钻井液工艺原理考前综合复习资料适用于2020年6月考试

1、钻井液工艺原理课程综合复习资料一、判断题.溶液的pH愈大则酸性愈强。.大多数钻井液属于非牛顿液体。.在任何时候泥浆的失水量越小越好。.钻井过程中最主要的污染物是钻屑。.泥浆中加入磺化沥青来提高防塌能力，其防塌机理主要是通过增加液相粘度来实现的。.100磅等于50公斤。.适用无固相聚合物钻井液可达到最高的钻速。.MMH正电胶钻井液具有固液双重特性，静止瞬间即成固体，力口很小的力即可流动。.对于高温深井水基钻井液须严格控制粘土的含量。.对区域探井和预探井的钻井液可混入原油和柴油。.生产井对钻井液的要求是保护好油气层和提高钻速。.钻表层用的钻井液必须提前24-48h配制，以保证钻井液性能均匀稳定。.

2、钻表层时，如果邻井资料有防塌“，防漏”提示，要用清水开钻。.当井中液柱压力大于地层坍塌压力时，会发生井塌。.地层中含有石膏，氯化钠和芒硝等无机盐时，会促使地层发生吸水膨胀。.盐水钻井液中的滤液对油气层的损害较轻。.分散钻井液是油气钻井中最早使用，并且适用时间相当长的一类油基钻井液。.钻井液中氧的存在没有什么影响。.钻屑不易在盐水中水化分散。.Ca2+抑制粘土的水化分散，任何时候都要将它除去，是有害离子。二、单选题在水中易膨胀分散的粘土矿物是（）。A.高岭石 B.云母 C.蒙脱石 D.绿泥石2、泥浆10秒和10分钟静切力是电动旋转粘度计以3转/分转动时刻度盘指针的（）。A.最大读数B.最小读数C

3、.稳定后的读数泥浆含砂量是指大于 74微米的颗粒在泥浆中的体积百分数，因此测试时需用（）目数的过 滤网过滤泥浆样。A. 150 B. 200 C. 325 D. 100共13页钻井液工艺原理.油基钻井液的应用受到一定的限制，其主要原因是（）B不能提高钻速A不能抗高温C配制成本较高，使用时会对环境造成一定污染D不能抗钙污染.有机硅防塌钻井液具有防塌性强，润滑防卡性好，粘土容量大，抗岩屑污染能力强，抗温性 好，但体系抗（）能力相对较弱。A盐 B钙 C温度 D盐、钙 TOC o 1-5 h z 、下列不属于聚合物钻井液的优点的是（）。A对油气层的损害程度较小B对钻头的损害程度较小C有利于提高钻速D有

4、利于保持井壁稳定、钻井作业中最重要的固相控制设备是（）。A.除泥器 B.除砂器 C.振动筛 D.离心机、钻井液密度越高，机械钻速越（）。A.高B.低C.不影响.钻井液密度随钻井液中（）的增加而增大。A.固相含量B.液相体积 C.粘度D.pH值.降低钻井液密度的方法是（）。A稀释法、除气法B机械法、除泡法 C除气法、絮凝法D机械法、稀释法.钻屑称为无用固相，在钻井液中，应通过各种固控措施尽量减少钻屑的含量，膨润土的用 量也应以够用为度，不宜过大，否则会（）。A造成钻井液粘切过高，还会严重影响机械钻速B不影响钻井液的携岩能力C不影响钻井液的失水性D不影响钻井液的固相含量.在钻井液中膨润土是最常用的

5、配浆材料，它主要起（）作用。A降粘切，升滤失和造壁B降粘切，降滤失和造壁C提粘切，降滤失和造壁D提粘切，升滤失和造壁.某油基泥浆固相测定的结果是固相20%,含油56%,含水24%,则此泥浆的油水比是:A. 56/24 B. 70/30C. 80/20D. 76/24.API标准下的HTHP失水测定压力和时间（）。A . 0.7MPa,30min B. 7MPa,30min C. 3.5MPa,15min D. 3.5MPa,30min.一般情况下钻井液成本只占钻井总成本的（）。A.2%5%B.7%10% C. 20%30%D.80%90%.低固相钻井液若使用宾汉模式，其动塑比值一般应保持在（）

6、Pa/mPas。共13页钻井液工艺原理A. 0.48 B, 1.0C, 4.8D. 2.10.标准API滤失量测定的压力要求是（）。A. 686kPa B. 7MPaC. 100PaD. 100kPa.钻井液的API滤失量是在（）条件下测得的。A.1034.25Pa , 常 温B.0.689Mpa , 150 cC.0.689Mpa , 常 温D.1034.25Pa,150 c.钻井液中固相含量越低越好，一般控制在（）左右。A.1%B. 3%C. 5%D. 7%.钻井要求钻井液含砂量越少越好，一般控制在（）以下。A.0.2%B.0.3%C.0.7%D.0.9%.滤失量是指钻井液在一定压差下，通

