《钻井液与完井液》复习思考题-油气井工程版

1、钻井液复习思考题第一章概述1 .钻井液的定义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 .钻井液的主要应用领域有哪些？广泛应用于地质勘察钻探、石油天然气钻井、地下水等资源钻采、矿山钻掘工程、工程地质勘察、基础工 程施工、地质灾害治理等领域中。显然，钻井液与工程浆液在地质、矿产、冶金、煤炭、资源、能源、环 境、交通、建筑等部门的地下岩土工程中具有重要作用。3 .钻井液的基本功用是哪些？1.携带和悬浮岩屑悬浮作用：在接单根、起下钻或因故停止循环时，钻井液又将井内的钻屑悬浮在钻井液 中，使钻屑不会很快下沉，防止沉砂卡钻等情况的发生。2.稳定井壁和平衡地层压力稳定井壁（1）选择合

2、适的钻井液密度：使液柱压力能够平衡地层压力，从而防止井塌等井下复杂情况的发生。（2）钻井液具有良好的滤失造壁性能：在井壁上形成一层薄而韧的泥饼，以稳固已钻开的地层并阻止液相侵入地层，减弱泥页岩水化膨胀和分散的程度。3.冷却和润滑钻头、钻具 1、通过钻井液不断地循环作用，将这些热量及时带走。2、利用钻井液良好的润滑作用，降低摩擦4.传递水动力（1）直接破碎岩石：钻井液在钻头喷嘴处以极高的流速冲击井底，从而提高了钻井速度和破岩效率。高压喷射钻井正是利用了这一原理, 即采用高泵压钻进，使钻井液所形成的高速射流对井底产生强大的冲击力，从而显著地提高了钻速。（2）带动井下工具：在使用涡轮或螺杆钻具钻进时

3、，钻井液由钻杆内以较高流速流经涡轮叶片或螺杆转子，使 涡轮或螺杆旋转并带动钻头破碎岩石。（5）传递井下信息、及时发现油气显示和高、低压地层钻井液携带至地面的岩屑、油、气、水等信息，可以显示井下地层含油气情况，我们称之为钻井液录井”或岩屑录井（6）悬浮加重剂、套管和钻具等（7）保护油气层（8）保护环境和人身健康按密度加重非加重不同分类方法4 .钻井液的主要类型（按密度、分散介质、固相含量）？水基.抑制性和非抑制性技分散介质,油基，纯油基和合成基气基.空气、天然气.、二氧化碳气等 低固相无固相5 .谈谈你对钻井液技术未来发展趋势的看法。体系简单，成本低有效解决钻探钻井过程中的复杂技术问题，如井漏、

4、井喷和井塌 满足环保要求，如钻屑、废弃钻井液的处理保护油气层，提高采收率及油气井产量6 .钻井液的循环方式有哪些？简要描述。正循环反循环局部反循环7 .以正循环为例，描述钻井液循环系统的组成。r混装池（箱）一混浆泵一高压胶管一水龙主动钻杆一 孔内钻杆 孔底钻具上返环空一 地面循环槽-沉淀池、净化系统一8 .什么是钻井液循环 阻力（循环压降）。循环阻力损失是指钻进过程中在泥浆循环系统中所产生的阻力损失。泥浆循环系统主要由地面管汇、 钻杆、p = 4 p =k(p p2 p3 p4)钻具（如岩心管、螺杆马达、涡轮）和环形空间等组成。p1、p2、p3、p4分别为流体流经地面管汇、钻杆、钻具和环形空间

5、时的阻力损失。9 .影响钻井液循环阻力的因素有哪些？循环通道的长度，主要取决于钻孔的深度。钻孔越深，压力损失越大。 循环液的流变性。循环液的粘性越大，压力损失越大。 泵量或流速的大小。泵量或流速越大，压力损失越大。过流断面的截面积。钻井口径越大（钻杆直径不变），压力损失越小。第二章粘土胶体化学理论1 .为什么说粘土与钻探（井）有十分密切的关系？（1）粘土作为钻井液的重要组成成分，配浆原材料。（2）钻井过程中井眼的稳定性，泥页岩的主要组成部分，75%地层为泥页岩，90%的井壁不稳定发生在泥页岩。 （3）油气层的保护，粘土矿物膨胀与钻井液 配浆粘土堵塞。2 .粘土矿物有哪两种基本的构造单元？ 硅氧

6、四面体与硅氧四面体晶片，铝氧八面体与铝氧八面体晶片 3.什么叫“晶格取代”？在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，而晶体结构不变，产生过剩电荷的现象。 4.什么是“阳离子交换容量”？分散介质ph=7时，100g粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。5 .试述“造浆率”的定义？ 一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为15mpas钻井液的彳积数，m3/t。6 .高岭石的晶体构造特点？a、1:1型粘土矿物b、几乎不存在晶格取代，负电量少c、晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距c=7.2?高岭石上下相临的层面，一面为 oh面，另一面为。面，而。与oh很容易形成氢键

