钻井液的技术问题
页岩油水平井钻井液技术的难点及选用原则

页岩油水平井钻井液技术的难点及选用原则摘要:随着最近几年我国油气资源勘探开发规模不断扩大,再加上部分地区环境较为恶劣,这也使得勘探开发难度明显增加。
对于页岩层来说,其与常规砂岩层存在较为明显的差别,主要表现为页岩层中的膨胀矿物含量更高,并且经常会出现微裂缝情况,当钻井液进入到地层之后,往往会与粘土矿物、微裂缝等发生综合作用,这一过程会导致井壁稳定性明显下降。
对于现阶段我国页岩油水平井来说,在实际开展施工操作时,保证井壁稳定性是施工难点之一,应该根据现场具体情况应用适合的页岩油水平井钻井液技术。
基于此,本文尝试对页岩油水平井钻井液技术进行了分析,明确了技术难点及选用原则。
关键词:页岩油;水平井钻井液引言我国是世界范围内页岩油气资源较为丰富的国家之一,在我国国土领域内,新疆准格尔盆地东部、四川盆地、渤海湾盆地等都有较为丰富的页岩油气资源储备,页岩油气资源的开发与利用,对我国社会经济整体发展起到了重要促进作用,今后应该结合工程实际情况,选用更具针对性的页岩油水平井钻井业技术,从而实现对油气开发的有效优化。
从当前我国页岩油水平钻井业技术落实应用情况来看,尚且存在一些技术难点,需要根据工程具体需求对技术难点及应用方式进行深入分析。
1.页岩油水平井钻井液技术难点分析1.1井壁稳定性问题对于页岩油气水平井钻井施工来说,想要有效解决钻井液技术存在的一系列难点,应该选择适合的钻井液体系,保证其与工程现场实际情况相匹配,这样才能使技术应用效果得到有效优化,从而满足页岩油气开发及生产需求。
当前来看,井壁稳定性问题是我国页岩油水平井钻井液技术应用过程中最为突出的问题之一。
大量数据调查表明,如果井壁稳定性较差,其在后续施工使用过程中将面临一系列问题,从而影响最终开发及生产质量。
经过对页岩油水平井钻井液技术进行分析之后可以发现,此项技术在实际应用过程中,往往会与地层裂缝互相作用,从而导致页岩油自身所受到的压力及强度发生较大变化。
复杂情况下的钻井液技术

常见的井漏处理
4.高炉矿渣-钻井液堵剂法 在水基钻井液中加入高炉矿渣,可使钻井液固化,稠 化时间和抗压强度可用强碱(如NaOH、KOH)、盐或 硅酸盐来控制。增加强碱的浓度可抵消木质素磺酸盐的 缓凝效果。增加碳酸钠的浓度能改善早期的抗压强度。 5.高比例石灰乳-钻井液堵漏体系 堵漏体系的一种,这种体系在较高温度下(70~80℃), 经过一定时间可产生固化现象,但固化后强度较低,能 与盐酸强烈反应,酸溶性较高。该体系主要用于深井段 的堵漏。常用配方是:石灰乳(密度1.40g/cm3左右)与钻 井液(钻井液密度为1.40 g/cm3以上)比例为1~2:1。
井壁不稳定原因
井壁不稳定主要表现为泥页岩的水化、膨胀 和剥落、坍塌等,同时,地层中的各种物理化 学过程是造成在泥页岩地层钻井产生特殊复杂 问题的原因之一。造成井壁不稳定的因素有: 1、高压层的压力释放。 2、构造应力地层的应力释放。 3 、地质破碎带、断层、倾角较大的地层,含 有大量微裂缝的地层以及煤层等,一经钻开并 被水浸泡时,极易垮塌。
大家好
复杂情况下的钻井液技术
钻井三公司
刘俊章
复杂情况下的钻井液技术
概述 井漏 井塌 卡钻 井喷 盐膏污染
概述
在钻井过程中,钻头不断地破碎岩石、新井 眼随之生成,新形成的井壁岩石失去了原来的支 撑条件,呈现出不稳定状态,如果钻井措施不能 适应这些变化,就会造成井下诸多复杂情况和事 故。据统计,当前事故与复杂情况可占钻井施工 总时间的 68 ,造成巨大经济损失。正确认 识和预防、处理井下事故及复杂情况是钻井工作 者的重要任务之一。
常见的井漏处理
6.高滤失堵剂-桥接剂混配复合堵漏法 复配原则:以硬果壳为主,粗、中、细搭配, 并以粗颗粒硬果壳粒径与裂缝宽度对应为有效粒 子,以产生卡喉效应。 加量:堵剂中硬果壳类桥接剂的加入浓度是配 制量的2~4%, 适用范围:主要应用于中、大型漏失。
克拉玛依油田水平井钻井液完井液技术应用分析

二、水平井钻井液技术
⑥油层段一般不漏失,为保证固井质量,钻至A点做上部地层承压 试验,钻进过程如没有发生漏失,承压试验可先不加堵漏剂。如 承压达不到设计要求,再加入堵漏剂,做完承压后将全部筛除, 保证定向仪器的正常工作。
九八区压力漏失原因是:有些井水平段位置靠近下伏石炭系, 石炭系风化壳存在裂缝发育。HW9817井钻至215m(齐古组)发生井 漏,根据井口液面情况计算,压力系数只有0.87,防漏堵漏措施 :①密度控制在设计下限1.10 g/cm3内;②漏速不大,边漏边钻 ;③漏速较大时,可采用桥塞堵漏、注水灰、盲打强钻等措施。
