函授《钻井液工艺原理》综合复习资料2013.11

30、若按用途，钻井液处理剂分几类？写

出它们的名称。

（1）降粘剂：单宁类，木质素磺酸盐类，X-40 系列降粘剂，XY-27，SSMA （2）降滤失剂：纤维素类，腐殖酸类，丙烯酸类聚合物，树脂类，淀粉类 （3）增粘剂：XC 生物聚合物，羟乙基纤维素 （4）页岩抑制剂：沥青类，钾盐腐殖酸类 （5）堵漏剂：纤维状堵漏剂，薄片状堵漏剂，颗粒状堵漏剂。

31、提高钻井液密度的材料分几类？它

们是通过什么机理提高钻井液密度的？

（1）高密度不溶性矿物或矿石粉末，包括：重晶石、石灰石、铁矿粉、钛铁矿粉、方铅矿 （2）高密度的可溶性盐类，包括 KCl、NaCl、CaCl2、CaBr2、ZnBr2

32、为什么钻井液的pH值控制在弱碱性

（8～10）范围？

（1）粘土具有适当的分散度，便于控制和调整钻井液性能

（2）可以使有机处理剂充分发挥其效能 （3）对钻具腐蚀性低

（4）可抑制体系中钙、镁盐的溶解

33、钻井液通常使用哪些pH值控制剂？

对比一下它们的特点。 钻井液常用的 pH 值控制剂有： （1）氢氧化钠，解离产生的钠离子可以使钻井液中的钙土转变为钠土，有利于提高井壁稳定性，但它也可以使井壁的页岩膨胀、分散，因而不利于井壁稳定。 （2）氢氧化钾，解离产生的钾离子对井壁的页岩有抑制膨胀、分散作用，有利于提高井壁的稳定性。

（3）碳酸钠，它在控制钻井液 pH 值的同时，还可以降低钻井液中钙离子、镁离子浓度。碳酸钠对钻井液中的钙土可以转变为钠土，但也会使井壁的页岩膨胀、分散，因而不利于井壁稳定。

（4）碳酸氢钠，由于碳酸氢钠为酸式盐，它可将钻井液的 pH 值控制到更低的数值，因此它比碳酸钠更有利于控制钙侵。

34、有哪些因素影响钻井液滤失量？ （1）时间，（2）压差，（3）泥饼渗透率，（4）固相影响，（5）滤液粘度，（6）渗滤面积等

35、什么叫钻井液滤失剂？它分几类？

它们是通过什么机理起降滤失作用的？

能降低钻井液滤失量的化学剂称为钻井液降滤失剂 。分类：

（1）改性褐煤类：K-Hm、Na-Hm （2）改性淀粉类：Na-CMS、HES （3）纤维素类： Na—CMC、HEC （4）树脂类： SMP-Ⅰ、SMP-Ⅱ （5）烯类单体聚合物：Na-HPAN、NH4-HPAN 作用机理：

吸附机理(护胶作用)：通过氢键吸附到粘土上，增大粘土的负电性和水化膜厚度，提高粘土颗粒间斥力，使钻井液保持一定数量的细颗粒，形成致密泥饼。 增粘机理：增加钻井液滤液粘度。 捕集机理：高分子无规线团通过架桥而滞留在孔隙中的现象。无规线团直径 dc=（1/3-1）孔隙直径 dp

堵塞机理：dc>dp,无规线团封堵泥饼孔隙入口.

36、什么叫流变模式？有哪些流变模式

可用于钻井液？

流变模式：描述τ 与γ 关系的数学关系式。

钻井液流变模式：

（1） 、宾汉模式， （2） 、幂律模式， （3） 、卡森模式

37、钻井液中固相有哪些分类方法？ 按来源，分为配浆粘土、岩屑、密度调整材料和处理剂中的固相物质等。 按密度，分为高密度固相和低密度固相。 按表面的化学活性，分为表面活性固相和表面惰性固相。