7、过直径为75mm的过滤面积滤纸经（）后钻井液滤失的水量。A.15min B.15sC.30min D.30s.马氏漏斗粘度计的计量单位是（）。A.sB.mPa sC.cPD,无计量单位.直读式旋转粘度计算公式中PV YP AV G10s各代表（）。A,动切力、塑性粘度、表观粘度、静切力B,表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力C.塑性粘度、动切力、表观粘度、静切力D,静切力、塑性粘度、动切力、表观粘度.筛选法含砂仪晒网为（）目。A.100B.150C.200D.250.用哥律模型的n值可以判别流体的流型，n等于1的流体为（）。A,牛顿流体B,假塑性流体C,膨胀性流体26,下列哪种基团叫酰胺基？A.

8、 -CONH2B. -COOHC. -SO3H D. -CH2OH27.抗高温泥浆材料一般含有哪个基团？A. -SO3HB. -CH2OHC. -CONH2 D. -COOH28,粘土的化学成分主要是（）。A.SiO2、Fe2O3、H2O B.MgO、AI2O3、H2OC.K2O、AI2O3、H2O D.SiO2、AI2O3、H2O.当向马氏漏斗注入 1500ml纯水时，流出946ml纯水的时间为（）。A.26B.15C.15 85D,26 =0.5共13页钻井液工艺原理.粘土的粒径范围是（）。A. 2-44（1 mB. 44-74 c m C. 2 m三、多选题1、常见的流体有（）。A牛顿流

9、体B塑性流体C假塑性流体D膨胀流体2、保护油气层的水基钻井液最好选用（）钻井液。A.多固相 B.混油C.低固相D、低密度E、无固相聚合物3、钻井液与油气层岩石不配伍造成的损害有（）。A.水敏性损害B.碱敏性损害C.酸敏性损害D.油气层岩石润湿翻转造成的损害E.提高泥岩抑制性损害4、容易发生井漏的地层是（）。A.粗粒的渗透性地层B.溶洞性岩层或裂缝连通的岩层C.天然破裂的或容易破裂的地层D.储层5、使流体开始流动的最低剪切应力，在钻井液流体参数中可称为（）。A.动切力 B.静切力C.屈服值D.凝胶强度6、选择蒙脱石作钻井液配浆土的原因是（）。A蒙脱土为2:1型粘土矿物，晶层之间以分子间力联结，较

10、弱B蒙脱土晶格取代强，阳离子交换容量大C蒙脱石在水中易水化膨胀、分散，造浆率高D蒙脱土抗盐膏污染能力强7、请指出不是密度单位的符号（）。A. g/cm3B. ppbC. ppmD. lb/gal8、下列物资中哪些用于亚甲基兰吸附容量的测定？A. H2O B. H2O2 C. H2SO4 D. HCl9、钻井液的pH值一般彳持在810之间是为了（）。A增加钻井液中粘土的分散程度共13页钻井液工艺原理B适当控制Ca2+、Mg2+等离子的存在状态C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D 一些处理剂的要求，在弱碱性状态才能充分发挥作用10、下列处理剂中哪种能用来控制泥浆的PH值？

11、A. NaOH B. CaCl2 C. Na2CO3 D. CaO四、填空题.密度1.30g/cm3的泥浆160方，将其加重到1.58g/cm3,需要重晶石（）吨。.密度1.50g/cm3的泥浆100方，用1.02g/cm3的海水降密度到1.30 g/cm3,需加海水（）方。.现有密度1.35g/cm3的循环泥浆150方，如果用储备的1.85g/cm3重泥浆调节循环泥浆密度到1.5g/cm3,并且保持循环泥浆体积不变，只能加重泥浆（）方。.水泥污染物产生的溶解Ca2+离子可以同阴离子聚合物分子链上的几个基团作用，使聚合物泥浆的粘度（）。.如果密度1.35g/cm3的泥浆在2000米深直井中循环