7、，层间引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层。d、c.e.c低（3-15 mmol/100g）在三种常见的粘土矿物中，高岭石的c .e.c最低。原因在于高岭石几乎不存在晶格取代，所以带负电荷很少，周围吸附的阳离 子数目少，可发生交换的阳离子数目就更少了，所以c.e.c小。e、造浆率低 高岭石晶层间以氢键为主，引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层间，水化作用仅限于外表面，故水化分散能力差，造浆 率低。7 .蒙脱石的晶体构造特点？a、2: 1型粘土矿物b、存在晶格取代，取代位置主要在al-o八面体中，即 a13+被mg2+、fe2+和zn2+等取代，产生的负电荷由等量的na+或ca2

8、+来平衡。c、晶层间引力以分子间力为主，引力弱，晶层间距c=9.6?- 40?,属膨胀型粘土矿物。蒙脱石上下相临的层面皆为 。面，晶层间引力以分子间力为主，层间引力较弱，水分子易进入晶层。蒙脱石由于晶格取代产生较多的负电荷，在它周围，必然会吸附等电量的阳离子，水化阳离子给粘土带来厚的水化膜，使蒙脱石膨胀。d、c.e.c大（70-130 mmol/100g 土）原因在于蒙脱石存在晶格取代，所以带负电荷较多，周围吸附的阳离子数目较多，可发生交换的阳离子数目 多，所以c.e.c大。e、造浆率高因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高，所以它是钻井泥浆的主要配浆材料。8 .伊利石的晶体构造特点？a、

9、2: 1型粘土矿物b、存在晶格取代，取代位置主要在si-o四面体中，且取代数目比蒙脱石多，产生的负电荷由等量的 k+来平衡c、晶层间引力以静电力为主，引力强，晶层间距c=10?,属非膨胀型粘土矿物。d、c.e.c大介于高岭石与蒙脱石之间（20-40mmol/100g 土）伊利石由于晶格取代作用产生的负电荷由k+来平衡，由于伊利石取代位置主要在 si-o四面体中，产生的负电荷离晶层表面近，故与k+产生很强的静电力，k+不易交换下来。k+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴中，起到连接作用，周围有12个氧与它配伍，因此，k+连接通常非常牢固，不易交换下来。e、造浆率低9 .列举造浆粘土的

10、评价手段？蒙脱石含量；胶质价和膨胀倍数；阳离子交换容量、盐基总量和盐基分量；可溶性盐含量；造浆率；流变 特性和失水特性。10 .何谓粘土的水化膨胀？粘土吸水后体积增大的性质。11 .按照存在状态来分的话，粘土矿物中水分有哪些分类？（1）结晶水.这种水是粘土矿物晶体构造的一部分，只有温度高于300度以上时，结晶受到破坏，这部分水来释放出来。（2）吸附水.由于分子间引力和静电引力，具有极性的水分子可以吸附到带电的粘土表面 上，在粘土颗粒周围形成一层水化膜，这部分水可以随粘土颗粒一起运动，所以也称为束缚水。（3）自由水.这部分水存在于粘土颗粒的孔穴或孔道中，不受粘土的束缚，可以自由的运动。12 .表

11、面水化的定义及其分类？由粘土晶体表面直接吸附水分子和通过所吸附的可交换性阳离子间接吸附水分子而导致的水化。直接水化：粘土表面上的h+和oh-通过氢键吸附水分子间接水化：通过所吸附的可交换性阳离子间接吸附水分 子。13 .何谓渗透水化？当粘土层面间的距离超过 10 ?时，表面吸附能量已经不是主要的了，此后粘土的继续膨胀是由渗透压力和双电层斥力所引起的。随着水分子进入粘土晶层间，粘土表面吸附的阳离子便水化而扩散到水中，形成扩 散双电层，由此，层间的双电层斥力便逐渐起主导作用而引起粘土层间距进一步扩大。14 .膨胀量有哪些评价方法？ 吸水量法和膨胀量法.（1）吸水量法 吸水量：总吸水量，单位重量土吸

12、附水的总量（重量或质量）；比亲水量：单位表面积吸水量（相当于表面水化膜厚度）（2）膨胀量法 膨胀量：单位重量粘土的膨胀体积（体积不受限制），另外一种表示方法水化应力，即体积保持不变时，泥页岩水化所产生的应力效应膨胀量测定仪15 .影响粘土水化的因素有哪些？粘土矿物本身的特性交换性阳离子的种类水溶液中电解质的浓度16 .粘土水化扩散双电层的基本结构有哪些组成？1 .吸附层 吸附层是指靠近粘土颗粒表面较近的一薄层水化阳离子，其厚度一般只有几个？（0.1nm）c这一薄层水化阳离子，由于与粘土颗粒表面距离近，阳离子的密度大，静电吸引力强，被吸附的阳离子与 粘土颗粒一起运动难以分离。2.扩散层 扩散层是