按在钻井液中有用与否，分为有用固相和无用固相。

按颗粒直径，分为胶体粒子、泥、砂等。

38、什么叫钻井液絮凝剂？它分几类？

它们是通过什么机理起絮凝作用的？

（1） 、定义：是指能使钻井液中固相颗粒聚集变大的化学剂。

（2） 、类型：非离子型聚合物、阳离子型聚合物和阴离子型聚合物。 非离子型聚合物和阴离子型聚合物通过桥接-蜷曲的机理起絮凝作用。阳离子型聚合物除了上述絮凝机理外，还通过电性中和机理起作用。

39、什么叫钻井液流变性调整剂？它分

几类？它们是通过什么机理起调整钻井液流变性作用的？

能够调整钻井液粘度和切力流变性性的添加剂叫钻井液流变性调整剂。分为降粘剂和增粘剂。 （1）降粘剂：

改性单宁：通过吸附和解离作用，将粘土颗粒形成的结构拆散，起到降低粘度和切力的作用。

改性木质素磺酸盐：通过氢键吸附，将粘土颗粒形成的结构拆散，起到降低粘度和切力的作用。

烯类单体低聚物：通过吸附作用，将粘土颗粒形成的结构拆散，起到降低粘度和切力的作用。 （2）增粘剂：

改性纤维素：通过分子中极性基团的水化和分子间的相互纠缠，对钻井液中的水起稠化作用；

通过在粘土颗粒表面吸附，增加粘土颗粒体积，提高其流动时所产生的阻力； 通过桥接，在粘土颗粒间形成结构，产生结构粘度。

正电胶：与粘土颗粒只形成结构，但不产生电性中和，因此不会引起粘土颗粒聚沉；在剪切应力作用下，结构易于破坏，使钻井液的剪切稀释性更加突出。

40、什么叫钻井液润滑剂？它分几类？

它们是通过什么机理起润滑作用的？

能够改善钻井液润滑性能、降低摩擦阻力的化学添加剂称为钻井液润滑剂。 钻井液润滑剂一般分为两类，液体类（矿物油、植物油、表面活性剂等）和固体类（石墨、塑料小球、玻璃小球等） ，沥青类润滑剂

液体润滑剂的作用机理：矿物油、植物油、表面活性剂等主要通过在金属、岩石和粘土表面形成吸附膜，使钻柱与岩石接触产生的固-固摩擦，改变为活性剂非极性端之间或油膜之间的摩擦。从而使钻柱与岩石之间的摩擦阻力大大减小。 惰性固体类润滑剂的作用机理：固体类润滑剂能够在两接触面之间产生物理分离，其作用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。多数固体类润滑剂类似细小滚珠，可以存在于钻柱与井壁之间，将滑动摩擦转化为滚动摩擦，从而可大 大降低扭矩和阻力。

沥青类润滑剂的作用机理：沥青类处理剂主要用于改善泥饼质量和提高其润滑性。沥青类润滑剂亲水性弱，亲油性强，可有效的涂覆

在井壁上，在井壁上形成一层油膜。这样既可减少钻具对井壁的摩擦，又可减少钻具对井壁的冲击作用。

41、什么叫解卡剂？它是怎样起解卡作

用的？

解卡剂是指能够降低滤饼与钻杆的摩擦系数从而达到解卡目的的化学剂。它通过降低滤饼与钻杆的摩擦系数，减小解除粘附卡钻所需的提力，而起解卡作用。

42、渗透性地层、裂缝性地层和溶洞性地

层的堵漏用什么堵漏材料？ （1）渗透性地层堵漏：硅酸凝胶、铬冻胶、酚醛树脂等

（2）裂缝性地层和溶洞性地层堵漏：纤维性材料，颗粒性材料

43、什么叫钻井液体系？钻井液体系分

几类？

钻井液体系是指一般地层或特殊地层钻井用的各类钻井液。

按分散介质分：水基钻井液、油基钻井液和气体钻井流体。

44、什么叫页岩抑制剂？它分几类？它

们是通过什么机理起抑制页岩作用的？

能抑制页岩膨胀和（或）分散（包括剥落）的化学剂叫做页岩抑制剂。

包括： （1）盐，通过压缩页岩表面扩散双电层的厚度，减小ζ 电位起稳定页岩的作用。

（2）阳离子型表面活性剂，主要通过活性作用部分的阳离子在页岩表面吸附，中和了页岩表面的负电性并使页岩表面反转为亲油表面而起稳定页岩的作用。 （3）阳离子型聚合物，主要通过中和页岩表面的负电性和在粘土片间通过桥接吸附其稳定页岩的作用。