克拉玛依油田水平井钻井液完井液
二、水平井钻井液技术
井斜角在0°~θα之间井段,岩屑携带状况与直井段基本 相同,不存在岩屑床;井斜角在在θα~θβ之间井段,岩屑脱 离钻井液流,滞流井眼底侧并滑向液流的反向而形成岩屑床。 当钻井液停止循环时,岩屑床受重力作用而存在下滑趋势;井 斜角在θβ~90°之间井段,岩屑在下井壁形成的岩屑床基本稳 定,床体不存在沿井壁低侧下滑的趋势。
提高环空返速可直接影响着环空岩屑的运移方式、状态和 环空岩屑浓度。对特定的井斜角、钻井液流变参数存在一个形 成岩屑床的临界环空返速,环空返速高于此流速时,环空中岩 屑不成床。大量实验和现场经验表明,在30°~90°范围内, 环空岩屑成床的临界速度为0.8~1.0m/s。对于Φ244.5mm井眼 ,钻井液返速只有0.45~0.55m/s,增加了携带的难度。
克拉玛依油田水平井钻井液完井液
一、水平井钻井液任务完成情况
2006年共完成水平井121口,进尺121454m,其中钻 井公司泥浆技术服务公司完成56口,准东泥浆技术服务公 司5口,钻井工艺研究院43口,创拓公司12口,贝肯公司5 口。另外,为地质导向钻井提供钻井液服务一井次,完成 鱼骨井中完技套泥浆技术服务和水平段鱼骨施工跟踪服务 两井次,完成定向井钻井液技术服务29井次。
钻井液技术期末总复习

钻井液技术期末总复习《钻井液技术》期末总复习一、单项选择题1、蒙脱石属于层型粘土矿物。
A 1s1;B 1s2 ;C 2s1 ;D 2s22、调整钻井液密度是为了。
A 悬浮和携带B 平衡地层压力C 润滑D 降低钻井液粘度3、钻井液中固相的类型有。
A无机固相和有机固相B活性固相和惰性固相C可溶固相和不溶固相D粘土和加重剂4、钻井液具有剪切稀释的原因是。
A 内摩擦降低B 形成结构C 破坏结构D 粘度降低5、动滤失发生在。
A 井底B 上部井段C 钻井液循环过程中D 高温条件下6、目前常用的改善钻井液润滑性的方法是。
A 合理使用润滑剂B 降低密度C 加入粘土浆D 降低滤失量7、钻井液流变性的调整主要是调整钻井液的。
A 粘度和密度;B 粘度和滤失性;C 粘度和切力;D 粘度和润滑性8、假塑性流体常用来描述。
A 幂律模式B 卡森模式C 宾汉模式D 牛顿模式9、钻井液按密度大小可分为。
A 淡水钻井液和盐水钻井液B 水基钻井液和油基钻井液C 加重钻井液和非加重钻井液D 分散性钻井液和抑制性钻井液10、几种常见的粘土矿物中,的膨胀性最强。
A 高岭石;B 蒙脱石;C 伊利石;D 绿泥石11、下列哪种钻井液不属于钙处理钻井液体系( )。
A. 石膏钻井液B. 钾石灰钻井液C. 石灰石钻井液D. 氯化钙井液12、一般用来衡量钻井液的触变性。
A 初切力和终切力的差值B 终切力的大小C 初切力的大小D 表观粘度13、天然沥青的防塌机理主要是。
A 吸附B 分散C 封堵D 润滑14、在钻井液中,重晶石用做。
A 降滤失剂;B 降粘剂;C 加重剂;D 防塌剂15、按分散介质的性质,下列不是钻井液类型的是。
A 水基B 油基C 气体D 泡沫16、旋流器正常工作时,底流呈( )排出。
A. 绳状B. 伞状C. 串状D. 柱状17.粘土矿物的基本组成结构是( )。
(A)Si―O六面体和A1一O八面体(B) Si― O四面体和Al―O八面体(C)Si―O四面体和Al―O六面体(D) Si一O八面体和Al―O 四面体18.蒙脱石粘土晶层间足靠( )连接的,因此极易水化分散。
大位移井钻井液关键技术问题

大位移井钻井液关键技术问题近年来,随着石油勘探的深入和井深的增加,钻井过程中出现了诸多技术难题。
其中,大位移井钻井液是钻井过程中的重要环节之一,也是最容易出现问题的环节之一。
本文将从液相透明度、物理性能、化学性质、稳定性等四个方面探讨大位移井钻井液的关键技术问题。
一、液相透明度问题液相透明度是大位移井钻井液在钻井过程中一个非常重要的指标。
由于井深深度较大,在井内非常容易产生组分分离、固体颗粒沉积等问题,会导致液相透明度下降。
一旦出现液相透明度下降,就容易造成石油井筒的损坏,严重影响钻井效率。
因此,在大位移井钻井液的研制中,要采用优质防污染的材料,合理调配各种化学剂,加强工艺控制,保证液相透明度符合标准。
二、物理性能问题大位移井钻井液在钻井过程中,要求具有良好的物理性能,包括黏度、过滤性能、pH值、磨损值等指标。
在高井深条件下,黏度和过滤性能必须符合要求,以保证液压稳定性和井壁保护效果。
同时,pH值和磨损值也必须在一定的范围内,以保证井下设备的正常运行和延长使用寿命。
