这有助于分析和解决诸如水力输送能力不足、井筒破裂等问题，从而避免钻井事故的发生。
同时，流体力学模拟还可以预测钻井液在井内的粘度和流变性能，提前了解钻井液的性质，为调整配方和优化工艺提供依据。
其次，流体力学在井控技术中也扮演着重要角色。
井控是指在钻井过程中保持井内的压力平衡，防止油气井喷事故的发生。
而流体力学可以用于分析和模拟井内流体的流动行为和压力分布，从而指导井控操作。
例如，通过分析钻井液的密度和流动速度，结合井筒温度变化，可以预测井下压力的变化趋势，为井控人员及时采取应对措施提供依据。
最后，流体力学技术的发展也为石油钻井行业带来了新的可能性。
随着计算机技术的不断进步，流体力学模型和数值计算方法得到了广泛应用。
在石油钻井过程中，基于计算流体力学的软件工具可以模拟和分析复杂的井下流体流动现象，并对钻井液性能、井下压力等关键参数进行优化计算。
这为工程师提供了更准确、更有效的钻井设计和操作指导，同时也为石油钻井行业的高效、安全发展提供了技术保障。
总而言之，流体力学在石油钻井中的应用研究是一项重要而又复杂的工作。
通过流体力学的方法和原理，我们可以更好地理解和优化钻井液的设计，指导井控操作，提高钻井过程的效率和安全性。
钻井的名词解释
钻井的名词解释一、引言钻井是一项关键的工程技术，在能源开采和地质勘探领域扮演着重要角色。
本篇文章将对钻井的相关名词进行解释，并探讨其在实际操作中的应用。
二、钻井的基本概念1. 钻井钻井是指通过旋转钻头，将钢筒或钎杆沿井眼轴线向地下进行推进，以获取地下资源或从地下获取样本的过程。
钻井通常应用于石油、天然气、水源以及地质勘探等领域。
通过钻井可以获取有关地质结构、岩层特性和地下水文信息等重要数据。
2. 井眼井眼是指钻井机械在地下逐渐扩大的洞孔。
井眼的直径通常在几英寸到几英尺之间，并根据钻探目的和地质条件进行调整。
3. 钻具钻具是指用于进行钻井作业的工具和设备的总称。
主要包括钻杆、钻头、钻柱和钻机等。
钻具的选择和设计取决于地质条件、透水性和要求钻探的深度等因素。
4. 钻头钻头是一个装有钻刃和切削结构的工具，用于切破地下岩层并将碎屑带出井上。
钻头种类繁多，根据不同的工况和材质，选择合适的钻头可以提高钻井的效率和成功率。
三、钻井液1. 钻井液钻井液是一种流体，用于在钻井过程中冷却和润滑钻头、提供支撑地层、控制井洞稳定性以及将岩屑带出井上等。
钻井液需要具备良好的性能，如稳定性、密度、黏度和过滤性能等。
2. 钻井液循环系统钻井液循环系统是指钻井时钻井液所涉及的一系列设备和管线。
该系统包括钻井液处理装置、循环泵、分离器和泄漏控制设备等。
钻井液循环系统的设计和操作对于钻井的安全和成功是至关重要的。
四、井壁稳定1. 井壁稳定井壁稳定是指在钻井过程中，维持井眼周围地层稳定、防止井壁塌方和井壁损坏的技术措施。
通过选择合适的钻井液密度、井壁防塌剂和合理操作方法等，可以提高井壁稳定性。
2. 井壁防塌剂井壁防塌剂是一种添加剂，用于提高井壁稳定性并减少井壁的塌方和土体侵入井眼。
常见的井壁防塌剂包括混凝土、泥浆和钻探液等。
五、固井1. 固井固井是指在钻井完成后，通过注入特定材料，以加强井筒结构和保护井眼壁的过程。
主要目的是防止地下水和岩石层之间的交叉、油气泄漏以及井壁损坏等问题。
钻井简答
1地层沉积欠压实产生异常高压机理答：沉积物的压实是由于上覆沉积层的重力引起。
当沉积的速度较慢时，沉积层内的岩石颗粒有足够的时间重新紧密排列，并使孔隙减小，孔隙中的流体被挤出。
若地质环境是开放的，被挤出的流体就沿着阻力大小的方向或沿着低压高渗透的方向流动，建立起正常的静液压力环境。
这种正常沉积压实的地层，随着地层埋藏深度的增加，岩石密度增大，孔隙度变小。
在沉积的过程中，建立正常静液压力环境的条件受到影响，如沉积速度过快，岩石颗粒没有足够的时间去排列，孔隙内流体排出受到限制，基岩无法增加它的颗粒与颗粒间的压力。
随着上覆岩层继续沉积，负荷增加，孔隙中的流体必然开始部分地支撑本来应由岩石颗粒来支撑那部分上覆岩层压力，从而导致异常高压。
异常压力的形成，还需一个密封结构。
最常见的密封结构是一个低渗透的岩层，如纯净的页岩层段。
该封闭结构降低了正常流体的散逸，从而导致欠压实和异常的流体压力。
