钻井液习题参考答案

①重晶石粉：是一种以BaSO4为主要成分的天然矿石，经过加工后制成灰白色粉末状产品。纯品比重为4.3-4.6，现场使用一般为3.9-4.2。一般用于加重密度不超过2.30g/cm3的水基和油基钻井液，它是目前应用最广泛的一种钻井液加重剂。 ②石灰石粉：主要成分为CaCO3，纯品为白色，含杂质时呈灰色或浅黄色，常温比重为2.2-2.9，溶于酸。一般不会堵死油气层，即可采用油井酸化可以清除堵塞。

③铁矿粉和钛铁矿粉：前者的主要成分为Fe2O3，密度4.9-5.3；后者的主要成分为TiO2· Fe2O3，密度4.5-5.1。优点是由于这两种加重材料的硬度约为重晶石的两倍，且耐研磨，在使用中颗粒尺寸保持较好，损耗率较低；易酸溶。 ④方铅矿粉：方铅矿为铅灰色有金属光泽的颗粒或块状，常温比重为7.5-7.6，硬度为2-3，容易加工成细粉末。不溶于水和碱，但能溶于酸，是酸溶性加重剂。由于比重较高，特备适用于配制超重钻井液，密度达3.0g/cm3。由于该加重剂的成本高、货源少、一般仅限于在地层孔隙压力极高的特殊情况下使用。 17、为什么钻井液的pH 值控制在弱碱性（8～10）范围？ 答：这主要是由于有以下几方面的原因： ①可减轻对钻具的腐蚀；

②可预防因氢脆而引起的钻具和套管的损坏； ③可抑制钻井液中钙、镁盐的溶解；

④有相当多的处理剂需在碱性介质中才能充分发挥其效能，如丹宁类、褐煤类和木质素磺酸盐类处理剂等。

18、有哪些因素影响钻井液滤失量？ 答：（1）影响钻井液静滤失量的因素有 ①滤失时间 ②压差

③滤液的粘度、温度 ④固相含量和类型 ⑤岩层的渗透性 ⑥泥饼的压实性和渗透性 ⑦絮凝与聚集

（2）影响钻井液动滤失量的因素与静滤失相似，不同之处是动滤失还有钻井液流动性的影响，表现为剪切速率和钻井液流态对动滤失的影响。

（3）影响瞬时滤失的因素主要有压差，岩层的渗透性，滤液的粘度，钻井液中固相颗粒的含量、尺寸和分布，水化程度以及钻井液在地层孔隙入口处能否迅速形成“桥点”。

19、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？

20、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？

21、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？ 答：1.定义：使钻井液固相颗粒聚结变大的化学剂。 2.分类：大类分无机絮凝剂，有机絮凝剂两大类。

有机絮凝剂，按官能团类型：非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型;常见有机絮凝剂有聚丙酰胺（PAM）、部分水解聚丙烯酰胺（PHP）、丙烯酰胺和丙烯酸钠共聚物（80A51）、阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）。 按絮凝粘土颗粒种类：完全絮凝剂和选择性絮凝剂。 3.作用机理：

a.无机絮凝剂主要是一些无机盐，如氯化钠、氯化钙等。作用机理：通过离子交换吸附压缩双电层，降低粘土颗粒表面电动电位，水化膜变薄，使粘土颗粒产生絮凝。

b.有机絮凝剂主要高分子聚合物（分子量>300万）。非离子型和阴离子型絮凝剂主要是通过吸附、桥接、蜷曲、下沉机理；阳离子絮凝剂除了搭桥机理以外，还具有电性中和，具有更快更高的絮凝效率。

22、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？ 答：A:凡是能有效地抑制页岩水化膨胀和分散，主要起稳定井壁作用的处理剂均可称做页岩抑制剂，又称防塌剂；

B:（1）沥青类（氧化沥青、磺化沥青、天然沥青和改性沥青） （2）钾盐腐植酸类（腐植酸钾、硝基腐植酸钾、K21） C：机理

（1）氧化沥青：防塌机理主要是一种物理作用。它在一定的温度和压力下软化变形，从而封堵裂隙，并在井壁上形成一层致密的保护膜。

在软化点以内，随温度升高，氧化沥青的降滤失能力和封堵裂隙能力增加，稳定井壁的效果增强。但超过软化点后，稳定井壁的效果变差。 （2）磺化沥青：防塌机理是

①磺化沥青含有磺酸基，水化作用强，当吸附在页岩晶层断面上时，可阻止页岩颗粒水化分散；

②不溶于水的部分又能起到填充孔喉和裂缝的封堵作用，并覆盖在页岩表面，改善泥饼质量。

③随着温度的升高，磺化沥青的封堵能力会有所下降。磺化沥青还在钻井液中起润滑和降低高温高压滤失量作用，是—种多功能的有机处理剂。 （3）天然沥青和改性沥青：沥青粉的主要作用机理是：

