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。 18、钻井液俩种流型是？写出相应流型方程并提出参数意义： 宾汉流体，幂律流体 19、钻井液中黏土的三种不同连结方式：面-面、面-端、端-端。 20、假塑性流体与塑性流体的重要区别是：塑性流体当剪切速率增加大一定的程度时，剪切应力和剪切速率之比为一常数，在这个范围，流变曲线为直线，而假塑性流体剪切应力和剪切速率之比总是变化的，即流变曲线无直线段。 21、塑性黏度的含义：塑性粘度反应了在层流情况下，钻井液中网架结构的破坏与恢复处于动态平衡时，悬浮的固相颗粒之间，固相颗粒与液相之间以及连续液相内部的内摩擦作用的强弱。 22、动切力的含义：塑性流体流变曲线中的直线段在τ轴上的截距。 23、表观粘度、剪切稀释性的概念：表观粘度指在某一剪切速率下，剪切应力与剪切速率的比值。剪切稀释性是指塑性流体和假塑性流体的表观粘度随着剪切速率的增加而降低的特性。 24、静切力的物理意义：当钻井液静止时，破坏钻井液内部单位面积上的结构所需的剪切力。 25、触变性的概念：钻井液在搅拌后变稀，静置后变稠的性质。 26、宾汉流体、幂律流体的参数计算 27、钻井液滤失造壁性概念：在滤失的过程中，随着钻井液中的自由水进入地层，钻井液中的固相颗粒便附着在井壁上形成泥饼的现象。 28、钻井液滤失全过程的三个阶段：瞬时滤失量、动滤失量、静滤失量。 29、确定钻井液滤失量应注意哪些原则：井浅时可放宽，井深时应从严；钻裸眼时间短时可放宽，钻裸眼时间长必须从严；使用不分散性处理剂时可适当放宽。使用分散性处理机要从严；钻井液矿化度高可放宽，钻井液矿化度低应从严。 30、控制和调整钻井液滤失性能的关键是什么：改善泥饼的质量，包括增加泥饼的致密度，降低渗透性，增强泥饼的剪切能力和润滑性。 31、从提高钻井液的经济技术指标来讲，润滑性能良好的钻井液应具有哪些优点： （1）减少钻具的扭矩、磨损和疲劳，延长钻头轴承的寿命 （2）减少钻柱的摩擦阻力，缩短起下钻时间 （3）能用较小的动力来转动钻具 （4）能防粘、防止钻头泥包 32、钻井液润滑剂的选择应遵循哪些基本要求 （1）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 （2）应与基浆有良好的配伍性，对钻井液的滤失性和流变性不产生不良影响 （3）不降低岩石破碎的效率 （4）具有良好的热稳定性和耐寒稳定性 （5）不腐蚀金属，不损坏密封材料 （6）不污染环境，易于生物降解，价格合理，来源充足。 33、影响钻井液润滑的主要因素有：钻井液的粘度、密度、钻井液中的固相类型及含量、钻井液的滤失情况、岩石条件、地下水的矿化度以及溶液PH值、润滑剂和其他处理剂的使用情况 34、膨润土在淡水钻井液中有哪些作用：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；对于胶接不良的地层，可以改善井眼的稳定性；防止井漏。 35、有机土的概念：由膨润土经季铵盐类阳离子表面活性处理剂而制成的亲油膨润土 36、钻井液常用的加重材料有：重晶石粉、石灰石粉、铁矿粉和钛铁矿粉、方铅矿 37、加重材料用量计算的基本方法 38、无机处理剂在钻井液中的作用机理有哪些：离子交换吸附、调控钻井液的PH、沉淀作用、络合作用、与有几处理剂生成可溶盐、抑制溶解的作用。 39、降粘剂根据其作用机理分为哪俩类：分散性稀释剂、聚合物型稀释剂。 40、为何要研制开发聚合物降粘剂：常规的分散性降粘剂只能有效的降低钻井液的动切力，而不能使塑性粘度降低，因而导致动塑比减小，某些分散型降粘剂还会使钻井液抑制钻屑分散的能力削弱；而聚合物降粘剂能使动切力、塑性粘度同时下降，与此同时还能增加钻井液抑制地层造浆能力，从而为聚合物钻进液真正实现低固相和不分散创造条件。 41、增粘剂除了增粘还有哪些作用：页岩抑制剂、降滤失剂、流型改进剂 42、页岩抑制剂的概念：有效抑制页岩水化膨胀和分散，主要起稳定井壁作用的处理剂 43、磺化沥青的防塌机理是什么：磺化沥青中含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩晶层断面上时，可以阻止页岩颗粒的水化分散；同时不溶于水的部分又能起到填充孔喉和裂缝的封堵作用，并可覆盖在页岩表面，改善泥饼质量。 44、堵漏材料分为哪三类：纤维状堵漏剂、薄片状堵漏剂、颗粒状堵漏剂 45、分散钻井液的概念：由淡水、膨润土、各种对黏土、钻屑起分散作用的处理剂配制而成的水基钻井液。 