12、时的环空压降是3MPa ,此时泥浆的当量循环密度为（）。.一般来说，钻井液处于（）状态时，对携岩效果较好；动塑比0/越（）或流性指数n越（）， 越有利于提高携岩效率。.如果泥浆的Pf = Mf ，泥浆碱度是由（）提供的。.滴定2毫升泥浆滤液用掉 0.282N的AgNO3溶液5.4毫升，泥浆滤液的 C含量为（）。.做MBT试验时，为了消除泥浆中其它有机物的干扰，一般要加入浓度3%的H2O2 （）毫升和5N的硫酸0.5毫升并缓慢煮沸10分钟。.已知井深3000米处的地层压力为 500kg/cm2,平衡地层所需的泥浆密度为（）g/cm3。五、名词解释粘土晶格取代滤失.粘土高温分散作用塑性粘度钻井液絮

13、凝剂动切力.粘土的吸附性粘土的凝聚性共13页钻井液工艺原理钻井液高温增稠作用.钻井液碱度六、问答题.我国的钻井液处理剂按其功能是如何分类的？试写出常见的降滤失剂、增粘剂和降粘剂各三种。.简述聚合物钻井液的特点。.钻井液滤失量过大，滤饼厚而虚，会给钻井带来哪些问题？.简述钻井液滤失量的影响因素及其调整。.简述钻井液塑性粘度的影响因素及其调整。.钻井液宾汉流变模式及其相应流变参数的物理化学含义与调整？.提高钻井液切力的方法是什么？.简述纯碱在钻井液中的作用。.画出扩散双电层的斯特恩模型及电势变化。.钻井液通常使用哪些 pH值控制剂？对比一下它们的特点。七、论述题.简述伊利石和蒙脱石在晶体结构、带电

14、性以及水化特性方面的区别？.举例说明钻井液降滤失剂的作用机理？八、计算题.使用高温高压滤失仪测得1.0 min滤失量为6.5 ml, 7.5 min滤失量为14.2 ml。试确定这种钻井液在tWj温tWj压条件下的瞬时滤失量和HTHP滤失量？.使用Fann 35A型旋转粘度计，测得某种钻井液的0600=38,笆00=28试求该钻井液的表观粘度、塑性粘度、动切力、流性指数和稠度系数。.使用重晶石将80 m3密度为1.12 g/cm3的钻井液加重至密度为1.34 g/cm3,如最终体积无限制，试求重晶石的用量。.使用高温高压滤失仪测得1.0 min滤失量为5.5 mL , 7.5 min滤失量为1

15、3.2 mL。试确定这种钻井液在tWj温tWj压条件下的瞬时滤失量和HPHT滤失量？.用旋转粘度计测得曲0=35,耿0=23,试计算钻井液的下列流变参数：表观粘度 物塑性粘度 心动切力&、流性指数n、稠度系数K共13页钻井液工艺原理综合复习资料参考答案一、判断题题号12345678910答案XVXVXXVVVx题号11121314151617181920答案Vv7xXXxXxVX二、单选题题号12345678910答案CABCDBCBAD题号11121314151617181920答案ACBDBAACCB题号21222324252627282930答案CACCAAADDC三、多选题题号1234

16、5678910答案ABCDCDEABCDABCBDABCBCABCABCDACD四、填空题.答案：71.8.答案：71.4.答案：45.答案：降低3.答案：1.50g/cm.答案：平板型层流，大，小.答案：CO*.答案：27000Ppm.答案：15.答案：1.67五、名词解释1、答案：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）铝原子被同共13页钻井液工艺原理 号低价离子所取代，而晶体结构保持不变的现象。.答案：在压差作用下钻井液向地层中渗透的现象。.答案：在一定温度范围内，升高温度使得粘土分散能力增加。.答案：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。计量单位

17、为“mPas”.答案：起絮凝作用的钻井液处理剂。.答案：指钻井液在层流流动是形成结构的能力。.答案：指粘土中的物质在两相界面上自动浓集（界面浓度大于内部浓度）的现象。.答案：在一定条件下，粘土矿物颗粒在水中发生连结的性质。.答案：升高温度导致钻井液表观粘度上升。.答案：滴定1mL样品（钻井液滤液）所需 0.01mol/L （标准）H2SO4 （硫酸）的毫升数。六、问答题.答：我国的钻井液处理剂按其功能共分为以下16类，即（1）降滤失剂；（2）增粘剂；（3）乳化剂使油水乳化产生乳状液；（4）页岩抑制剂；（5）堵漏剂；（6）降粘剂；（7）缓蚀剂；（8）粘土类；（9）润滑剂；（10）加重剂；（11）

