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钻井泥浆基础知识大全,关于石油钻井泥浆基本介绍

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钻孔冲洗介质的作用及其影响因素?

答: 1、 清洗孔底, 悬浮和携带岩屑(影响因素: 送入孔内的冲洗液量和冲洗液的性能指标) ;

2、 冷却钻头(影响因素: 单位时间流经孔底的冲洗液量和冲洗介质的热容量和粘度) ;

3、 润滑钻具和钻头(影响因素: 冲洗液类型和冲洗液中添加的添加剂的种类和数量) ;

4、 保护孔壁(影响因素: 冲洗液的类型, 冲洗液的性能参数和冲洗液在环空中的流态) ;

5、 其他功用如: 破碎孔底岩石、 输送岩矿心至地表、 传递空地信息等。

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第二章

一、 表面活性剂的概念及表面活性剂水溶液的基本性质?

答:表面活性剂是这样一种物质, 它在加入量很少时即能大大的降低溶剂的表面张力, 改变

体系界面状态, 从而产生润湿或饭润湿, 乳化或破乳, 气泡或消泡等一系列作用的物

质。

基本性质: 活性剂在溶液表面的吸附和活性剂在溶液内部形成胶团。

二、 临界胶束的概念及其影响因素?

答: 表面活性剂在溶液表面布满一层, 而在溶液中形成胶团时的最低浓度, 叫做临界胶团

浓度(CMC 值表示) 。

影响因素: 1、 碳氢链长度; 2, 碳氢链分支及极性基位置; 3、 谈清凉中其他取代基的影

响; 4、 碳氢链的影响; 5、 亲水基的影响; 6、 有机反离子的影响;7、 添加剂的影响。

三、 表面活性剂的 HLB 值、 作用、 HLB 值的加和性?

答:亲水、 亲油的平衡值 HLB, HLB 表示亲水性大小的度量, 用加权平均法求混合乳化剂

的 HLB 值。

四、 乳状液的性质、 特点、 配置方法及影响乳状液稳定及类型的因素?

答: 类型影响因素: 1、 相体积; 2、 乳化剂分子构型; 3、 乳化剂的亲水性。

稳定影响因素: 1、 降低油水界面张力; 2、 形成界面膜; 3、 界面电荷; 4、 分散介质的

粘度。

配制方法: 1、 转相乳化法; 2、 自然乳化分散法; 3、 瞬间成皂法; 4、 界面复合物生成

法; 5、 轮流加液法。

性质: 1、 外观和液珠大小, 正常情况下显乳白色; 2、 光学性质 ; 3、 粘度; 4、 电学性

质; 5、 润滑性。

五、 乳状液的破乳及防止?

答: 破乳: 是指乳状液的野地相互合并成大液珠, 最终聚沉, 内外两相完全分离。

防止措施: 1、 水质软化; 2、 采用复合型乳化剂。

第三章

一、 分散体系及其基本性质?

答: 分散体系是指有分散相和分散介质组成的均匀体系。

基本性质: 界面现象; 光学现象; 电学现象; 动力现象。

二、 吸附作用及其影响因素; 粘土的离子交换吸附与特点?

答: 分散相粒子因具有自由表面能, 会吸附周围分散介质中的分子、 原子或离子到表面上

来, 这种现象。

影响因素: 吸附质降低比表面能的能力; 吸附质的溶解度; 吸附剂和吸附质的极性; 温

度的影响; 吸附剂的表面状态和孔性结构。

粘土的离子交换吸附: 是溶液中的一种粒子被被粘土颗粒吸附的同时, 从粘土颗粒表面

顶替出等当量的相同电荷的另一种离子。

特点: 同电性离子进行等电量交换; 阳离子之间的交换按一定顺序进行; 离子吸附平衡

是动态平衡; 离子交换吸附的速度较慢。

三、 主要粘土矿物的晶体构造及特点?

