《钻井液工艺原理》综合复习资料一、概念题二、填空题1、钻井液的主要功能有（）、（）、（）、（）等。
2、一般来说，钻井液处于（）状态时，对携岩效果较好；动塑比τ0/ηp越（）或流性指数n越（），越有利于提高携岩效率。
3、粘土矿物基本构造单元有（）和（）。
4、井壁不稳定的三种基本类型是指（）、（）、（）。
5、在钻井液中，改性褐煤用做（）剂，磺化沥青用做（）剂。
6、油气层敏感性评价包括（）、（）、（）、（）和（）等。
7、一般来说，要求钻井液滤失量要（）、泥饼要（）。
8、现场钻井液常用四级固相控制设备指（）、（）、（）、（）。
9、影响钻井液滤失量的主要因素有（）、（）、（）、（）。
10、按API标准钻井液常规性能测试包括（）、（）、（）、（）、（）、（）。
11、聚合物钻井液主要类型有（）、（）、（）。
12、钻井液常用流变模式有（）、（）。
13、常见粘土矿物有（）、（）、（）等。
14、钻井过程可能遇到的复杂情况有（）、（）、（）等。
15、钻井液的基本组成（）、（）、（）。
16、钻井液的流变参数包括（）、（）、（）、（）和（）等。
17、在钻井液中，钠羧甲基纤维素用做（）剂，铁铬盐（FCLS）用做（）剂，氢氧化钠用作（）剂。
18、现场常用钻井液降滤失剂按原料来源分类有（）、（）、（）、（）。
三、简答题四、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：Ф600=29，Ф300=19，且已知该钻井液为宾汉流体。
⑴计算该钻井液的流变参数及表观粘度；⑵计算流速梯度为3000S-1时钻井液的表观粘度。
2、用重晶石（ρB=4.2g/cm3）把400 m3钻井液由密度ρ1=1.20g/cm3加重到ρ2=1.60g/cm3，并且每100kg重晶石需同时加入9L水以防止钻井液过度增稠，试求：⑴若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？⑵若最终体积为400 m3，需加入重晶石多少吨，放掉钻井液多少方？3、用重晶石（ρB=4.2g/cm3）把200 m3钻井液由密度ρ1=1.10g/cm3加重到ρ2=1.50g/cm3，并且每100kg重晶石需同时加入9L水以防止钻井液过度增稠，试求：⑴若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？⑵若最终体积为200 m3，需加入重晶石多少吨，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，并试述钻井液的发展趋势。
参考答案一、概念题1、粘土晶格取代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）铝原子被同号低价离子所取代，而晶体结构保持不变的现象。
2、钻井液碱度滴定1mL样品（钻井液滤液）所需0.01mol/L（标准）H2SO4（硫酸）的毫升数。
3、压差卡钻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、聚结稳定性分散相粒子（粘土颗粒）是否自动聚结变大的性质（现象）。
5、井喷地层流体失去控制，喷出井口或进入其他地层的现象。
6、粘土水化作用粘土颗粒（晶体片）由于表面水化力、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、井漏在钻井、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、滤失在压差作用下钻井液向地层中渗透的现象。
9、剪切速率垂直于流速方向上单位距离流速的增量。
10、钻井液剪切稀释特性钻井液静止变稠、流动变稀，且随剪切速率增大粘度变小的特性11、流变模式描述钻井液（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、动力稳定性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、压差卡钻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。
14、钻井液滤失造壁性在滤失过程中，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、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）、幂律模式（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、简答题1、简述伊利石和蒙脱石的晶体构造、带电性及水化特性。
答：①伊利石和蒙脱石的晶体构造均为2:1型。
②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。
③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、发生井喷的原因有哪些？应该怎样预防？答：①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。
②发现油气侵及时加重，提高钻井液密度；防止严重的井漏发生；防止起下太快，及时灌入泥浆，防止拔活塞。
3、分析钻井液遇盐侵后粘度和滤失量如何变化及其原因。
答：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，颗粒表面的ξ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分）4、简述钻井液降粘剂的作用机理。
答：①通过增加粘土颗粒电动电位（ζ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；②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、常见卡钻类型有哪些，并简述其发生机理。
答：①常见卡钻类型主要有压差卡钻、沉砂卡钻、井塌（砂桥、掉块）卡钻、缩径卡钻、泥包钻头卡钻、键槽卡钻等。
（2分，列举其中3~4种即可）②简单叙述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。
6、简述油基钻井液相对于水基钻井液的优缺点。
答：优点：与水基钻井液比较，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：油基钻井液的配制成本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较低。
7、简述低固相聚合物钻井液能显著提高钻速的原因。
答：低固相聚合物钻井液固相含量低，①亚微米粒子比例小，②剪切稀释性好，③卡森极限粘度低，④悬浮携带钻屑能力强，⑤洗井效果好，这些优良性能都有利于提高钻速。
8、简述钻井液常用润滑剂的类型与作用机理答：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。
矿物油、植物油、表面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，或者通过表面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。
9、简述钻井液滤失量的影响因素及其调整。
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：②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。
10、井壁不稳定的原因有哪些？应该怎样预防？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措施等三个方面。
稳定井壁的技术措施包括：①选用合理的钻井液密度，保持井壁力学稳定。
②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。
11、简述钻井液降粘剂作用机理。
答：①降粘机理：通过增加粘土颗粒电动电位（ζ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；②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。
12、简述钻井液塑性粘度的影响因素及其调整。
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2分)②调整：塑性粘度太高：塑性粘度太低：增加膨润土含量，增加高聚物含量。
13、简述钻井液常用润滑剂的类型与作用机理。
答：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。
矿物油、植物油、表面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，或者通过表面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。
14、简述K+、聚合物和聚合醇类处理剂稳定泥页岩的作用机理。
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。
聚合物通过氢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散。