钻井液工艺原理

1、?钻井液工艺原理?综合复习资料一、概念题1、粘土晶格取代2、钻井液碱度3、压差卡钻4、聚结稳定性5、井喷6、粘土水化作用7、井漏8、滤失9、剪切速率10、钻井液剪切稀释特性“、流变模式12、动力稔定性13、钻井液滤失造壁性二、填空题、O聚合物钻井液主要类型有、钻井液常用流变模式有、13、常见粘土矿物有14、钻井过程可能遇到的侵杂情况有15、钻井液的根本组成16、钻井液的流变参数包括17、在钻井液中,的短甲基纤维素用做等.)O等.剂,铁拈盐FCLS用做等.剂,氢1、2、钻井液的主要功能有 一般来说,钻井液处于 或流性指数n越 ,、状态时,对携岩效果较好;越有利于提升携岩效率.等.动塑比T0/叩越

2、3、4、粘土矿物根本构造单元有和井壁不稳定的三种根本类型是指在钻井液中,改性褐煤用做剂,、磺化沥青用做剂.6、7、油气层敏感性评价包括等.8、9、10、一般来说,要求钻井液滤失曷要现场钻井液常用四级固相限制设缶指 影响钻井液滤失量的主要因素有 按API标准钻井液常规性能测试包括泥饼要11、12、氧化钠用作剂.18、现场常用钻井液降滤失剂按原料来源分类有、三、简做题1、简述伊利石和蒙脱石的晶体构造、带电性及水化特性.2、发生井喷的原因有哪些应该怎样血防3、分析钻井液遇盐侵后粘度和滤失曷如何变化及其原因.4、简述钻井液降粘剂的作用机理.5、常见卡钻类型有哪些,并简述其发生机理.6、简述油基钻井液相

3、对于水基钻井液的优缺点.7、钻井液固相对钻井速度的影响规律并举例说明絮凝剂絮凝机理.8、为什么钻井作业要求钻井液具有良好的剪切稀释性9、简述低固相聚合物钻井液能显着提升钻速的原因.10、筒述钻井液常用润滑剂的类型与作用机理11、简述钻井液流失皇的影响因素及其调整.12、井壁不稳定的原因有哪些应该怎样预防13、简述K+、聚合物和聚合醇类处理剂稳定泥页岩的作用机理.14、简述钻井液塑性粘度的影响因素及其调整.15、发生井漏的原因有哪些应该怎样预防16、举例说明降粘剂的作用机理17、筒述粘土颗粒带电的原因.四、计算题1、使用范氏六速粘度计,测得某钻井液 600rpm和 300rpm时的读数分别为：6

4、00=29,3尸 19,且该钻井液为宾汉流体.计算该钻井液的流变参数及表观粘度；计算流速梯度为 3000S-1时钻井液的表观粘度.2、用重晶石(pB=4.2g/cm3)把 400m钻井液由密度 pi=1.20g/cm3加重到 p2=1.60g/cnr并且每 100kg重晶石需同时参加 9L水以预防钻井液过度增稠,试求：(1)假设最终体积无限制,需参加重晶石多少吨(2)假设最终体积为 400nR需参加重晶石多少吨,放掉钻井液多少方五、论述题你认为理想的钻井液应具有哪些功能或特点,并试述钻井液的开展趋势.参考答案一、概念题1、粘土矿物晶体片中硅氧四面体和或铝氧八面体片中的硅原子和或铝原子被同号低价

5、离子所取代,而晶体结构保持不变的现象.2、滴定 1mL样品钻井液滤液所需 L标准H2s04硫酸的毫升数.3、又称为泥饼粘附卡钻,是指钻具在钻井液与地层压力差的作用下,被挤入泥饼而不能活动的现象.4、分散相粒子粘土颗粒是否自动聚结变大的性质现象.5、地层流体失去限制,喷出井口或进入其他地层的现象.6、粘土颗粒晶体片由于外表水化力、渗透水化力和毛细管作用各种原因吸水膨胀体积变大的现象.7、在钻井、固井、测试等各种井下作业中,各种工作液包括钻井液、水泥浆、完井液及其它流体等在压差作用下漏入地层的现象.8、在压差作用下钻井液向地层中渗透的现象.9、垂直于流速方向上单位距离流速的增量.10、钻井液静止变