答: 粘土矿物的基本构造单位: 硅氧四面体, 铝氧八面体。

高岭石是由一层硅氧四面体和一层铝氧八面体组成, 重叠的晶包之间是氢氧层和氧层

相对, 晶包间便易形成氢键, 因此, 晶包间连接紧密, 不易分散。 故高岭石粘土颗粒

一般为许多晶包的集合体, 颗粒较粗; 高岭石矿物晶体结构比较稳定, 晶格内部几乎

不存在离子置换现象, 因而由晶格置换出现的带点较少; 高岭石粘土只有表面 OH 的

电离和晶体侧面断键才造成少量的不平衡, 带少量负电荷, 故其吸引的可交换反离子

较少水分子不易进入晶包, 不易膨胀水化, 造浆率低, 粘土接受处理的能力差, 在钻

孔中钻到高岭石类粘土时, 一般不易产生缩径, 但易产生波罗掉块。

蒙脱石矿物是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体组成, 重叠的晶包之间是氧层和

氧层相对, 其间的作用力是分子间作用力, 因而晶包间连接不紧密, 可交换的阳离子

多, 水分易进入晶包之间, 粘土易膨胀水化, 分散性好, 造浆率高, 同晶置换现象很

多, 因同晶置换而带较多负电, 使其阳离子交换容量大, 吸引的反离子多, 已接受处

理, 在钻孔中遇到, 易造成膨胀缩径等复杂孔内情况。

伊利石结构和蒙脱石相似, 不同之处是两层晶包之间有钾离子, 由于钾离子的存在, 使

上下晶包之间连接紧密, 有同晶置换现象, 使晶包呈电负性, 有一定的离子交换能力,

但吸附钾离子后, 能力降低, 不易分散, 造浆率低, 难接受处理, 钻孔中遇到, 不易

缩径, 但易掉块。

海泡石属于双链状构造的汗水镁铝硅酸盐, 晶体构造有一系列的晶道, 具有有极大的内

部表面, 水分可以进入内部孔道, 颗粒形状呈棒状, 其外观呈纤维状, 晶格通道中含

有较多的吸附水及被镁离子吸附的结晶水, 具有较高的热稳定性, 是良好的造浆材料,

适用于配置深井和地热井泥浆。

四、 粘土-水分散体系的双电层理论及其影响因素;(绘画双电层的结构图)

答: 粘土颗粒在碱性溶液中带负电, 吸附周围阳离子到粘土颗粒表面, 由该层负电荷与正

电荷组成双电层。 阳离子在被吸附的同时也向溶液中扩散, 在粘土颗粒雨水界面周围

阳离子呈扩散状态分布, 即形成扩散双电层。

影响因素:

五、 粘土的水化与膨胀、 过程、 在工程实际中的意义?

答: 粘土的水化与膨胀是指粘土颗粒的表面吸附水分子, 形成水化膜, 粘土晶格间的距离

增大, 产生膨胀以致分散的过程。

过程: 表面水化膨胀; 渗透水化膨胀。

工程实际意义: 粘土的水化膨胀, 对粘土的造浆, 泥浆的性能和粘土质地层孔壁的稳

定有重大关系。

六、 粘土-水分散体系的稳定与聚结?

答: 稳定是指泥浆能长久保持分散状态, 各微粒处于均匀悬浮状态而不破坏的特性。 包含

沉降稳定性和聚结稳定性

颗粒自动聚集或为了加速聚集而加入电解质等使颗粒由小变大的过程称为聚结过程。

七、 泥浆的三种流变学方程及其适用范围?

答:

八、 泥浆的流变性、 失水特性的影响因素及其性能测试?

答: 泥浆的流变特性是描述泥浆在外力作用下变形和流动特性的特性常数。

流变性影响因素: 泥浆的密度, 固相含量, 粘度, 液相组成。

泥浆流变参数的测量包括泥浆的静切力、 动切力、 塑性粘度、 表观粘度、 稠度系数、 流

动指数等的测定, 用同轴旋转粘度计可测定上述各项流变参数。

泥浆的失水性: 泥浆中的自由水, 在压差作用下向孔壁岩石的裂隙或孔隙中渗透的现象。

影响失水的因素: 时间、 压差、 固相含量和类型, 泥皮的压实性和和渗透性, 滤液的粘

度、 温度、 岩层的孔隙率和渗透性, 还有流速、 流态的。

失水量的测定: 通常只测定静态下的泥浆失水量, 采用的是 ZNS-3 型气压式失水仪。

九、 泥浆的剪切稀释特性及其表示方法?