13、吸附层外围起直到溶液浓度均匀处为止（离子浓度差为 零）由水化阳离子及阴离子组成的较厚的离子层。这部分阳离子由于本身的热运动，自吸附层外围开始向浓度较低处扩散，因而与粘土颗粒表面的 距离较远，静电引力逐渐减弱（呈二次方关系减弱），在给泥浆体系接入直流电源时，这层水化离子不能与粘土颗粒一起向电源正极运动而相反向电源负极运动。扩散层中阳离子分布是不均匀的，靠近吸附层多，而远离吸附层则逐渐减少，扩散层的厚度，依阳离子的种类和浓度的不同，约为 10100 ?。3.滑动面它是吸附层和扩散层之间的一个滑动面。这是由于吸附层中的阳离子与粘 土颗粒一起运动，而扩散层中的阳离子则有一滞后现象而呈现的滑动面。17

14、.什么是热力电位？热力电位e它是粘土颗粒表面与水溶液中离子浓度均匀处之间的电位差。热力电位的高低，取决于粘土颗粒所带的负电量。热力电位愈高，表示粘土颗粒表面带的负电量愈多，能吸附的阳离子数目也愈多。18 .什么是电动电位？电动电位工 它是滑动面处与水溶液离子浓度均匀处的电位差。电动电位取决于粘土颗粒表面负电量与吸 附层内阳离子正电量的差值。电动电位愈高，表示在扩散层中被吸附的阳离子愈多，扩散层愈厚。19 .影响电动电位的因素有哪些？1阳离子的种类阳离子的种类决定了阳离子电价的高低和阳离子的水化能力。当粘土颗粒吸附高价阳离子时，由于一个离子带的电荷多，粘土颗粒表面的总电荷量一定时，吸附层中被阳离

15、子中和的电量多，于 是电动电位低，扩散层中的阳离子数目少，扩散层及粘土表面的水化膜薄，粘土颗粒易于聚结。若粘土颗 粒吸附的是低价阳离子，吸附层中被阳离子中和的电量少，电动电位高，扩散层中的阳离子数目多，扩散 层以及水化膜厚，粘土颗粒不易聚结。2.阳离子浓度 阳离子（例如na+）虽水化能力强，粘土颗粒水化膜厚，泥浆稳定，但 na+浓度有一合适的范围，若na+浓度过大，同样会使泥浆由分散转为聚结。（1）阳离子浓度大，阳离子挤入吸附层的机会增大，结果使电动电位降低，扩散层以及水化膜变薄（即所谓压缩 双电层），分散体系由分散转化为聚结；（2）阳离子浓度大，阳离子数目多，阳离子本身水化不好，同时阳 离子

16、水化而夺去粘土直接吸附的水分子，因而使粘土颗粒周围的水化膜变薄，分散体系由分散转为聚结。泥浆使用时受盐（nacl）侵，是由于na+过多，起了压缩双电层的作用，使泥浆由分散转为聚结，甚至失 去稳定性。又如钙膨润土用纯碱改性处理时，碳酸钠存在有最佳加量，加量过大则起反作用，造浆量降低， 泥浆性能变坏止匕外，泥浆的分散稳定或聚结，还受阴离子的影响。如钙膨润土改性而加入钠盐，加入na2co3而粘土颗粒分散；若加入 nacl,则粘土颗粒聚结。故泥浆处理加入无机盐时，必须考虑阴离子的 影响。20 .试述双电层理论对钻井泥浆应用的指导意义。原生膨润土矿多为钙膨润土，造浆时加入一价钠盐，提供 na+,因离子交

17、换吸附，扩散双电层中阳离子由 ca2+转为na+,工电位升高，扩散层增厚，粘土分散，泥浆稳定。泥浆受钙侵时，ca2+的浓度增大，扩散双电层中na+转为ca2+,工电位下降，扩散层变薄，粘土颗粒聚结，泥浆失去稳定性。为处理泥浆而加入 低价阳离子电解质时，应严格控制加量，过量会起压缩扩散层的副作用，同时必须考虑阴离子的影响。反 过来，可以通过加入低价或高价阳离子无机处理剂来调节泥浆的分散或适度聚结，用以配制不同种类（分 散的或适度聚结的）的泥浆。21 .什么是泥浆的沉降稳定性？沉降稳定性又称动力稳定性，是指在重力作用下泥浆中的固体颗粒是否容易下沉的特性。泥浆中固体颗粒 的沉降决定于重力和阻力的相对