46、造浆及造浆率的概念：造浆，膨润土逐渐分散在淡水中致使泥浆的粘度、切力不断增加的过程。造浆率，每吨黏土能配制出表观粘度为15mPa.s的钻井液体积。 47、分散钻井液的优缺点： （1）可形成致密的泥饼，并且其韧性好，具有较好的护壁性，滤失量较低 （2）可容纳较多的固相，因此适用于配制高密度钻井液 （3）抗温能力强 缺点： （1）性能不稳定，容易受到钻井过程进入钻井液的黏土和可溶性盐的污染 （2）滤液的矿化度低，容易引起井壁附近的泥页岩水化、垮塌，不利于防塌 （3）由于体系中固相含量高，对机械钻速有明显的影响。 （4）滤液侵入引起黏土膨胀，不能有效的保护油气层。 48、钙离子入侵钻井液有哪些途径： （1）钻遇石膏层 （2）钻遇盐水层 （3）钻水泥塞 （4）使用配浆水是硬水 （5）石灰用作钻井液添加剂 49、该处理/粗分散钻井液常用的絮凝剂有哪三种：石灰、石膏、氯化钙 50、钙离子改变黏土分散作用机理是什么：一方面，钙离子通过和钠离子交换，将钠土转换为钙土，钙土水化能力低，分散度低，故转化后体系分散度明显下降。另一方面，钙离子是一种无机絮凝剂，会压缩黏土颗粒表面的扩散双电层。 51、钙处理钻井液优点是： （1）性能稳定，具有较强的抗钙污染、盐污染和黏土污染的能力 （2）固相含量相对较少，容易在高密度条件下维持较低的粘度和切力，有利于提高钻速。 （3）能在一定程度上抑制泥页岩水化膨胀，滤失量较小，泥饼薄且韧性好，有利于井壁韧性好，有利于井壁稳定 （4）由于钻井液中黏土细颗粒较少，对油气层损害程度相对较小 52、氯化钙钻井液的特点是什么： （1）由于体系中的钙离子含量很高，因此它具有更强的稳定井壁和抑制泥页岩坍塌及造浆能力 （2）由于钻井液中固相颗粒絮凝程度较大，分散度较低，因而流动性较好，固控过程中钻屑比较容易清除，有利于维持较低的密度，可对提高机械钻速及保护油气层提供良好的条件 （3）由于钙离子含量高，严重影响了黏土悬浮的稳定性，粘度和切力容易上升，滤失量也容易增加，从而增加了维护处理的难度。 53、三类盐水钻井液的概念： （1）一般盐水钻井液：其含盐量自1%至饱和前的钻井液 （2）饱和盐水钻井液：含盐量达到饱和的钻井液 （3）海水钻井液：用海水配制而成的含盐钻井液 54、盐水钻井液的特点： （1）由于矿化度高，因此它具有较强的抑制性，能有效的抑制泥页岩水化，保证井壁稳定 （2）不仅抗盐侵能力很强，并且能有效的抗钙侵和抗高温 （3）对油气层损害较轻 （4）由于钻屑不易在盐水中分散，在地面很容易被清除，有利于保持较低的固相 （5）还能有效抑制地层造浆，流动性好，性能稳定 55、一般盐水钻井液主要用于哪些情况：配浆水本身含盐量较高；钻遇盐水层时，淡水钻井液体系不能继续维持；钻遇含盐层或厚度不大的盐岩层以及为了抑制强水敏泥页岩地层的水化 56、维护处理一般盐水钻井液的关键是什么：维持所需的含盐量 57、使用饱和盐水钻井液需要注意什么： （1）如果盐岩层较厚，埋藏较深，在地层压力作用下盐岩层容易发生蠕变，造成缩径 （2）最好选用海泡石、凹凸棒石等抗盐黏土配制饱和盐水钻井液 （3）因盐的溶解度随温度的上升而增加，故在地面配制的饱和盐水，当循环到井底就不饱和了 58、聚合物钻井液的概念：使用线型水溶液聚合物作为主处理剂或主要用聚合物调控性能的钻井液 59、聚合物钻井液的特点：固相含量低、钻速高、具有良好的流变性、稳定井壁的能力强、对油气层损害小、可防止井漏的发生、钻井成本低。 60、不分散低固相钻井液中不分散的具体意义：其一是指组成钻井液的黏土颗粒尽量维持在1-30微米范围内，不要向小于1微米的方向发展；其二是指混入这种钻井液体系的钻屑不容易分散变细。 61、聚合物处理剂的主要作用机理：桥联与包被作用、絮凝作用、增粘作用、降滤失作用、抑制与防塌作用、降粘作用 62、要实现无固相清水钻井液要注意解决哪三方面的问题：一是必须使用高效絮凝剂使钻屑始终保持不分散状态，在地面循环系统中发生絮凝而全部清除；二是要有一定的提粘措施，实现平板型层流并能顺利的携带岩屑；三是有一定的防塌措施，以保证井壁的稳定 63、小阳离子抑制岩屑分散的作用机理是什么：一是小阳离子是阳离子型表面活性剂，靠静电作用可吸附在岩屑表面，另外与岩屑层见可交换阳离子发生离子交换作用也可以进入岩屑晶层间；二是小阳离子所带的正电荷可中和岩屑所带的负电荷，削弱岩屑粒子间静电排斥作用，从而降低岩屑的分散趋势 64、俩性离子聚合物的概念：分子链中同时含有阴离子基因和阳离子基因的聚合物。 65、俩性离子聚合物钻井液的概念：以俩性离子聚合物为主处理剂配制的钻井液。