三、化学性质问题大位移井钻井液在钻井过程中必须具有一定的化学性质,以达到理想的钻井效果。
其中,离子浓度、PH值、难分解物浓度等都是必须控制的因素。
如果 pH 值过高或过低就会造成有害离子的释放或者固液分离。
此外,如钙、镁等金属离子的过高含量也会对钻井液产生不利影响。
因此,钻井液的化学性质必须进行严格控制,以达到设计要求。
四、稳定性问题稳定性是大位移井钻井液不可忽视的一个技术问题。
稳定性不好会导致液固分层和化学成分的变化。
随着井深的加深,气体、溶剂补充不足、沉淀等问题也愈加尖锐。
通过合适的添加剂、控制化学反应等手段,可以有效提高其稳定性,保证钻井工艺的顺利进行。
总之,大位移井钻井液是钻井过程中不可或缺的技术环节,其关键技术问题的解决对于钻井效率和石油产量的提升有着重要的影响。
要充分掌握钻井液的性能和使用规范,严格执行钻井工艺标准,加强钻井液的监测和分析,才能更好地解决大位移井钻井液的关键技术问题,提高钻井效率和石油产量。
钻井工程技术中存在的问题及提高钻井效率的对策

钻井工程技术中存在的问题及提高钻井效率的对策钻井工程作为石油勘探开发的关键环节,是石油行业中一个非常重要的技术工作。
随着石油勘探开发的不断深入和技术的不断进步,钻井工程技术也在不断发展。
钻井工程技术中仍然存在着许多问题,这些问题可能会影响到钻井效率的提高。
我们需要认真对待这些问题,寻求对策,提高钻井效率,促进石油勘探开发的进一步发展。
一、现阶段钻井工程技术中存在的问题1. 钻井设备老化:部分油田在使用多年的钻井设备可能出现老化,导致设备性能下降,影响钻井效率。
2. 钻井工艺落后:一些油田的钻井工艺仍然处于落后状态,使用传统的钻井方法,效率低下。
3. 井眼稳定难题:在钻井过程中,井眼的稳定是一个重要问题。
如果井眼不稳定,可能导致井口垮塌或者井眼塌陷,严重影响钻井效率。
4. 地层导致的难钻层段:部分地层的岩石组织复杂,含有坚硬的岩屑或者含有井壁稳定难题的地层,难度大、效率低。
5. 钻井液技术不足:钻井液是钻井工程中的重要辅助物质,但是目前的钻井液技术仍然不足,不能满足高效率钻井的需要。
6. 钻井过程中的事故频发:钻井作业中可能会发生各种安全事故,严重影响工程进度和效率。
以上问题是钻井工程技术中普遍存在的问题,如果不解决这些问题,将严重影响钻井效率的提高。
二、提高钻井效率的对策1. 更新钻井设备:对于老化严重的钻井设备,需要及时更新,采用更先进、更高效的钻井设备。
新一代的钻井设备具有更高的钻井效率和更稳定的性能,可以显著提高钻井效率。
2. 推广先进的钻井工艺:引进国际先进的钻井工艺和技术,尤其是自动化、智能化技术的应用,例如钻井过程监测系统、钻井数据实时分析系统等,可以提高钻井效率、减少工艺风险。
4. 发展新型钻进技术:针对难钻层段,在研发新型的钻进技术,采用更适合的钻头、更高效的钻井液等,以提高钻井效率。
6. 提高安全防范意识:加强员工的安全培训和教育,提高员工的安全防范意识,做好安全管理工作,减少钻井事故的发生,确保钻井工程的顺利进行。
钻井液技术的现状、挑战、需求与发展趋势

钻井液技术的现状、挑战、需求与发展趋势随着石油工业的不断发展,钻井技术作为其中的重要组成部分,已然成为石油勘探与开采的基石。
而钻井液技术,作为钻井技术中的一项重要技术,也随之得到了广泛的应用。
然而,在实践应用中,钻井液技术还面临着很多挑战和需求。
本文将从现状、挑战、需求以及发展趋势四个方面来论述钻井液技术。
一、现状钻井液技术是钻井作业中非常关键的一环,它是为了保证钻井作业的正常进行,同时也是保障钻井设备的正常运转。
目前,钻井液技术主要应用在海洋石油勘探领域,特别是针对深海油田的开发需求。
市面上常见的钻井液有水基钻井液、油基钻井液和气体钻井液等,其中水基钻井液具有成本低、环保等优势,是目前使用最多的一种钻井液。
在钻井液的配制和处理方面,目前采用的是某些特殊并且有毒的化学物质,如羧代酰胺基甲酸钾(K-PAM)、钙镁石、硅胶等。
这些成分的添加帮助控制钻井液的性能,如黏度、密度、pH 值等,使其适应不同的钻井条件。
二、挑战虽然钻井液技术在实际应用中带来了很多好处,但是它也面临着许多挑战。
首先,钻井液技术的环保性得不到保障。
在钻井液制备和处理过程中,需要大量的化学品,这些化学品会和水和土壤中的其他物质形成复合物,使得这些物质在环境中的迁移和转化变得更加复杂和不可控。
因此,制备出符合环保要求且能有效钻井的钻井液,成为了当前技术待解决的问题之一。
其次,随着油气勘探的深入,钻井液性能要求也越来越高。