18、关系。要提高泥浆分散体系的沉降稳定性，必须缩小粘土颗粒的尺寸，即应采用优质粘土造浆，以提高其分散度，其次应提高液相的比重和粘度。22 .什么是泥浆的聚结稳定性？泥浆的聚结稳定性是指泥浆中的固相颗粒是否容易自动降低其分散度而聚结变大的特性。泥浆分散体系中的粘土颗粒间同时存在着相互吸引力和相互排斥力，这两种相反作用力便决定着泥浆分散体系的聚结稳 定性。第三章钻井液的流变性、滤失性和润滑性23 .什么是钻井液的流变性？可用哪些参数来表述？是指在外力作用，物质发生流动和变形的特性；对钻井液而言，其流动性是主要的方面。该特性通常用钻 井液的流变曲线和塑性粘度 （plastic viscosity）、动切

19、力（yield point）、静切力（gel strength）、表观粘度（apparent viscosity）等流变参数来进行描述。24 .试述剪切速率和剪切应力的定义.指垂直于流速方向上单位距离流速的增量，丫 =dv/dx ,流速单位：m/s；距离单位：m。因此剪切速率：1/s。 流速越大，剪切速率越大。剪切应力t 液流中各层的流速不同，故层与层之间必然存在着相互作用。由于液体内部内聚力的作用，流速较快的液层会带动流速度较慢的相邻液层，而流速较慢的液层又会阻碍流 速较快的相邻液层。这样在流速不同的各液层之间会发生内摩擦作用，即出现成对的内摩擦力（即剪切力）,阻碍液层剪切变形。通常将液体流

20、动时所具有的抵抗剪切变形的物理性质称做液体的粘滞性。剪切应力t :流体单位面积上的内摩擦力25 .钻井液有哪几种基本的流型 ？通常将剪切应力与剪切速率的关系遵守牛顿内摩擦定律的流体，称为牛顿流体；不遵守牛顿内摩擦定律的 流体，称为非牛顿流体。水、酒精等大多数纯液体、轻质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等均 为牛顿流体，高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等一般为非牛顿流体。大多数钻井液都属于非牛顿流体。牛顿流体：t = g y塑性流体：t = t 0+ g p y假塑性流体:t = k 丫 nn1牛顿流型：牛顿流体膨胀流型：膨胀性流体塑性流型：塑性流体假塑性流型：假塑性流体卡森流型：卡森流体目前

21、广泛使用的多数钻井液为塑性流体（宾汉流体）和假塑性流体。26 .试述宾3x流体（塑性流体）流变曲线的特点？高粘土含量的钻井液、高含蜡原油和油漆等都属于塑性流体。（1）曲线不过原点，在 。轴上有一截距ts粘土矿物具有片状或棒状结构，形状很不规则，颗粒之间容易彼此连接在一起，形成空间网架结构粘土颗粒间作用力1扩散双电层斥力2水化膜弹性斥力3范德华引力/静电吸引力等不过原点的原因：由于颗粒间以端-端和（或）端-面连接，形成网架结构，要使体系流动，就必破坏这种网架结构。s物理意义：反映钻井液在静止时形成网架结构的强弱（2）在低剪切速率范围内，为曲线段流体开始流动后，存在以下一对矛盾：结构拆散结构恢复在

22、低剪切速率下，可供拆散的网架结构较多，结构拆散速度结构恢复速度拆散程度随剪切速率增加而增大-a t / a t （表观粘度）j （3）在中、高剪切速率范围内，为直线段j可供拆散的网架结构数量| 一结构拆散速度|- 体系中游离的颗粒数量一结构恢旦速度当f达到某一值时 结构拆散速度二结构恢复速度 网架结构数量不变 产生同样所需不变 t y27 .分别叙述钻井液静切力、塑性粘度和动切力的含义。宾汉模式（适合于中、高剪切速率）t = t 0+ “ p 丫式中： t 0 ：动切力或屈服值（yield point）, pari p :塑性粘度，pa s,实际中使用mpa s（1）塑性粘度g p物理意义：反

23、映流体在层流下达到动平衡（网架结构的拆散速度等于其恢复速度）时，固相颗粒 之间、固相颗粒与液相之间以及液相内部内摩擦力的大小。3静切力ts使流（2）动切力t0物理意义：钻井液在层流状态下达到动平衡时形成网架结构的强弱 体开始流动的最低剪切应力28 . 影 响 钻 井 液 塑 性 粘 度 的 因 素 有 哪 些？影响因素a、固相含量;一固相颗粒数目一塑性粘度时“固相分散度1 -固相颗粒数目 一塑性粘度年c,固相类型活性固相.在水中分散性强的固相，如膨涧土懵性固相，在水中分散性弱的固相，如钻屑活性固相含量一固相分散度一塑性粘度门）1 （固相含量一定）d.液相粘岗_内摩擦力1 一 塑拄粘度口/e.温