2、地层流体侵入井眼的征兆有哪些？答：1）钻时加快；2）钻井液池液面升高；3）钻井液返出流量增加；4）返出钻井液温度升高；5）返出钻井液密度变低；6）返出钻井液电导率变低；7）返出钻井液粘度变化；8）循环压力下降；9）地面油气显示；10）大钩负荷增大3.请简述钻柱的作用？答：钻柱的作用有以下几个方面：1)为钻井液由井口流向钻头提供通道2)给钻头施加适当压力（钻压），使钻头的工作刃不断吃入岩石；3)把地面动力（扭矩等）传递给钻头，使钻头不断旋转破损岩石；4)起下钻头；5)根据钻柱的长度计算井深；6)通过钻柱可以观察和了解钻头的工作情况、井眼状况及地层等；7)进行取心、挤水泥、打捞井下落物、处理井下事故等特殊作业；8)对地层流体及压力状况进行测试及评价，即钻杆测试，又称中途测试。
5、提高钻头水力参数的途径有：A 提高泵压和泵功率B降低循环系统压耗系数C 增大钻头压降系数D 优选排量6.简述钻铤在钻井过程中的所起的主要作用.答:钻铤处在钻柱的最下部,是下部钻具组合的主要组成部分.钻铤在钻井过程中的所起的主要作用有以下几个方面:1)给钻头施加压力;2)保证压缩条件下的必要强度;3)减轻钻头的振动.摆动和跳动等,使钻头工作平稳;4)控制井斜.7.何谓钻柱的中性点?为什么要保证中性点落在钻铤上?答案:在正常钻进过程中,下放钻柱,把部分钻柱的重力加到钻头上作为钻压,钻压使得钻柱的轴向拉力都减小相应的数值,而且使钻柱的下部受压缩应力的作用.钻柱任意截面上的轴向拉力为Fw=KB(qpLp+qcLc)-WFw--钻进(有钻压)钻柱任意截面上的轴向拉力,KN;W--钻压.KN由上式可以知，作用于钻柱某一截面的轴向拉力等于该截面以下的钻柱浮重减去钻压；上部钻柱受拉力作用，在井口处最大，向下逐渐减小。
钻井液的类型
二、钻井液的类型随着钻井液工艺技术的不断发展，钻井液的种类越来越多。
目前，国内外对钻井液有各种不同的分类方法。
其中较简单的分类方法有以下几种：按其密度大小可分为非加重钻井液和加重钻井液。
按与粘土水化作用的强弱可分为非抑制性钻井液和抑制性钻井液。
按其固相含量的不同，将固相含量较低的叫做低固相钻井液，基本不含固相的叫做无固相钻井液。
然而，一般所指的分类方法是按钻井液中流体介质和体系的组成特点来进行分类的。
根据流体介质的不同，总体上分为水基钻井液、油基钻井液和气体型钻井流体等三种类型。
由于水基钻井液在实际应用中一直占据着主导地位，根据体系在组成上的不同又将其分为若干种类型。
下面是在参考国外钻井液分类标准的基础上，在国内得到认可的各种钻井液类型。
1．分散钻井液(Dispersed Drilling Fluids)分散钻井液是指用淡水、膨润土和各种对粘土与钻屑起分散作用的处理剂(简称为分散剂)配制而成的水基钻井液。
它是一类使用历史较长、配制方法较简单且配制成本较低的常用钻井液。
其主要特点是：(1)可容纳较多的固相，较适于配制高密度钻井液。
(2)容易在井壁上形成较致密的泥饼，故其滤失量一般较低。
3)某些分散钻井液，如以磺化栲胶、磺化褐煤和磺化酚醛树脂作为主处理剂的三磺钻井液具有较强的抗温能力，适于在深井和超深井中使用。
但与其它钻井液类型相比，它也有一些缺点。
除抑制性和抗污染能力较差外，还因体系中固相含量高，对提高钻速和保护油气层均有不利的影响。
2．钙处理钻井液(Calcium-treatedDrillingFluids)钙处理钻井液的组成特点是体系中同时含有一定浓度(质量浓度)的Ca2+和分散剂。
Ca2+通过与水化作用很强的钠膨润土发生离子交换，使一部分钠膨润土转变为钙膨润土，从而减弱水化的程度。
分散剂的作用是防止Ca2+引起体系中的粘土颗粒絮凝过度，使其保持在适度絮凝的状态，以保证钻井液具有良好、稳定的性能。
石油钻井地质名词解释
石油钻井地质名词解释1. 钻头破碎岩层单位厚度所需要的时间叫――钻时。
2. 岩屑从井底上返至井口所需要的时间叫――迟到时间。
3. 地下岩石被钻头破碎后随钻井液被带到地面的岩石碎块叫――岩屑。
4. 在岩屑录井中检查岩屑的荧光颜色，确定其含量，产状，含油级别，估算荧光，岩屑的百分含量，并填写荧光记录称――荧光录井。
5. 在钻井过程中，地质人员按照一定的取样间距和上返时间，连续收集与观察岩屑，并恢复地下地质剖面的过程称――岩屑录井。
6. 在钻进一定深度或时间，测量一次钻井液性能，并记录下来，绘成曲线，观察其变化，推断钻遇地层的含油气水情况和特殊岩层的过程叫――钻井液录井。