对钻井液的性能要求越来越复杂,需要涉及到高温、高压、高盐度、高酸碱度等多个因素,而现有的钻井液技术仍无法满足这些要求。
如何优化钻井液成分、提升钻井液性能,是值得深入研究的问题。
三、需求随着石油勘探技术的快速发展和油气资源的进一步枯竭,对钻井液技术的需求也不断增加。
未来将需要更加高效、环保的钻井液;更加具有适应性的钻井液;更加智能化的钻井液等。
四、发展趋势为了应对上述挑战和需求,钻井液技术也正在不断发展和创新。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面:1. 钻井液的智能化:随着工业 4.0 的到来,各行各业都在朝着数字化转型,钻井液技术也不例外。
中国废弃钻井液处理技术发展趋势

中国废弃钻井液处理技术发展趋势中国是一个资源型国家,对于能源的需求与开发一直是国家的重点。
在石油开发的过程中,会产生大量的钻井液,由于其含有毒害成分,造成对环境的污染和危害。
因此,钻井液的处理成为了重要的环保工作。
本文论述了中国废弃钻井液处理技术的发展趋势以及未来发展方向。
一、我国废弃钻井液处理的现状1、技术不成熟:我国钻井液处理和处置技术相比其他国家还比较薄弱,技术成熟度还不高,处理量小,出现了一些问题,如处理效率低、消耗资源多、废水排放不达标等问题。
2、资源枯竭日渐严重:我国油气资源日渐枯竭,而随着开发规模的不断扩大,钻井液产生的数量不断增加,处理成本也随之剧增。
3、工艺排放标准尚未完善:我国的环保排放标准还有待进一步提高,造成了许多钻井液处理的环境受到控制不足的情况。
二、我国废弃钻井液处理的技术趋势1、技术的转变:技术的发展和应用将是未来的主要趋势,特别是水力压裂、酸化、油气井砂控、采油等的开发导致大量的产生废弃的钻井液,因此处理的技术的转变将使得废弃钻井液的处理成本大大减少。
2、资源的摆脱:当前随着国家环保政策的不断加强和资本的不断投入,钻井液处理与回收成为了趋势,这不仅可以降低处理成本,更可实现资源的再次利用。
3、制造的细化方向:未来废弃钻井液的处理重点将逐渐转向制造行业,涉及的范围包括:金属、化工、建材、冶炼和生物质等,这为我国废弃钻井液处理技术的发展提出了新的要求。
三、未来展望与发展方向1、技术水平需提高:钻井液处理是一个与环保息息相关的事情,随着环保政策的不断加强,我国的钻井液处理技术的水平也亟需要提高,并将逐步由简单成果向研发创新方面转化。
2、环保问题解决:废弃钻井液处理必须达到环境标准,这将促进处理技术的发展。
未来,钻井液处理的技术趋势将逐步由传统的土壤、水体处理转向资源化处理。
3、建立综合利用系统:钻井液处理应该建立综合利用系统,实现钻井液和其他资源的利用和再生,以最大限度地减少环境的影响。
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《岩土钻掘工程学》课程试题库2考虑到《岩土钻掘工程学》的讲课分成"岩土钻掘工艺"与"钻井液"两大部分,而且分别考试,所以这里把"钻井液试题库"单列出来.一,概念与术语1. 阳离子交换容量一种离子从粘土颗粒中置换出带相同电荷等量等大小,一般用mcq/100g.2. 同晶置换在不改变晶格构架的情况下,硅氧四面体中的硅被低价铝离子或铁离子所置换,铝氧八面体中的铝被低价镁离子所置换.3. 造浆率配得表观粘度为15mPa·s的泥浆是每吨粘土所造浆的立方数.4. 取代度高分子纤维素链节中三个羟基被钠羧甲基取代的程度.5. 剪切稀释作用泥浆的表观粘度随剪切速率的增加而降低的现象.6. 触变性泥浆静止时粘土颗粒之间互相吸附而形成结构,当外加一定切力使泥浆流动时,结构拆散,流动性增加,此种特性称为泥浆触变性.7. 失水造壁性在井中液体压力差的作用下,泥浆中的自由水通过井壁孔隙或裂隙向地层中渗透,称为泥浆的失水.失水的同时,泥浆中的固相颗粒附着在井壁上形成泥皮(泥饼),称为失水造壁性.8. 充气钻井液气体分散在钻井液中形成的稳定分散体系称做充气钻井液.9. 聚结稳定性泥浆中的固相颗粒是否容易自动聚结变大,降低其分散度的特性.10. 塑性粘度反映流体在层流下达到动平衡时,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.11. 压差卡钻压差卡钻是指钻具在井中静止时,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.12. 油气层损害在钻井,完井,井下作业及油气田开采全过程中,造成油气层渗透率下降的现象称为油气层损害.13. 