24、度一液相粘度1-塑性粘度胃/29 .在钻进过程中，如何调节（增加或降低）钻井液的塑性粘度？加预水化膨润土加增粘剂降低使用固控设备使用化学絮凝剂加水稀释30 .影响钻井液动切力的因素有哪些？a.固相含量1 一河架结构数自t.动切力0!羯性同相含量t- *固相州限1 1闻集结构软目t 动切力r,|c、障粘两一卜动切力o ,依 高分子聚合物一动切力31 .在钻进过程中，如何调节（增加或降低）钻井液的动切力？增加1加预水化膨润土 2加高分子聚合物3加适量的电解质降低1加降粘剂2加水稀释3消除引起t 0升高的电解质32 .对于非加重钻井液，其塑性粘度和动切力一般应控制在什么范围内？对于非加重钻井液，塑性

25、粘度 71p一般应控制在512mpas,动切力t 0应控制在1.414.4pa。33 . 试述假塑性流体（嘉律流体）流变曲线的特点？34 . 分别叙述嘉律流体稠度系数和流性指数的物理意义？2、募律模式式中上 k :稠度系数，ea：sh i流性指数t无因次，（kn 1流性指数n物理意义：反映流体偏离牛顿流体的程度。稠度系数k物理意义：主要反映钻井液粘度的大小，n越小，表明越偏离牛顿流体k越大，粘度越大。35 .分别叙述卡森流体卡森动切力和极限高剪粘度的物理意义?卡森模式t 1/2 = t c1/2+ 7 8 1/2 t 1/2式中： t c卡森动切力（卡森屈服值）,pa；周8 极限高剪切粘度（水

26、眼粘度）（1）卡森动切力t c物理意义：反映钻井液网架结构的强弱影响因素与调整：同 t0（1）极限高剪切粘度1 8物理意义：反映钻井液内摩擦力的强弱影响因素与调整：同7 p36 .叙述钻井液表观粘度的物理含义？如何测量？y a定义：剪切应力。与对应剪切速率丫之比时的4a无特殊说明， 1 a是指 丫 =1022 s-1-10221022一必回237 .什么是钻井液的剪切稀释特性？它对钻井工作有何好处?表观粘度随剪切速率增大而降低的特性。要求钻井液具有较强的剪切稀释性环形空间：丫低，ri a大，有利于携带钻屑 钻头水眼：t大，ri a小，有利于水力破岩38 .如何评价钻井液的触变性? 以终切和初切

27、的差值来表示39 . 如 何 测 量 钻 井 液 的 初 切 和 终 切终切和初切的测量二a.高速搅拌igmiii （配桨肘）;b、初切测量：在600rpni下转10$,静止105,泅3rpm的切力门=0t511x，31yj绛切测量工在60（kpm下转16$,静止lomin t sf3rpin的切力二 0 . 511 x 6 3 140 .分别叙述层流、紊流和平板型层流的携岩特点？层流对井壁冲刷作用小，有利于井壁稳定存在转动靠壁”现象，携岩效率低 紊流携岩特点岩屑不存在转动和滑落现象，几乎全部都能携带到地面上来，环形空间里的岩屑比较少。缺点：岩屑滑落大,要求上返速度高，泵排量大；由于沿程压降与

28、流速的平方成正比，功率损失与流速的立方成正比.所以用紊流 携岩还会使钻头的水马力降低，不利于喷射钻井。紊流时的高流速对井壁冲蚀严重，容易引起易塌地层井壁垮榻。平板型 对井壁冲刷作用小携岩效率高（低速，0.50.6m/s）解决了低粘度钻井液携带岩屑的问题（不分散低固相泥浆）41 .在钻探过程中，如何使钻井液达到平板型层流？1选用xc生物聚合物、hec、php和fa368等高分子聚合物作为主处理剂.并保持其足够的浓度。它们在体系中形成的结构使动切力值增大；2通过有效地使用固控设备。除去钻井液中的无用固相,降低固体颗粒浓度，以达到降低塑性粘度、提高动塑比的目的。3在保证钻井液性能稳定的情况下、通过适

29、量地加入石灰、石膏、氯化钙和食盐等电解质，以增强体系中固体颗粒形成网架结构的能力。42 .什么是压力激动？列举产生压力激动的原因。压力激动：由于钻柱上下运动或泥浆泵开动等原因，使井内液柱压力发生突然变化（升高或降低）的现象。产生压力激动的原因起钻：液柱压力降低下钻：液柱压力升高开泵：液柱压力升高43 .分别叙述滤失和造壁性的含义。是指钻井液滤失量的大小所形成泥饼的质量44 .钻井液瞬时滤失、静滤失和动滤失？瞬时滤失没有泥饼，滤失速率很大，滤失时间很短，滤失量不大。动滤失压差大，等于静液柱压力加上环空压力降和地层压力之差，泥饼厚度厚度维持不变，且较薄，单位时间的滤失量开始较大，随后逐渐减小，最后