7. 随钻记录钻时的过程就是――钻时录井。
7. 井控是油气井地层压力控制的简称。
8. 依靠适当的钻井液密度来控制地层孔隙压力，使地层流体不能浸入井内的一种控制方法叫――初级井控。
9. 一级井控失败以后，地层流体浸入井内，出现溢流、井喷，依靠地面设备和适当的井控技术使井恢复到初级井控状态的控制方法叫――二级井控。
10. 二级井控失败以后，地面设备已不能控制井口，地层流体无控制的涌入井内，喷出地面时，重新恢复对井口的控制抢险。
11. 在钻井过程中，油气浸入井筒后，在循环过程中上返，钻井液池面上有气泡、油花等现象叫――油气浸。
12. （1）钻井进行钻探作业时，地层压力高于井内泥浆的压力，地层内的汽、液体无法控制地喷出地表就叫――井喷。
13. （2）井喷是石油或石油气开采中非常忌讳的意外事故，钻井时要把泥浆注入井管来平衡地下地层对油气的压力。
但是当勘测时对地下压力测试不准或注入的泥浆密度太低或出现地层压力突然变大等情况时，井管中的油或气喷出地面或流入井内的其他地层就发生了井喷，井喷往往伴随着有毒气体的着火，造成对环境和人较大的危害。
井喷发生后对其控制的方法叫压井，压井主要有司钻压井法和工程师压井法，司钻压井法是先把井里的气或油排出来，再用重泥浆替换原来太轻的泥浆，这种方法需要时间较长，在加重设备不足的时候时常使用。
讨论与练习
72.Flocculants and their mechanisms, take PHP as an example 絮凝剂及其 机理 73.MMH drilling fluids 正电胶钻井流体 74.Based on the structures (MMH), of explain Mg(OH)2 why MMH and sheet
their adjustments 塑性粘度、动切力（屈服值） 、有效（表观）粘度及其调 控 37.Consistency index (K) and flow behavior index (n)稠度系数和流性指数 及其调控，调控的目的是什么？ 38.Shear Thinning Behavior（剪切稀释特性） 39.Gel Strength and its functions(静切力及其作用) 40.Thixotropic Bahavior（触变性） 41.Calculation of rheological parameters 流变参数的计算 42.The principle of Fann-6 viscometer (六速粘度计测试原理) 43.
17.Explain the different properties of montmorillonite and illite（解 释蒙脱石和伊利石性能不同的原因） 18.Isomorphous Substitution 同晶置换（晶格取代） 19.Exchangeable cation 粘土的可交换阳离子 20.Electricity of Clay minerals, permanent charge, changeable charge, negative charge and positive charge 粘度矿物带电特性、永久电荷、可 变电荷、负电荷、正电荷 21.The causes of the negative potential at the surface of clay mineral 粘土矿物表面带有负电荷的原因 22.Hydration of clay minerals and the mechanism 粘土矿物的水化及其原理 23.Surface hydration swelling and osmotic hydration swelling 表面水化 膨胀和渗透水化膨胀
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1.钻井流体概念：通过认为控制，使得用于油气钻井作业的流体具有一定的性能，来实现钻
井和地质目的的这种特定性能的流体。
2.钻井流体触变性：触变性是指一些流体在剪切作用下，体系结构产生变化，当去除外力后
体系结构又得以恢复的一种流变学现象。
3.钻井液密度：钻井工作流体的密度是指每单位体积钻井工作流体的质量，常用g/3
cm (或
kg/3m )表示。
1g/3cm =8.33lb/gal.