循环阻力损失钻井液在循环流动过程中,流经地面管路,钻杆,孔底钻具,钻头和环状间隙时,形成一定的水力损失或称为压力损失,也可称为压降.14. 水解度聚丙烯酰胺发生水解反应后产物中的丙稀酸单元和丙稀酰单元的总和与原料的总结构单元数之比.15. 网袋水泥法钻进遇到较大溶洞时,为了降低水泥的大量流失,采用网袋注水泥,以控制水泥浆的扩散流失范围.16. 暂堵型钻井液用粘性可变,体积可变和强度可变的材料研制钻井液,根据钻井周期的需要,通过对材料配方的调整来控制变化时间,从而达到在钻井期间钻井液具有强的护壁堵漏效果,而在成井后开采时,在近井地层中侵入的钻井液粘度下降,体积骤减,强度脆化,从而使地下流体通道畅通,提高生产井的产量.17. 四面体与八面体每个四面体的中心是一个硅原子,它与四个氧原子以相等的距离相连,四个氧原子分别在四面体的四个顶角上;每个八面体的中心是一个铝原子,它与三个氧原子和三个氢氧原子以等距离相连.18. 不分散低固相泥浆指泥浆中固相含量不超过泥浆重量的4%,不分散指,粘土颗粒由于高聚物的存在而聚合变粗,高聚物对泥浆中的岩屑起絮凝作用,不使其分散,便于机械除去.19. 气液比泡沫钻井液中,气相与液相成分的体积比.20. 脲醛树脂水泥球泥球具有强的抗水稀释性能,与岩石粘结力强,且有可堵期可调,早期强度高的特点.21. 双液注浆利用专门双液灌注器,让两种注浆材料同步定量均匀混和的注浆方法. 22. 沉降稳定性指在重力作用下泥浆中的固体颗粒是否容易下沉的特性.23. 动切力钻井液在层流状态下达到动平衡时形成网架结构的强弱.24. 聚合度聚合物分子中所含单体单元的数目.简答题1. 确定钻井液循环泵量应考虑哪些因素(1)根据岩屑的上返速度确定;(2)根据循环液中岩屑的含量不超过某一定制确定.2. 常用的泥浆无机处理剂有哪些(1)纯碱:调节pH;(2)烧碱:调节pH;(3)钙盐:提供钙离子,胶凝堵漏,配制化学处理剂;(4)氯化钠:配制盐水泥浆;(5)氯化钾:提供钾离子;(6)硅酸钠:抑制泥页岩水化膨胀,胶凝堵漏,沉淀钻井液中部分钙离子和镁离子;(7)六偏磷酸钠:作为分散剂或降粘剂;(8)硫酸钡:泥浆加重剂;(9)石灰石:加重剂,暂堵剂;(10)其它处理剂:石墨(改善润滑性)等.简述脲醛树脂水泥球的特点和使用方法.泥球具有强的抗水稀释性能,与岩石粘结力强,且有可堵期可调,早期强度高的特点.使用时做成鸡蛋大小的形状,依次投入孔内,用鱼尾钻头刮,再用岩心管上下挤压,可取得较好的效果.影响泥浆失水量的因素有那些单位渗滤面积的滤失量与泥皮的渗透率K,固相含量因素,滤失压差△P,渗滤时间t等因素的平方根成正比;与滤液粘度的平方根成反比.常用的泥浆有机处理剂有哪些降失水剂:Na-CMC,磺化褐煤;稀释剂:丹宁类高聚物,腐植酸;絮凝剂:聚丙稀酰胺;提粘剂:CMC,胍尔胶;抑制页岩水化:聚丙稀酰胺.如何测定泥浆含砂量(1)在玻璃量筒内加入泥浆(20毫升或40毫升),再加入适量水不超过160毫升,用手指盖住筒口,摇匀,倒入过滤筒内,边倒边用水冲洗,直到泥浆冲洗干净,网上仅有砂子为止.(2)将漏斗放在玻璃量筒上,过滤筒倒置在漏斗上,用水把砂子冲入玻璃量筒内,等砂子沉淀到底部细管后,读出含砂量体积,计算出砂子体积的百分含量.有机处理剂在泥浆中有哪些作用(1)降失水作用;(2)稀释作用;(3)絮凝作用;(4)增粘作用;(5)抑制页岩水化;(6)流型调节作用.如何根据所要求的泥浆密度计算粘土粉的加量配制1m3体积的泥浆所需粘土重量q按以下过程推导计算:式中:――粘土的比重,2.6~2.8;――泥浆的比重;――水的比重.钻孔护壁堵漏对水泥浆性能要求的特点是什么(1)好的流动性;(2)快干早凝;(3)后期强度要求不高.10. 如何测定泥浆的固相含量对泥浆中固相含量的测定,一般采用"蒸馏原理".取一定量(20ml)泥浆,置于蒸馏管内,用电加热高温将其蒸干,水蒸气则进入冷凝器,用量筒收集冷凝的液相,然后称出干涸在蒸馏器中的固相的重量,读出量筒中液相的体积,计算泥浆中的固相含量,其单位为重量或体积百分比.怎样设计钻孔护壁堵漏的综合技术措施(1)各种盐类地层,采用盐水泥浆;(2)粘土,泥岩,页岩,钙处理泥浆,钾基泥浆,乳化沥青泥浆和油包水活度平衡泥浆;(3)流砂,砂砾,松散破碎地层,钠羧甲基纤维素泥浆,铁铬盐泥浆,木质素磺酸盐泥浆和腐植酸泥浆;(4)裂隙地层,优质膨润土泥浆;(5)岩溶地层,化学堵漏,包括水泥堵漏,脲醛树脂堵漏;(6)高压油,气,水地层,高比重泥浆,同时采用暂堵技术.(7)高温地层,①选用耐高温的造浆粘土,如海泡石和凹凸棒石粘土等.②采用抗温和抗盐能力较强的有机处理剂.