30、稳定在某一固定值。静滤失压差不太大，泥饼较厚，单位时间滤失量一般比动滤失量小。45 .如何测定钻井液的静滤失？叙述其测定条件。静滤失量的测定通常采用api标准进行测试，测试装置主要有滤失仪和高温高压滤失仪两种；api滤失量测定仪是最常用的评价钻井液滤失量的装置，其渗滤面积为45.8 cm 2,实验压差为0.69mpa（100psi）,测试温度一般为室温，滤失时间30min,滤失材料为符合标准的直径为90mm的滤纸。但是室内试验往往测定0.69 mpa, 7.5min的滤失量。高温高压滤失量测定仪 国内使用的主要是模拟 baroid公司 ggs-42型，实验条件为：3.5mpa压差, 温度150

31、c。测量时间30min ,其滤失面积比常温 api滤失仪小一 半。因此，测得的滤失量应该乘以 2,才为钻井液的实际高温高压滤失量。46 .列举影响钻井液静滤失量的因素。匕=x 2k区-11幺1滤失时间vf/a8t1/2.如果不考虑钻井液的瞬时滤失量.单位面积滤失量与时间的平方根成直线关系。测定钻井液api滤失量时，应该以30min计算，但我们一般通常只测7.5min,然后乘以2。2滤失压差从公式可以推出，钻井液的滤失量与滤失压差的平方根成正比，即如果泥饼不可压缩，压差 增大，滤失量增加。3滤液的粘度和温度从公式可以看出，滤失量与滤液粘度的平方根成反比，即随着钻井液粘度的增加滤失量降低。滤液粘度

32、与有机高分子处理剂的加量以及钻井液的温度有关。一般情况下，流体的粘度随着高 分子加量的增大而升高，随温度的增加而降低。对于相同温度下的钻井液我们可以通过提高钻井液粘度的方法降低滤失量.d、固相含量和类型的影响根据钻井 液静滤失方程，滤失量应该与a-i；k狐一,成正比.钻井液固相含 量越高，而泥饼中固相含量越小，滤失量越小。钻井液 的固相含量会严重影响钻速，固相含量越高钻速越低，因此，钻井液的固相含量不能够提得很高，我们只 能从泥饼着手，减小泥饼固相含量。一是采用优质膨润土配浆.二是加入有机高分子处理剂e.泥饼压实性与渗透性对滤失量的影响对于钻井液，往往泥饼是泥饼越厚钻井液的滤失量越大，泥饼越薄

33、滤失量越小。主要原因是泥饼的渗透性存在差别。一般情况下（以api失水为例），泥饼越薄说明泥饼的压实程度比较大，比较致密，渗透性差，所以滤失量小。渗滤压差影响着泥饼的压实性，高压差有利于泥饼的压实。有的资料指出，泥饼的压缩系数一般为080-0.87;而加重钻井液泥饼的压缩系数只有。32-0.69。 f、地层渗透率对钻井液滤失量的影响在泥饼尚未形成之前，地层是泥浆滤失的第一渗透介质，所以地层渗透性大小决定了钻井液瞬时滤失量的大小。泥饼形成之后，才逐渐对滤失起主要作用，地层成为第二滤失介质。如果地层渗透率很大或者有裂缝存在，甚至会发生漏失，钻井液固相颗粒太小，不能够堵塞或架桥 在井壁处形成泥饼，此时

34、的滤失量就非常大了。47 .试述钻井液滤失性和钻井作业的关系。对于裂缝性地层、硬脆性地层、活性泥页岩地层等会引起地层粘土矿物水化膨胀分散、剥落掉块等井壁不 稳定现象;如果是油气层，滤液侵入会引起储层粘土矿物膨胀，减小油气流动通道，降低油气层渗透率； 钻井液固相的侵入会堵塞储层孔隙，降低储层渗透率，总之都会造成油气层损害,降低油气层产能，造成 能源的巨大浪费。48 .在实际钻井作业中，关于钻井液滤失性总的指导原则是哪些？有哪些定量的指标（分别针对油气层和 一般地层）？在实际钻进过程中，钻井液的滤失量是不断变化的，总的原则是：浅层可以稍大，深层必须减小；非储层 可以稍大，储层必须减小；对于大斜度井