答: 是指流体的表观粘度随着流动速度的增加而降低的特性。

表观粘度是图线上任一点与原点的连线的斜率, 如果有剪切速率 1 小于剪切速率 2, 而

斜率 1 大于斜率 2, 则属于剪切稀释流体。

十、 常见的触变体系与特点、 泥浆触变性的好坏的评定方法?

答: 四种典型的触变体系: 快速强凝胶, 慢速强凝胶, 快速弱凝胶, 慢速弱凝胶。

泥浆的触变性是指泥浆静止时增稠, 搅动时变稀的特性。

评价方法:

十一、 泥浆的常用处理剂及其符号?

答: (NaCl,KCl) 控制聚结,Na2CO3(分散作用),NaP2O7

降失水剂: 钠羧钾基纤维素(Na-CMC), 聚阴离子纤维素(PAC) , 羟乙基纤维素(HEC) ,

腐植酸钾(钠) (KHm, NaHm) , 水解聚丙烯晴(HPAN) ,NaPA,KPA,CaPA 等

稀释剂:(丹宁, 栲胶碱液)(NHT) , 磺钾基丹宁(SMT) , 铁铬木质素磺酸钠(FCLS) ,

X-40A, XY-27,磺化苯乙烯与马来酸酐共聚物(SSMA) 。

絮凝剂: 水解聚丙烯酰胺 PAM, 选择性絮凝剂: PHP,HPAM,PHPA,磺钾基化聚丙烯酰

胺 SMPAM, MV,

增粘剂: XC-生物聚合物, 羟乙基纤维素(HEC)

泥页岩水化抑制剂: 氧化沥青(OAS) ,腐殖酸钾(KHm) , 磺化沥青与氟钾的共聚物

(KAHm) , 磺化聚丙烯酰胺, 磺化沥青, 丙烯酸和丙烯酰胺共聚物。

加重剂: 重晶石(BaSO4)

第四章

一、 粗分散泥浆的特点、 配制方法与程序; 有机护胶剂及其作用;

答: 特点: 1 流动好 2 失水量满足要求 3 滤液和泥浆中矿化度高, 具有抑制性 4 抗盐、 抗钙、

抗黏土侵能力好 5 钻效高 6 固相含量高, 不易渗到微裂隙

配制方法: 1 选用优质膨润土 2 对黏土进行预水化 16h 以上 3 加入稀释剂或降失水剂(有

机护胶剂) , 也可以两种同时加入 4 加入无机盐 5 加入稀释剂, 降失水剂, 对泥浆性

能进行调节 6 用 Na2CO3、 NaOH 调节 PH 值

有机护胶剂及其作用: 降失水剂和稀释剂,维持适度聚结状态的稳定的粗分散体系。

二、 不分散低相聚合物泥浆的概念、 特点、 标准、 配制程序、 现场维护要点;

答: 概念: 固相含量小于 4%, 且对黏土岩屑无分散作用的有高分子的聚合物的泥浆

特点: 1 机械钻速高; 2 润滑性好; 3 防塌和堵漏能力强; 4 泥浆的流变性好, 剪切稀

释特性好; 5 孔内清洁, 成本低; 6 污染小; 7 对油气层有较好的保护作用

标准 1 总固相含量<=4%; 2 岩屑与黏土比<2:1; 3 动塑比=488:1; 4 使用过程中不得加

入分散性处理剂 5 动切力=1.5~3.0Pa; 6 PH=7.5~8.0

配制程序与维护: 1 优质土, 预水化; 2 水质处理 3 降失水水处理; 4 调整膨润土与岩

屑的比例; 5 注意 PAM 要充分溶解; 6 加强机械除砂及处理剂的补充

三、 部分水解聚丙烯胺在泥浆中的作用及其影响因素;

答: 作用: 1 絮凝作用 2 防塌作用 3 剪切稀释特性和紊流减阻作用 4 降失水作用 5 润滑和堵

影响因素:

四、 地热井泥浆的特点、 高温引起泥浆的哪些变化、 常用的抗高温泥浆处理剂

答: 特点: 1 井浅, 温度高; 2 岩石破碎, 硬度大; 3 水的矿化度高

变化 1 对于黏土: (1) 高温分散作用 优质土; (2) 高温钝化 劣质土; 2 对于处理

剂的影响: (1) 高温交联作用; (2) 高温降解作用; 3 对泥浆性能的影响: (1) 降

年度; (2) 去水化; (3) 解吸附

常用的处理剂: 丙烯酸系列 t 〈210 ; 2 磺甲基化处理剂(1)SMC 、 SMP-1 、 SMPAM 、

降失水(2) SMT 稀释剂 “三磺泥浆”