丙烯酸类的衍生物,腐植酸类的磺化体,以及各种树脂具有较高的抗温能力.③减少粘土加量,对付粘土分散度增大的情况.12. 屏蔽暂堵钻井液的技术要点用压汞法测出油气层孔喉分布曲线及孔喉的平均直径.按平均孔喉直径的1/2~2/3选择架桥颗粒(通常用细目CaCO3的粒径,使这类颗粒在钻井液中的含量大于3%.选择粒径更小的颗粒(大约为平均孔喉直径的1/4)作为充填颗粒,其加量应大于1.5%.再加入1%~2%可变形的颗粒,其粒径应与充填颗粒相当,其软化点应与油气层温度柏适应.这类颗粒通常从磺化沥青,氧化沥青,石蜡,树脂等物质中进行选择.简述造浆粘土质量评价的方法评价造浆膨润土优劣的测试项目包括:(1)蒙脱石含量;(2)胶质价和膨胀倍数;(3)阳离子交换容量,盐基总量和盐基分量;(4)可溶性盐含量;(5)造浆率;(6)流变特性和失水特性.写出一套抗高温泥浆的配方(1)4%~7%膨润土+3%~7%SMC+0.3%~1%表面活性剂(ABS,OP-10等);(2)3%~4%膨润土十2%~7%SMC十1%~5%FCLS.三,填空题1. 钻井液的主要功能有携带和悬浮岩屑,稳定井壁和平衡地层,冷却和润滑钻头钻具,传递水功率,传递井下信息,及时发现油气显示和高低压地层, 悬浮加重剂,套管和钻具等,保护油气层等.2. 粘土矿物基本构造单元有硅氧四面体和一层铝氧八面体两种.3. 常见的粘土矿物有蒙脱石,伊利石和高岭石.4. 一般来说,钻井液处于平板型层流状态时,对携岩效果较好,当动塑比τ0/ηp越大或流性指数n 越小,越有利于提高携岩效率,一般要求τ0/ηp 的比值为0.36-0.48 Pa/mPa·s.5. 现场钻井液常用四级固相控制设备指振动筛,旋流除砂器,旋流除泥器和离心机.6. 井壁不稳定的三种基本类型是指坍塌,缩径和地层压裂.7. 盐水钻井液的三种基本类型是欠饱和盐水钻井液,饱和盐水钻井液和海水钻井液..8. 井内钻井液的滤失有三种:静滤失,动滤失和瞬时滤失.9. CMC的两个主要性能指标是:取代度和聚合度.10. 在钻井液中,NaOH用做pH调节剂,重晶石做加重剂,FClS用做稀释剂,LV-CMC用做降滤失剂.11. 油气层敏感性评价包括水敏,酸敏,速敏,盐敏和碱敏等.12. 粘土矿物1:1型基本结构层由一层硅氧四面体和一层铝氧八面体组成.13. 按分散介质分,钻井液可以分为水基钻井液,油基钻井液和气基钻井液等.14. 一般来说,要求钻井液滤失量要小,泥饼要薄而致密.18. 钻井液降滤失剂按材料来源分主要有腐植酸类,纤维素类,丙烯酸类,淀粉类和树脂类.19. 油基钻井液主要由基油,水,乳化剂,润湿剂,亲油胶体,石灰和加重材料.20. 在钻井液中,重晶石做加重剂,FClS用做稀释剂.论述与计算题1. 分析粘土矿物的构造特点,比较说明蒙脱石和高岭石的造浆能力(1)高岭石矿物晶胞是由一层硅氧四面体和一层铝氧八面体组成,故称为1:1型粘土矿物,高岭石重叠的晶胞之间是氢氧层与氧层相对,形成结合力较强的氢键,因而晶胞间联结紧密,不易分散.高岭石矿物晶体结构比较稳定,即晶格内部几乎不存在同晶置换现象,仅有表层OH-的电离和晶体侧面断键才造成少量的电荷不平衡,因而其负电性较小.由于负电性很小,致使这种粘土矿物吸附阳离子的能力低,所以水化等"活性"效果差.由上可知,高岭石矿物由于晶胞间连接紧密,可交换的阳离子少,故水分子不易进入晶胞之间,因而不易膨胀水化,造浆率低,每吨粘土造浆量低于3m3.同时因可交换的阳离子量少,粘土接受处理的能力差,不易改性或用化学处理剂调节泥浆性能.因此,高岭石不是好的造浆粘土.(2)由于蒙脱石矿物的晶胞是由两层硅氧四面体和一层铝氧八面体组成,故称为2:1型作用力是弱的分子间力.因而晶胞间联结不紧密,易分散微小颗粒,甚至可以分离至一个晶胞的厚度,一般小于1μm的颗粒达50%以上.从形状上看,晶胞片的长度往往为其厚度的几十倍,是薄片状的颗粒.蒙脱石矿物晶体构造的另一特点是同晶置换现象很多,即铝氧八面体中的铝被镁,铁,锌等所置换,置换量可达20~35%.硅氧四面体中的硅也可被铝所置换,置换量较小,一般小于5%.因此,蒙脱石晶胞带较多的负电荷,其阳离子交换容量大.从钻井液的材料组成入手,分析不同流变曲线的形成机理泥浆流动时的剪切应力与剪切速率之间的关系用流变方程和流变曲线来表达.不同泥浆的流变关系大体上可以分为四种理论流型,即牛顿流型,宾汉流型,幂律流型和卡森流型.一种具体泥浆的实际流型与哪一种理论流型较相近,就认为它属于该理论流型.泥浆的流型主要取决于构成泥浆的材料组成及其它们的含量.粘土含量较少的细分散泥浆比较接近于牛顿流型,其剪切应力主要由相互无连接力的粘土微粒及水分子之间的摩擦力构成.