35、、大位移井、水平井等特殊工艺井，不仅要求钻井液滤失量低， 还要求泥饼具有良好的润滑性，防止粘附卡钻、键槽卡钻等。在钻开油气层时，应尽力控制滤失量,以减 轻对油气层的损害。一般情况下，此时的api滤失量应小于5m1，模拟井底温度的 hthp滤失量应小于15ml。 钻遇易坍塌地层时,滤失量需严格控制，api滤失量最好不大于 5ml。对一般地层，api滤失量应尽量控制在10ml以内,hthp滤失量不应超过 20ml。49 .在钻探实际中，如何控制钻井液的滤失量。1使用膨润土造浆。膨润土颗粒细，呈片状，水化膜厚，能形成致密的渗透性小的泥饼，而且可在固相较 少的情况下满足对钻井液滤失性能和流变性能的要求

36、。一般情况下，加入适量的膨润土可以将钻井液的滤 失量控制到钻井和完井工艺要求的范围。膨润土是常用的配浆材料，同时也是控制滤失量和建立良好造壁 性的基本处理剂。2加入适量纯碱、烧碱或有机分散剂 （如煤碱液等），提高粘土颗粒的电动电位、水化程度 和分散度。3加入cmc或其它聚合物以保护粘土颗粒，阻止其聚结，从而有利于提高分散度。同时， cmc 和其它聚合物沉积在泥饼上亦起堵孔作用，使滤失量降低。4加入一些极细颗粒（如超细碳酸钙、沥青等）堵塞泥饼孔隙，以使泥饼的渗透性降低，抗剪切能力提高。50 .钻井液的润滑性通常包括哪两个方面？钻井液的润滑性能通常包括泥饼的润滑性能和钻井液这种流体自身的润滑性两方

37、面。钻井液和泥饼的摩阻 系数，是评价钻井液润滑性能的两个主要技术指标。51 .润滑性较好的钻井液对钻井而言，有哪些优点？ 减小钻具的扭矩、磨损和疲劳，延长钻头轴承的寿命； 减小钻柱的摩擦阻力，缩短起下钻时间；能用较小的动力来转动钻具；能防粘附卡钻，防止钻头泥包。52 .列举你所知道的钻井液润滑剂。钻井液润滑剂品种一般可分为两大类，即液体类和固体类。前者如矿物油、植物油、原油、表面活性剂等;后者如石墨、塑料小球、玻璃小球等。近年来钻井液润滑剂品种发展最快的是惰性固体类润滑剂,液体润 滑剂中主要发展了高负荷下起作用的极压润滑剂及有利于环境保护的无毒润滑剂；由于环境保护的原因, 沥青类润滑剂的用量正

38、逐年减少。（1）惰性固体润滑剂 塑料小球 玻璃小球，石墨粉 弹性石墨（2）液体类润滑剂该类产品主要有原油、矿物油、植物油和表面活性剂等53 .钻井工作对钻井液润滑剂有哪些要求？润滑剂必须能润滑金属表面，并在其表面形成边界膜和次生结构。应与基浆有良好的配伍性，对钻井液的流变性和滤失性不产生不良影响。不降低岩石破碎的效率。具有良好的热稳定性和耐寒稳定性。不腐蚀金属，不损坏密封材料。54 不污染环境，易于生物降解，价格合理，且来源充足。54 .简述惰性润滑剂的作用机理。固体润滑剂能够在两接触面之间产生物理分离，其作用是在摩擦表面上形成一种隔离润滑薄膜，从而达到减小摩擦、防止磨损的目的。多数固体类润滑

39、剂类似于细小滚珠，可以存在于钻柱与井壁之间,将滑动摩 擦转化为滚动摩擦，从而可大幅度降低扭矩和阻力。固体类润滑剂的热稳定性、化学稳定性和防腐蚀能力 等良好，适于在高温、但转速较低的条件下使用，缺点是冷却钻具的性能较差，不适合在高转速条件下使 用。55 .试述液体润滑剂的作用机理。矿物油、植物油、表面活性剂等主要是通过在金属、岩石和粘土表面形成吸附膜，使钻柱与井壁岩石接触（或水膜接触）产生的固一固摩擦，改变为活性剂非极性端之间或油膜之间的摩擦，或者通过表面活性剂的非极 性端还可再吸附一层油膜。从而使回转钻柱与岩石之间的摩阻力大大降低，减少钻具和其它金属部件的磨损，降低钻具回转阻力。第四章 钻井液

40、配浆原材料与处理剂56 .膨润土在淡水钻井液中的作用有哪些？增加粘度和切力，提高井眼净化能力；形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量；对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性；防止井漏。57 .掌握加重材料用量的计算方法。加重前、后的体积关系钻井液在加重前、后的质量关系58 .为什么要将钻井液的 ph控制在一个弱碱性（8ph10）的环境？1、增加钻井液中粘土的分散程度2、适当控制ca2+、mg2+等离子的存在状态3、减轻钻具腐蚀，铁的活性比氢强，容易与氢离子发生反应造成腐蚀4、一些处理剂的要求，在弱碱性状态才能充分发挥作用。59 .列举纯碱和烧碱在钻井液中的主要作用。纯碱作用：a.改善粘十的水化分散