（4）非离子型聚合物，浊点效应，析出的聚合物可以吸附在页岩表面，封堵页岩孔隙，减小页岩与水的接触面而其稳定页岩的作用。

（5）改性沥青，粘附在页岩表面，封堵页岩的孔隙，形成憎水油膜，减小页岩与水的接触而起稳定页岩的作用。

45、什么叫油基钻井液？它分几类？如

何配成？性能上有哪些特点？适合于钻哪些地层？

以油做分散介质的钻井液，由油、有机土和处理剂组成。按水的含量分为纯油相钻井液和油包水钻井液两类。

纯油相钻井液具有耐温、防塌、防卡、防腐蚀、润滑性能好和保护油气层等特点，缺点是成本高、污染环境和不安全。适用于页岩层、岩盐层和石膏层的钻井，并特别适用于高温地层钻井和打开油气层。 油包水型钻井液具有纯油相钻井液的特点，但它的成本低于纯油相钻井液，与纯油相钻井液使用范围相同。

46、什么叫水基钻井液？它分几类？如

何配成？性能上有哪些特点？适合于钻哪些地层？

是以水做分散介质的钻井液，由水、膨润土和处理剂配成。分为非抑制性钻井液和抑制性钻井液或水包油型钻井液和（水基）泡沫钻井液。

非抑制性钻井液适用在一般地层打深井和高温井，但不适合于打开油层、岩盐层、石膏层和页岩层。

抑制性钻井液： （1）钙处理钻井液适合石膏层的钻井； （2）钾盐钻井液适合页岩层的钻井； （3）盐水钻井液适合岩盐层、页岩层和岩盐与石膏混合层； （4） 硅酸盐钻井液适合石膏层、 石膏与页岩混合层； （5） 聚合物钻井液:①阴离子型聚合物钻井液， 适用于井深小于 3500m，井温低于 150℃地层的钻井，②阳离子型聚合物钻井液，适用于页岩层，③两性离子型聚合物钻井液适用于页岩层，④非离子型聚合物钻井液适用于海上钻井和页岩层钻井。 （6）正电胶钻井液，适用于水平井钻井和打开油气层。 水包油钻井液适用于易卡钻或易产生钻头泥包地层的钻井。

泡沫钻井液适用于低压易漏地层的钻井。

第四部分 计算题

1、用重晶石（ρB=4.2g/cm）把150 m钻井液由密度ρ1=1.10g/cm

3

3

3

3

4、若测的某钻井液4min和16min的滤失量分别为5ml和8ml，试计算该钻井液的API滤失量和瞬时滤失量。

解：API 滤失量和瞬时滤失量分别用 VAPI 、VSP表示，tmin 时的滤失量用 Vt表示则：

加重到ρ2=1.80g/cm。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150 m，需加入重晶石多少吨？ 解：1）先求出加重后钻井液的体积

3

V2?V1?B??14.2?1.1?150?193.75m

?B??24.2?1.83所需重晶石质量为：

（1） ， （2）两式联立得：瞬时滤失量 VSP=2mL，C=1.5， 则 API 滤失量

2）先求应保留原浆的体积：

???1V2?V1BV2=150m3,计算得V1=116.18m3

?B??23

5、测得某钻井液600rpm和300rpm时的读数分别为：Ф600=30，Ф300=21，若该钻井液为幂律流体，试计算该钻井液的流变参数。

所需重晶石质量为：

2、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=30，Ф300=21，且已知该钻井液为塑性流体。 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650S-1时钻井液的表观粘度。

3、取钻井液滤液10.00mL，用c（H2SO4）为0.06mol.L-1的硫酸溶液滴定。若用酚酞做酸碱中和指示剂，则当滴入硫酸溶液至12.50mL时变色；若用甲基橙做酸碱中和指示剂，则当滴入硫酸溶液至25.00mL变色，计算钻井液的酚酞碱度和甲基橙碱度，并说明钻井液碱性的来源。