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《钻井液工艺原理》综合复习资料

《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。

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