①在钻遇页岩之前，往钻井液中加入该种物质，当钻遇页岩地层时，若沥青的软

化点与地层温度相匹配，在井简内正压差作用下，沥青产品会发生塑性流动，挤入页岩孔隙、裂缝和层面，封堵地层层理与裂隙，提高对裂缝的粘结力，在井壁处形成具有护壁作用的内、外泥饼。

②其中外泥饼与地层之间有一层致密的保护膜，使外泥饼难以被冲则掉，从而可阻止水进入地层，起到稳定井壁的作用。

（4）腐植酸钾：腐植酸钾(KHm)是以褐煤为原料，用KOH提取而制得

的产品。主要用做淡水钻井液的页岩抑制剂，并兼有降粘和降滤失作用。抗温能力为180℃，一般加量为1％～3％。

（5）硝基腐植酸钾是用HNO3对褐煤进行处理后，再用KOH中和提取而制得的产品。外观为黑褐色粉末，易溶于水，水溶液的pH值为8～10。其性能与腐植酸钾相似。 （6）防塌剂K21是硝基腐植酸钾、特种树脂、三羟乙基酚和磺化石蜡等的复配产品。是一种常用的页岩抑制剂，具有较强的抑制页岩水化的作用，并能降粘和降低滤失量，抗温可达180℃。它与磺化酚醛树脂的缩合物是一种无荧光防塌剂。 23、什么叫钻井液体系？钻井液体系分几类？

答：国内外对钻井液分类有各种不同的分类方法，其中，各种各样的钻井液类型组成的一个庞大的体系称为钻井液体系；根据流体介质的不同，总体上分为水基钻井液、油基钻井液、气体钻井液以及合成基钻井液。由于水基钻井液在实际应用中一直占据着主导地位，根据体系在组成上的不同可分为若干种类型。在参考国外钻井液分类标准的基础上，在国内得到认可的钻井液分类方法如下： 分散钻井液 钙处理钻井液 盐水钻井液 饱和盐水钻井液 聚合物钻井液 钾基聚合物钻井液 油基钻井液 合成基钻井液 气体型钻井流体 保护油气层的钻井液（

24、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？

答：（1）概念：水基钻井液是由膨润土、水、各种处理剂、加重材料以及钻屑所组成的多相分散体系。

（2）分为六类：分散钻井液、钙处理钻井液、盐水钻井液、聚合物钻井液、正电胶钻井液、抗高温深井水基钻井液。

（3）A:分散钻井液---配制方法：膨润土是分散钻井液中不可缺少的配浆材料，将膨润土逐渐分散在淡水中，有时加入适量纯碱，以提高粘土的造浆率，最后加入对粘土起分散作用的处理剂。分散钻井液的主要特点是粘土高度分散。优点是： 1,配制方法简便、成本较低;

2、形成的泥饼致密，而且韧性好，具有较好的护壁性，API滤失量和HTHP滤失量均相应较低;

3、可容纳较多固相，较适于配制高密度钻井液。

4、抗温能力较强，比如三磺钻井液是我国常用于钻深井的分散钻井液体系，抗温可达160-200℃。

B. 钙处理钻井液: 钙处理钻井液体系主要由含Ca2+的无机絮凝剂、降粘剂和降滤失剂组成。钙处理钻井液有较好抗盐、钙污染能力和对泥页岩水化有较强抑制作用的一类钻井液。钙处理钻井液的优点: (1)性能较稳定，抗钙、盐和粘土污染能力强。

(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的水化膨胀；滤失量较小，泥饼薄且韧性好，有利于井壁稳定。

(4)钻井液中粘土细颗粒含量较少，对油气层的损害程度相对较小。

C. 盐水钻井液: 盐水钻井液是通过人为添加无机阳离子，抑制粘土颗粒的水化膨胀和分散，在分散剂的协同作用下，形成抑制性粗分散钻井液的。在使用盐水钻井液时应及时补充烧碱，维持一定的PH值。盐水钻井液的主要特点: (1)矿化度高，具有较强的抑制性，能有效地抑制泥页岩水化，保持井壁稳定; (2)抗盐侵的能力很强，能够有效地抗钙侵和抗高温，适于钻含岩盐地层或含盐膏地层，在深井和超深井中使用；

(3)滤液性质与地层原生水比较接近，对油气层的损害较轻;

(4)钻出的岩屑不易在盐水中水化分散，在地面容易清除，有利于保持较低的固相含量;

(5）盐水钻井液能有效地抑制地层造浆，流动性好，性能较稳定。维护工艺比较复杂，对钻柱和设备的腐蚀性较大，钻井液配制成本相对较高。

D.聚合物钻井液：通常是将聚合物作为主处理剂或主要用聚合物调控性能的钻井液体系称为聚合物钻井液。在配制时，将聚合物与无机盐(主要是氯化钾)相配合，提高了聚合物钻井液的防塌能力。聚合物钻井液的特点

(1)固相含量低，亚微米粒子所占比例低，对提高钻井速度有利。 (2)具有良好的流变性，有较强的剪切稀释性和适宜的流型。 (3)钻井速度快。