反映该类泥浆粘稠性的流变参数是牛顿粘度η.由于一般泥浆(在未加稀释剂和高聚物加量很少的情况下)存在粘土颗粒之间的结合力,具有一定程度的网架结构.因此,泥浆在发生流动之前需要克服一定的结构力.其流型用宾汉流型来反映较为合适.反映该类泥浆粘稠性的流变参数是动切力τo和塑性粘度ηp.当泥浆中的线形高聚物或类似油微粒的可变形物质含量较高,并且泥浆结构力很低时,可以用幂律关系来描述泥浆流型.这种流型的切应力随剪切速率的变化不是线性关系,而是由快到慢呈幂指数关系,也就是说流动慢时切力增加得快,流动快时切力增加得慢.其原因是线形高聚物等在流动中具有顺流方向性.流速越大,顺流方向性越强,阻力增加得越慢.反映该类泥浆粘稠性的流变参数是稠度系数K和流型指数n.对于许多泥浆而言,既存在着粘土颗粒的空间网架,又有线形高聚物或类似的物质,也就是说既存在结构力,又有剪切稀释作用.因此,用卡森流型来反映其流变关系更为合适.反映该类泥浆粘稠性的流变参数是卡森动切力τc和卡森高剪粘度η∞.论述在水敏性地层中如何用钻井液保护孔壁在粘土,泥页岩等水敏性地层中钻进,突出问题之一是钻井井壁的遇水膨胀,缩径,甚至流散,垮孔.其原因是粘土,泥页岩中存在着大量的粘土矿物,尤其是蒙脱石粘土矿物的存在,使井壁粘土接触到钻井液中的水时,即发生粘土的吸水,膨胀,分散.这样的地层又称之为水敏性地层.显然,对于水敏性地层,应尽量减少钻井液对地层的渗水,也就是降低泥浆的失水量以及增强井壁岩土的抗水敏性,抑制分散是最为关键的问题.从第三节对泥浆失水量影响因素的分析和第二节对岩土的水化性分析可以归纳出针对水敏性地层配制泥浆时的几个要点.(1)选优质土.由于水化效果好,粘土颗粒吸附了较厚的水化膜,泥浆体系中的自由水量大大减少,所以优质土泥浆的失水量远低于劣质土的. (2)采取"粗分散"方法.使粘土颗粒适度絮凝,而非高度分散,从而使井壁岩土的分散性减弱,保持一定的稳定性.(3)添加降失水剂.Na-CMC,PAM等降失水剂通过增加水化膜厚度,增大渗透阻力,井壁网架隔膜作用,可使失水量明显减少.(4)提高基液粘度.泥浆中的"自由水"实际上是滤向地层的基液,其粘度愈高,向地层中渗滤的速率就愈低.(5)调整泥浆比重,平衡地层压力.井眼中液体压力与地层中流体的压力差是泥浆失水的动力,尽可能减少压力差,维持平衡钻进是降失水的有效措施.(6)利用特殊离子对地层的"钝化"作用.一些特殊离子的嵌合作用可以加强粘土颗粒之间的结合力,从而使井壁稳定性提高.(7)利用大分子链网在井壁上的隔膜作用.泥浆中的大分子物质相互桥接,滤余后附着在井壁上形成阻碍自由水继续向地层渗漏的隔膜.(8)利用微颗粒的堵塞作用.在泥浆中添加与地层空隙尺寸相配伍的微小颗粒,可以堵塞渗漏通道,降低泥浆的失水量.试论述充气钻井液的组成,特点,配制方法和适用条件气体分散在泥浆中形成的稳定分散体系称做充气泥浆.由于泥浆具有较大的粘度和切力,气泡在泥浆中稳定的寿命较长.充气泥浆是气泡和粘土颗粒为内相,水为外相的多相分散体系,其组成包括:气体(气泡),粘土,起泡剂和稳泡剂,泥浆处理剂和水.充气泥浆与普通泥浆相比,可进一步降低泥浆的比重(可低达0.3左右),从而降低液柱压力以对付低压和漏失地层.其次失水量较小,粘度较大,也有利于控制地层的稳定.比重低,液柱压力小,有利于孔底钻头破碎岩石,钻进效率高.在泥浆搅拌机中配制性能合乎要求的原浆.在原浆中加入起泡剂和稳泡剂,强力搅拌.待泥浆充分充气膨胀后测量充气泥浆的比重,粘度和失水特性,合乎要求即可用常规泥浆泵入井内循环使用.适用条件:低压地层,干旱缺水地区等.论述宾汉流体流变参数τ0和μp的主要影响因素与调整措施τ0的主要影响因素:固相含量,活性固相含量,降粘剂,高分子聚合物,电解质.τ0增大措施:加入预水化搬土,高分子聚合物,加适量电解质τ0降低措施:加降粘剂,加水稀释,消除引起τ0升高的电解质μp的主要影响因素:固相含量,固相类型,固相分散度,液相粘度,温度;μp增大措施:加予水化搬土,加增粘剂;μp降低措施:使用固控设备,加水稀释,使用化学方法絮凝.为什么钻井作业要求钻井液具有良好的剪切稀释性环形空间: γ 低, η a大,有利于携带钻屑;钻头水眼: γ 大, η a小,有利于水力破岩.论述不分散低固相聚合物钻井液能显著提高钻速的原因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,悬浮携带钻屑能力强,洗井效果好,这些优良性能都有利于提高机械钻速.分析解释淡水钻井液受盐侵后的主要性能变化规律及其机理粘度,切力先增加后减小;失水一直增大.