41、忤能.因此加入适量纯碱可使新浆的滤失量下降.粘度、切力增大。b.过量的纯碱会导致粘土颗粒发生聚结，使钻井液性能受到破坏。c. 在钻水泥塞或钻井液受到钙彳！时，加入适量纯碱使ca2+沉浮 caco3、从而使钻井液忤能变好.即含竣钠基官能团（coona）的有机处理剂在遇到钙侵（或ca2+浓度过高）而降低其溶解性时，一 般可采用加入适量纯碱的办法恢复其效能。烧碱作用:a.主要用于调节钻井液的 ph值；b.与丹宁、褐煤等酸性处理剂一起配合使用，使之分别转化为丹宁酸钠、腐植酸钠等有效成分；c.还可用于控制钙处理钻井液中ca2+的浓度等。60 .列举石灰在钻井液中的主要作用。作用：a.在钙处理钻井液中，石

42、灰用于提供ca2+,以控制粘土的水化分散能力，使之保持在适度絮凝的状态；b.在油包水乳化钻井液中，cao用于使烷基苯磺酸钠等乳化剂转化为烷基苯磺酸钙，并调节ph值。注意事项：在高温条件下石灰钻井液可能发生固化反应，使性能不能满足要求，因此在高温深井中应慎用。止匕外，石灰还可配成石灰乳堵漏剂封堵漏层。61 .试述无机处理剂在钻井液中的作用机理。无机处理剂都是水溶性的无机碱类和盐类，其中多数可提供阳离子和阴离子，也有一些与水形成胶体或生 成络合物。它们在钻井液中的作用机理可归纳为以下方面：1 .离子交换吸附主要是粘土颗粒表面的 na+与ca2+之间的交换。通过na+浓度的增加，使之能够与钙蒙脱土颗

43、粒表面的ca2+发生交换，从而使粘土的水化和造浆性能提高，分散成更小的颗粒，表现为钻井液的粘度、切力升高，滤失量降低；相反地，若在分散钻井液中加入适量 ca(oh)2和caso4等处理齐“，随滤液中 ca2+浓度的提高，一部 分ca2+会与吸附在粘土颗粒上的 na+发生交换，致使钻井液体系转变为适度絮凝的粗分散状态，从而控制粘土的水化与分散。2 .调控钻井液的ph值每种钻井液体系均有其合理的ph值范围。然而在钻进过程中，钻井液的ph值会因发生盐侵、盐水侵、水泥侵和井壁吸附等各种原因而发生变化，其中ph值趋于下降的情况更为常见。因止匕，为了使钻井液性能保持稳定，应随时对ph值进行调整。添加适量的

44、烧碱等无机处理剂是提高 ph值的最简单的方法，而使用酸式焦磷酸钠(sapp)、caso4 或caci2等无机处理剂时，则会使钻井液的ph值有所下降。3 .沉淀作用如果有过多的ca2+或mg2+侵入钻井液，将会削弱粘土的水化和分散能力，破坏钻井液的性能。此时，可先加入适量烧碱除去 mg2+ ,然后用适量纯碱除去 ca2+。这种沉淀作用还可用来使某些因受到污染而失效的有机处理剂恢复其作用。例如褐煤碱液和水解聚丙 烯睛，如遇钙侵会分别生成难溶于水的腐植酸钙和聚丙烯酸钙。此时，可以加入适量纯碱，使上述处理剂 恢复其作用效果，这是由于所生成的 caco3的溶解度比腐植酸钙和聚丙烯酸钙的溶解度小得多，因而

45、可使处理剂的钙盐重新转变为钠盐。4 .络合作用利用某些无机处理剂的络合作用，同本可以有效地除去钻井液中的ca2+、mg2+等污染离子。例如，在受到钙侵的钻井液中加入足量的六偏磷酸钠，则可通过下面的络合反应除去ca2+：ca2+ (napo3)6 = cana2(po3)62-+4na+该反应所生成的络离子cana2(po3)62-相当稳定，将ca2+束缚起来，相当于从钻井液的滤液中除掉了 ca2+o对于用褐煤碱液或铁铭木质素磺酸盐等处理的钻井液，还可以利用络合反应提高其抗温性能。例如，效地抑制腐植酸钠和铁铭木质素磺酸盐的热分解。5 .与有机处理剂生成可溶性盐由于许多有机处理剂，如丹宁、腐植酸等在水中溶解度很小，不易吸附在粘土颗粒上，因而不能发挥其效能。只有通过加