4.储备碱度及用途：主要是指未溶石灰构成的碱度。
一方面可为钙处理钻井工作流体不断提
供 2Ca ，另一方面有利于使钻井工作流体的pH 值保持稳定。
5.钻井液污染：钻井过程中，常有来自地层的各种污染物进入钻井液中，使其性能发生不符
合施工要求的变化的现象。
6.碱度及评价方法：指溶液或悬浮体对酸的中和能力。
7.钻井液的阳离子交换容量：每100mL 钻井液所能吸附亚甲基蓝的毫摩尔数。
8.钻井流体的抑制性：指钻井液具有抑制地层和钻屑造浆的特性，更准确的说，就是对泥页
岩地层中的粘土有抑制其水化、膨胀及分散的作用。
9.钻井流体的分离点：
10.钻井流体的剪切稀释性：
11.粘土矿物：是细分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。
12.晶格取代：指在其结构中某些原子被其他化合价不同的原子所取代而晶体骨架保持不变
的作用。
13.滤失作用：在压差作用下，钻井液中的自由水向井壁岩石裂缝或孔隙中渗透的现象。
14.絮凝剂：是带有正电（负）性的基团中和一些水中带有负（正）电性难于分离的一些粒
子或者颗粒，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，并通过物理或者化学方法分离出来的药剂。
15.破乳电压：使乳状液破乳所需的最低电压称为破乳电压。
16.造浆率：
17.漏斗黏度：把1500mL 钻井液流出1夸托（946mL ）所用的时间（s ）称为漏斗黏度。
18.细分散钻井液：由淡水、配浆膨润土和各种对粘土、钻屑起分散作业的处理剂配制而成
的水基钻井液。
19.聚合物钻井液：将聚合物作为主处理剂或主要用聚合物调控性能的钻井液。
20.钻井液的不分散作用：一是指组成钻井液的粘土颗粒尽量维持在1~30μm 范围内，不要
向小于1μm 的亚微米的方向发展；二是指混入这种钻井液体系的钻屑不容易分散变细。
21.包被作用：当高分子链吸附在一个颗粒上，并将其覆盖包裹时，称为包被作用。
22.桥联作用：当一个高分子同时吸附在几个颗粒上，而一个颗粒又可同时吸附几个高分子
时，就会形成网络结构，聚合物的这种作用称为桥联作用。
23.护胶作用：
24.岩屑回收率：指将一定量一定目数的风干岩屑样品装入盛有试液的老化罐中，在一定温
度下在滚子炉中滚动16h ，冷却至室温，将试液与岩屑样的混合物倒在一定目数的标准筛内，在自来水中分筛1min ，将筛余物烘干，可计算得到该目数下的岩屑回收率。
25.甲酸盐钻井液：利用甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯等甲酸盐配制而成的水基钻井液成为甲酸
盐钻井液。
26.油包水乳化钻井液：以柴油、矿物油或合成基液为外相，以水为内相，并添加适量的乳
化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定的乳状液体系。
27.有机土：由膨润土经季铵盐类阳离子表面活性剂处理而成的亲油膨润土。
28.预制性泡沫钻井液：
29.急性毒性实验：指在高浓度、短时期待测物能引起一定数量的受试生物死亡或产生其他
效应的毒性试验。
30.井漏：是在钻井、固井、测试等各种井下作业过程中，包括钻井液、水泥浆、完井液或
其他工作流体，在压差作用下进入地层的现象。
31.井喷：是指地层流体失去控制，喷出地面，或是窜流至其他地层里的现象。
32.卡钻及种类：钻井过程中，钻具在井下既不能转动又不能上下活动而被卡死的现象。
分
为压差卡钻、沉沙卡钻、井塌卡钻、砂桥卡钻、掉块卡钻、缩径卡钻、泥包卡钻和键槽卡钻。
33.生物降解及主要方法：指有机物被生物降解的可能性。
方法有BOD、COD比值评定法、
利用脱氢酶活性的测定和三磷酸腺苷量的测定、生化呼吸闲评定法、目标物浓度变化等方法。
34.当量静态密度：。