第五章

一、 无固相聚合物冲洗液及其特点; 现在钻井对冲洗液的要求;

答: 无固相冲洗液: 指不加图化学处理剂, 人工制成的具有所需的流变性和失水特性的钻

井液。

特点: (1-) 低密度; (2) 剪切稀释特性良好; (3) 良好的悬浮携带岩粉能力; (4)

有一定的护壁能力; (5) 良好的润滑能力和减阻能力; (6) 瞬时失水量大; (7) 钻

速高; (8) 不污染油气层, 不降低其渗透性。

现代钻井对冲洗液的要求: 1.固相含量尽可能小,最好无固相 2.组分少,在调节某一性能

时,其他性能应基本保持不变 3.钻井液要有一定的润滑性,在高温条件下,泥浆性能变化

小 4.对井壁,岩芯具有较强的抑制能力 5.环抱性要好 6.经济性好

二、 泡沫钻进的特点; 发泡剂与稳泡剂及其要求。

答: 泡沫钻进的特点: 1 上返流速低 2 风量和风压低, 功率消耗小 3 与液体钻井相比, 可

节约大量的水 4 可以堵塞裂隙, 消除漏失 5 具有较好的润滑性 6 携粉能力强 7 能防

止冻土层融化

发泡剂与稳泡剂及其要求:

发泡剂与稳泡剂及其要求泡沫的稳定和泡沫剂 发泡剂 稳泡剂

泡沫的基本性质: 1 表面活性剂的发泡能力; 2 泡沫的稳定性: 用半衰期 ; 3 泡沫的

流变性与充气度有关; 4 泡沫的密度; 5 泡沫的温度

第六章

一、 不稳定地层的分类; 两种不稳定地层的代表性岩层典型

答: 不稳定地层的分类: (1) 力学不稳定地层(2) 遇水不稳定地层

典型: 1.: 风化堆积层, 流沙层, 砂砾层。 2: 溶蚀性地层, 溶胀分散性地层, 遇水松

散行地层

二、 钻进造成情况的因素;

答: 1. 地质因素, 岩石的物理力学性质, 孔隙性, 裂隙性, 流体的存在, 矿物的种类和含

量, 孔内的压力变化, 冲洗液的破坏作用

技术因素: 1 钻金的工艺方法 2 钻孔的直径, 深度及裸眼的时间 3 钻进的工艺参数 4 操

作人员及技术人员的水平

三、 孔内复杂情况的分析判断方法

答: 1 根据地层结构分析判断 2 根据钻速情况分析判断 3 根据钻井液性能分析判断 4 根据水

泵压力表分析判断 5 根据孔内水位变化分析判断 6 其他方面回转手稳机, 电流表等

第七章

一、 冲洗液对孔壁稳定的影响;

答: 1 对孔壁岩层的水化作用 2 对孔壁岩层的冲刷作用

二、 液动压力对孔壁的破坏作用;

答: 造成孔壁失稳而严重垮塌以致卡钻埋钻; 造成地层液体释放而引起井涌和井喷事故;

造成地层压裂钻井液漏失。

三、 稳定孔壁常用的方法;

答: 1 离子作用化学稳定法 2 聚合物的物理稳定法 3 机械封堵法 4 物理与化学相结合法 5 活

度平衡法

四、 防塌泥浆的特点、 性能要求、 常用的防塌泥浆的类型、 处理剂的作用

特点:

性能要求: 低失水, 高矿化度, 高滤液粘度, 适当的比重和粘度。

防塌泥浆类型: 聚丙烯酰胺——氯化钾泥浆, 腐殖酸钾泥浆, 无机盐——聚合物泥浆

五、 钻孔漏失的原因、 预防和治理方法

答: 原因: 钻进地层-钻孔体系压力不平衡。

预防: 1 压力平衡作用 2 抑制作用 3 隔离作用

治理方法: 1 一般治理方法: 增阻法, 注浆法, 充填法, 隔离法 2 分类治理法

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