随着进入钻井液的Na+浓度不断增大,从而压缩双电层,扩散层厚度减小,ξ电位下降,粘土颗粒问的静电斥力减小,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,切力和滤失量均逐渐上升.此时如不及时处理,钻井液的稳定性将完全丧失.当NaCl浓度在3%左右时,分散钻井液的粘度和切力分别达到最大值.举例分析说明钻井液降粘剂的作用机理降粘剂可吸附在粘土颗粒带正电荷的边缘上,使其转变成带负电荷,同时形成厚的水化层,从而拆散粘土颗粒间以"端—面","端—端"连接而形成的结构,放出包裹着的自由水,降低体系的粘度与粘土争夺吸附基团,可有效地拆散粘土与聚合物间的结构,同时能使聚合物形态收缩,减弱聚合物分子间的相互作用,从而具有明显的降粘作用论述屏蔽暂堵钻井液的基本原理及其技术要点基本原理:是利用正压差,在一个很短的时间内,使钻井液中起暂堵作用的各种类型和尺寸的固体颗粒进入油气层的孔喉,在井壁附近形成渗透率接近于零的屏蔽暂堵带(或称为屏蔽环),从而可以阻止钻井液以及水泥浆中的固相和滤液继续侵入油气层.由于屏蔽哲堵带的厚度远远小于油气井的射孔深度.因此在完井投产时,可通过射孔解堵.技术要点:(1)用压汞法测出油气层孔喉分布曲线及孔喉的平均直径.(2)按平均孔喉直径的1/2~2/3选择架桥颗粒(通常用细目CaCO3的粒径,使这类颗粒在钻井液中的含量大于3%.(3)选择粒径更小的颗粒(大约为平均孔喉直径的1/4)作为充填颗粒,其加量应大于1.5%.(4)再加入1%~2%可变形的颗粒,其粒径应与充填颗粒相当,其软化点应与油气层温度相适应.这类颗粒通常从磺化沥青,氧化沥青,石蜡,树脂等物质中进行选择.11.论述扩散双电层理论对钻井工作的实际应用意义(1) 双电层理论对钻井泥浆应用的指导意义在于:①原生膨润土矿多为钙膨润土,造浆时加入一价钠盐,提供Na+,因离子交换吸附,扩散双电层中阳离子由Ca2+转为Na+,ζ电位升高,扩散层增厚,粘土分散,泥浆稳定.②泥浆受钙侵时,Ca2+的浓度增大,扩散双电层中Na+转为Ca2+,ζ电位下降,扩散层变薄,粘土颗粒聚结,泥浆失去稳定性.③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.④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.(2) 从井壁稳定的角度来看,双电层理论也有重要的指导意义:若所钻地层的膨润土含量较高,在外界阳离子的作用下,ζ电位升高,水化分散性增强,易使井壁水化分散,给钻井工作带来井眼缩径,垮塌等不利影响.因此,在石油天然气钻井,基础工程钻掘及其他遇到泥岩,页岩,粘土等地层钻进时,采取压缩双电层,降低ζ电位的措施,能使井壁,槽壁的稳定性增强. 12. 如何以钻井液技术为主预防井喷(1)选用合理的钻井液密度;(2)进入油,气,水层前,调整好钻井液性能;(3) 严防井漏;(4)及时排除气侵气体;(5)注意观测钻井液的体积;(6)储备一定数量的加重钻井液;(7)分段循环钻井液.13. 用双电层理论分析加碱量对泥浆性能的影响(1)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.例如,钙膨润土用碳酸钠处理,Na+取代Ca2+,因Na+为一价离子,且水化能力强,粘土颗粒周围的扩散层以及水化膜厚,泥浆趋于分散稳定.相反,配制好的泥浆使用时受钙侵,Ca2+取代粘土表面吸附的Na+,由于Ca2+是二价离子,水化能力弱,因而粘土颗粒的水化膜变薄,泥浆由分散转化为聚结而失去稳定性.(2)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.这是因为:(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(即所谓挤压双电层),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.此外,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.14.对复杂地层进行分类,提出各自相应的钻井液与护壁堵漏方案(1)各种盐类地层,采用盐水泥浆;(2)粘土,泥岩,页岩,钙处理泥浆,钾基泥浆,乳化沥青泥浆和油包水活度平衡泥浆;(3)流砂,砂砾,松散破碎地层,钠羧甲基纤维素泥浆,铁铬盐泥浆,木质素磺酸盐泥浆和腐植酸泥浆;(4)裂隙地层,优质膨润土泥浆;。