6、稠、流动变稀,且随剪切速率增大粘度变小的特性.11、描述钻井液流体剪切应力与剪切速率之间关系的数学表达式,称为钻井液流体的流变方程,即流变模式.12、在重力作用下分散相粒子粘土颗粒是否容易下沉的性质.13、在滤失过程中,随着钻井液中的自由水进入岩层,钻井液中的固相颗粒便附着在井壁上形成泥饼,就是钻井液的滤失造壁性.二、填空题1、携带和悬浮岩屑、传递水动力、平衡地层压力、稳定井壁、保护油气层、冷却和润滑钻头钻具.写出其中 4种即可2、平板型层流,大,小3、硅氧四面体和铝氧八面体4、井壁坍塌、缩径、地层压裂5、降滤失剂,页岩抑制剂6、速敏、盐敏、酸敏、碱敏、水敏7、小,薄8、振动筛、旋流器除砂器、

7、除泥器、钻井液清洁器、离心机写出其中 4种即可9、滤失时间、压差、滤液的粘度和温度、固相含量、泥饼的压实性和渗透性写出其中 4种即可10、密度、粘度表观粘度、塑性粘度、切力动切力、静切力、pH值、滤失量API滤失量、高温高压滤失量、含砂量固相含量、膨润土含量、滤液中各种离子含量写出其中 6种即可11、阴离子型、阳离子型、两性离子型12、宾汉模式塑性流体、事律模式假塑性流体13、伊利石、重晶石、蒙脱石14、井漏、井喷和卡钻15、连续相、分散相、处理剂16、塑性粘度、动切力、静切力、流性指数和稠度系数、漏斗粘度、表观粘度等.写出其中 5种即可17、降滤失剂、降粘剂、pH值调节剂18、纤维素类、腐殖

8、酸类、丙烯酸类聚合物、树脂类、淀粉类.写出其中4 种即可三、简做题1、答：伊利石和蒙脱石的晶体构造均为 2:1型.晶格取代位置不同,伊利石主要发生在硅氧四面体上,且结合的补偿阳离子为K+,具有晶格固定作用,带电性强；蒙脱石晶格取代主要发生在铝氧八面体上,可结合各种补偿阳离子,带电性较强.伊利石中的 K+离子具有晶格固定作用,因此层间结合紧密,不易水化膨胀；而蒙脱石层间主要为分子间力,较弱,易水化膨胀.2、答：地层压力高于钻井液液柱压力；井漏造成钻井液液面下降,液柱压力低于地层压力；起下钻抽吸压力太大,钻井液有效压力低于地层压力.发现油气侵及时加重,提升钻井液密度；预防严重的井漏发生；预防起下太

9、快,及时灌入泥浆,预防拔活塞,钻井液遇盐侵后粘度和滤失量均上升.钻井液中 Na+浓度不断增大,必然会增加粘土颗粒扩散双电层中阳离子的数目,从而压缩双电层,使扩散层厚度减小,颗粒外表的 8 电位下降.在这种情况下,粘土颗粒间的静电斥力减小,水化膜变薄,颗粒的分散度降低,颗粒之间端-面和端-端连接的趋势增强.由于絮凝结构的产生,导致钻井液的粘度和滤失量均逐渐上升.4、答：通过增加粘土颗粒电动电位电位和水化膜厚度,增加颗粒间斥力,分散钻井液非抑制性钻井液中拆散粘土颗粒间网架结构；聚合物钻井液中竞争参与粘土-聚合物吸附点,拆散粘土-聚合物网架结构.5、答：常见卡钻类型主要有压差卡钻、沉砂卡钻、井塌砂桥

10、、掉块卡钻、缩径卡钻、泥包钻头卡钻、键槽卡钻等.列举其中 34种即可简单表达相应卡钻类型发生原因即可.压差卡钻是钻具在井中静止时,在钻井液与地层孔隙压力之间的压差作用下,紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻.沉砂卡钻是由于钻井液悬浮性能不好,或处理钻井液过程中由于粘度和切力下降幅度过大,导致钻井液中所悬浮的钻屑和重晶石沉淀,埋在井底一段井眼而造成的卡钻.优点：与水基钻井液比拟,油基钻井液具有能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定性、润滑性好和对油气层损害程度较小等多种优点.缺点：油基钻井液的配制本钱比水基钻井液高得多,使用时往往会对井场周围附近的生态环境造成严重影响,而且与使用水基钻井液相比机械钻速一般比

11、拟低.7、答：要点：随钻井液固相含量增加,钻井速度下降.特别是 Wlum 的亚微米颗粒增加,钻井速度明显下降.絮凝机理:a.无机絮凝剂：通过离子交换压缩双电层.b.有机絮凝剂：又可分为非选择性絮凝剂和选择性絮凝剂,机理：吸附-桥联、蜷曲、聚结等使钻屑、粘土颗粒聚结下沉,除去固相.8、答：钻井作业要求钻井液具有良好的剪切稀释性是由于钻井液高速流动变稀可以大大减小在钻具内和钻头水眼处高速流动时的能量损失,提升水力破岩效率,清洗井底；在环空内低速流动时粘度变大有利于钻井液携带岩屑,预防钻屑下沉发生井下复杂事故.9、答：低固相聚合物钻井液固相含量低,亚微米粒子比例小,剪切稀释性好,卡森极限粘度低,悬浮