18、杀菌剂；（12）消泡剂；（13）泡沫剂；（14）絮凝剂；（15） 解卡剂；（16）其它类等。常用的降滤失剂有：钠竣甲基纤维素CMC;磺甲基褐煤SMC;水解聚丙烯睛；PAC系列；磺甲基酚醛树脂 SMP-1 , SMP-2;竣甲基淀粉（CMS）常用的降粘剂有：磺甲基单宁SMT;铁铭木质素磺酸盐 FCLS; X-40系列降粘剂；XY-27 ; SSMA 常用的增粘剂有：XC生物聚合物；HEC羟乙基纤维素.答：与其它水基钻井液相比，聚合物钻井液具有以下特点：固相含量低，且亚微米粒子所占比例也低；具有良好的流变性，主要表现为较强的剪切稀释性和适宜的流型；钻井速度高；稳定井壁的能力较强，井径比较规则；油气

19、层损害小，有利于发现和保护产层；可防止井漏并能用来堵漏；钻井成本低.答：（1）易造成地层孔隙堵塞损坏油气层，滤液大量进入油气层，会引起油气层的渗透率等物性变化，降低产能；（2）滤饼在井壁堆积太厚，环空间隙变小，泵压升高；共13页钻井液工艺原理(3)易引起泥包钻头，下钻遇阻、遇卡或堵死水眼；(4)在高渗透地层易造成较厚的滤饼而引起阻卡，甚至发生压差卡钻；(5)电测不顺利，并且由于钻井液滤液进入地层较深，水侵半径增大，若超过测井仪所测范围，其结果是电测解释不准确而易漏掉油气层；(6)对松软地层，易泡垮易塌地层，会形成不规则井眼，引起井漏等。4.答案：影响因素(滤失)时间、压差、滤液的粘度和温度、固

20、相含量、泥饼的压实性和渗透性。Vf A. 2K p fsc 1 钻井液静滤失方程：fsm-调整：滤失量太大时加入降滤失剂或高聚物提高滤液粘度、护胶。5.答案：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部分粘度，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。(写出a、b之一者均可得分)加水稀释振动筛调整：塑性粘度太高：工口什叶 除砂器机械法除去固相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

21、。.答：宾汉塑性流体的流变方程表示为：S= S0 + Lp C式中：Lp )塑性黏度；S0 )屈服值。塑性黏度和屈服值是用来表示宾汉塑性流体流变性的两个流变参数，其计算公式为：Lp = H600 - H300 ( 1)S0 = 0. 511(H300 - Lp ) ( 2)塑性流体表观黏度又称有效黏度，公式为：La = ( 1 /2) H600共13页钻井液工艺原理宾汉塑性模式的两个流变参数，塑性黏度和屈服值均有较明确的物理意义，它们分别反映了钻 井液在层流流动时的黏度大小和网架结构的强弱，所以在钻井液设计中，要确定其合理范围。.答： 提高钻井液中固体颗粒含量。提高粘土颗粒分散度。加入适当电解

22、质（如 NaCl、CaCl2、石灰等）。加入水溶性高分子化合物。.答：纯碱在水中容易电离和水解。其中电离和一级水解较强，所以纯碱水溶液中主要存在 Na+, CO32-, HCO3-和OH-离子。纯碱能用过离子交换和沉淀作用使钙粘土变为钠粘土，可有效地改 善粘土的水化分散性能，因此加入适量纯碱可使新浆的滤失量下降，粘度，切力增大。.画出扩散双电层的斯特恩模型及电势变化。inrkithitiwtm.答：添加适量的烧碱等无机处理剂提高PH值。烧碱易溶于水，溶解时放出大量的热，溶解度随温度升高而增大，水溶液呈强碱性。使用酸式焦磷酸钠，CaSO4或CaCl2等无机处理剂降低 PH值。焦磷酸钠外观无色玻璃

23、状固体，有较强的吸湿性，易溶于水，在温水中溶解较快，溶解度随温度升高而增大。硫酸钙常温下溶解度较低，40 C以前溶解度随温度升高而增大，40 C以后随温度升高而降低， 吸湿后结成硬块。氯化钙,外观无色斜方晶体，易潮解，易溶于水，溶解度随温度升高而增大。七、论述题.答：伊利石：三层型粘土矿物，其晶体构造和蒙脱石类似，基本结构层有2个硅氧四面体和1个铝氧八面体片组成的，属于 2:1层型粘土矿物。主要区别在于晶格取代作用多发生在四面体中，铝原子取代四面体的硅。晶格取代作用可以发生在八面体中，典型的是Mg2+和Fe2+取代Al3+,其晶胞平均负电荷比蒙脱石高，产生的负电荷主要由K+来平衡。伊利石的晶格