12、携带钻屑水平强,洗井效果好,这些优良性能都有利于提升钻速.钻井液常用润滑剂包括惰性固体润滑剂和液体类润滑剂.固体润滑剂能够在两接触面之间产生物理别离,其作用是在摩擦外表上形成一种隔离润滑薄膜,从而到达减小摩擦、预防磨损的目的.矿物油、植物油、外表活性剂等液体润滑剂主要是通过在金属、岩石和粘土薄膜形成吸附膜,使钻柱与井壁岩石接触或水膜接触产生的固-固摩擦,改变为活性剂非极性端之间或油膜之间的摩擦,或者通过外表活性剂的非极性端还可以再吸附一层油膜.从而使钻柱与岩石之间的摩阻力大大降低.11、答：1影响因素滤失时间、压差、滤液的粘度和温度、固相含量、泥饼的压实性和渗透性.钻井液静滤失方程：匕=A卜如

13、伏调整：滤失量太大时参加降滤失剂或高聚物提升滤液粘度、护胶.12、答：井壁不稳定的原因包括力学因素、物理化学因素和工程技术举措等三个方面.稳定井壁的技术举措包括：选用合理的钻井液密度,保持井壁力学稳定.优选防塌钻井液类型与配方,采用物理化学方法阻止或抑制地层的水化作用.13、答：K+的水化能低,并且具有晶格固定作用,因此能有效抑制粘土水化.聚合物通过气键或静电引力吸附在粘土颗粒上,通过桥接作用阻止页岩分聚合醇类处理剂通过浊点效应和吸附阻止页岩水化膨胀分散.14、答：1影响因素a.钻井液塑性粘度是指钻井液内部由于机械内摩擦引起的那局部粘度,它的主要影响因素有钻井液总固相含量、固相分散度、有机增粘

14、剂以及温度等.b.影响规律为：固相含量增加,钻井液塑性粘度升高；固相分散度越大,塑性粘度越大；有机增粘剂含量越高,钻井液粘度也越大；温度升高,粘度下降.工加水稀释振动筛除砂器除泥器离心机化学絮凝剂塑性粘度太低：增加膨润土含量,增加高聚物含量.15、答：发生井漏的原因：地层存在较大的孔隙或裂缝,形成了钻井液向地层漏失的通道；钻井液压力太高,大于地层的破裂压力,造成地层产生裂缝.预防：及时发现漏失地层,进行堵漏；钻井液密度低于地层破裂压力,防止压裂地层.16、答：工降滤失机理：a.增粘；b.吸附；c.捕集.一般钻井液降滤失剂都含有吸附基团和水化基团,吸附于粘土外表具有护胶散.2调整：塑性粘度太高：

15、机械法作用,还可参与形成泥饼,降低钻井液滤失量.降滤失剂举例：纤维素类、腐植酸类、丙烯酸类聚合物、树脂类、淀粉类(写出其中一种即可,)17、答：永久负电荷是由于粘土在自然界形成时发生晶格取代作用所产生的.产生可变负电荷的原因：在粘土晶体端面上有与铝连接的 OH 基中的 H 在碱性或中性条件下解离；粘土晶体的端面上吸附了 OH-、SiCh?一等无机阴离子或吸附了有机阴离子聚电解质等.正电荷的产生是由于裸露在边缘上的铝氧八面体在酸性条件下从介质中解离出OH-.四、计算题1、解：1%=；如0=gx29=14.5?尸“7%,=霖 oo-Moo=29-19=0mPa-5=19-14.5=4.5答：该钻井

16、液的表观粘度为7P s,塑性粘度为 10俏夕 5,动切力为(2)%=三=包+=JL2_XK)3+IO=II5RI 5/y3000答：该钻井液在流速梯度为 3000S/时的表观粘度为优“P.2、解：(0设需要参加重晶石?公斤,那么400 x1.20 xlO3+?+2LX9=400+x9x10-3xl.60 x103100I4.2xlO3100)解此式可得:6常 2.832x10麋 g=283.27答：最终体积无限制,需参加重晶石吨.(2)设需要先放掉钻井液),方,参加重晶石 x公斤,那么400-yx1.20 xlO3+x+x9=400 xl.6xl03-100 x2.298xl05=229.87y75.4/?3答：最终体积为 400m3,需参加重晶石吨,放掉钻井液方.五、论述题答：1、理想钻井液应具备的根本功能：(1)良好的流变性(或剪切稀释特性),便于水力破岩、清洗井底、携带岩