24、不易膨胀，水不易进入晶层之间，在其每个粘土颗粒的外表面却能发生离子交换。因此，其水化作用仅限于外表面，水化膨 胀时，它的体积增加的程度比蒙脱石小的多。蒙脱石：基本结构层是有2个硅氧四面体和1个铝氧八面体片组成的， 属于2:1层型粘土矿物。钻井液工艺原理第10页共13页在这个基本结构层中，所有硅氧四面体的顶氧均指向铝氧八面体。铝氧四面体片与铝氧八面体片通 过共用氧原子联结在一起。蒙脱石晶层上下皆为氧原子，各晶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，更重要的是由于晶格取代作用，蒙脱石带有较多的负电荷，于是能吸附等电量的阳离子。由于在蒙脱石结构中，晶层的两面全部由氧原

25、子组成，晶层间的作用 力为分子间力(不存在氢键)，联结松散，水易于进入其中，另一个方面由于蒙脱石有大量的晶格取 代，在晶体表面结合了大量可交换阳离子，水进入晶层后，这些可交换阳离子在水中解离，形成扩 散双电层，使晶层表面带负点而互相排斥。.答：(1)纤维素类：钠羟甲基纤维素，即 CMC。CMC在钻井液中电离生成长链的多价阴离 子。其分子链上的羟基和醍氧基为吸附基团，而羟钠基为水化基团。羟基和醍氧基通过与粘土颗粒 表面上的氧形成氢键或与粘土颗粒断键边缘上的Al 3+之间形成配位键使 CMC能吸附在粘土上，而多个羟钠基通过水化使粘土颗粒表面水化膜变厚，粘土颗粒表面电位的绝对值升高，负电量增加，从而

26、阻止粘土颗粒之间因碰撞而聚结成大颗粒，并且多个粘土细颗粒会同时吸附在CMC的一条分子链上，形成布满整个体系的混合网状结构，从而提高了粘土颗粒的聚结稳定性，有利于保持钻井 液中细颗粒的含量，形成致密的滤饼，降低滤失量。此外，具有高粘度和弹性的吸附水化层对泥饼 的堵孔作用和CMC溶液的高粘度也在一定程度上起降滤失的作用。(2)腐植酸类：褐煤碱液，含有多种官能团的阴离子型大分子腐植酸钠吸附在粘土颗粒表面形 成吸附水化层，同时提高粘土颗粒的电位，因为增大颗粒聚结的机械阻力和静电斥力，提高钻井液的聚结稳定性，使其中的粘土颗粒保持多级分散状态，并有相对较多的细颗粒，所以能形成致密 的泥饼，此外，粘土颗粒上

27、的吸附水化膜具有堵孔作用，使泥饼更加致密。腐植酸类还包括：硝基腐植酸钠，铭腐植酸，磺甲基褐煤。(3)丙烯酸类聚合物：水解聚丙烯睛，可以看做是丙烯酸钠， 丙烯酰胺和丙烯睛的三元共聚物。 它处理钻井液的性能，主要取决于聚合度和分子中的羟钠基与酰胺基之比。聚合度高时，降滤失性 能比较强，增强钻井液的粘度和切力，聚合物低时，降滤失和降粘减弱。丙烯酸类聚合物还包括：PAC系列产品，丙烯酸盐 SK系列产品。(4)树脂类：磺甲基酚醛树脂，磺化木质素磺甲基酚醛树脂缩合物，磺化褐煤树脂。(5)淀粉类：羟甲基淀粉，羟丙基淀粉，抗温淀粉。上述5类钻井液降滤失剂主要通过下列机理起降低钻井液滤失量的作用：(1)增粘机理

28、，上述5类钻井液降滤失剂都是水溶性高分子，它们溶在钻井液中可提高钻井液 的粘度。(2)吸附机理，上述5类钻井液降滤失剂都可通过氢键吸附在粘土颗粒表面，使粘土颗粒表面 的负电性增加和水化层加厚，提高了粘土颗粒的聚结稳定性，使粘土颗粒保持较小的粒度并有合理钻井液工艺原理第11页共13页的粒度大小分布，这样可产生薄而韧、结构致密的优质滤饼，降低滤饼的渗透率。(3)捕集机理，捕集是指高分子的无规线团通过架桥而滞留在孔隙中的现象。上述5类钻井液降滤失剂都是高分子，它们由许多不同相对分子质量的物质组成。这些物质在水中蜷曲成大小不同 的无规线团。当这些无规线团的直径符合在滤饼孔隙中捕集的条件时，就被滞留在滤饼的孔隙中，降低滤饼的渗透率，减少钻井液的滤失量。(4)物理堵塞机理，对于 dc大于dp的高分子无规线团，虽然它们不能进入滤饼的孔隙，但可通过封堵滤饼孔隙的入口而起到减少钻井液滤失量的作用。八、计算题.解：使用