泥浆工艺原理复习资料自动保存的

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1、泥浆工艺原理复习资料第一章钻井液概论1. 钻井液：指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。 钻井液功用： （1）携带和悬浮岩屑（ 2）稳定井壁和平衡地层压力（ 3）冷却和润滑钻头、钻具 （ 4）传递水动力。2. 密度 （ 1）低密度活性固相（粘土） ：2.2g cm-32.3g cm-3（2）低密度惰性固相（钻屑） ：2.5 g cm-32.7 g cm-3 （平均： =2.6 g cm-3）（3）钻井液密度 低密度： g cm-3 中高密度： 1.8 g cm-32.5g cm-3高密度： 2.5g cm-33.0 g cm-3超高密度： 3.0 g cm-3 （

2、4）加重材料API 重晶石： =4.2 g cm-3 石灰石粉： 2.7g cm-32.9 g cm-3铁矿粉： 4.9 g cm-35.3 g cm-3钛铁矿粉： 4.5 g cm-35.1 g cm-3方铅矿： 7.4 g cm-37.7 g cm-3（5）无机处理剂 纯碱： 2.5 g cm-3 烧碱 :2.0 2.2 g cm-33. 钻井液密度作用 （ 1 ）稳定井壁，防井塌。 （2）实现近平衡钻井技术，减少压持效应，提高机械钻速。 （3）平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受地层流体污染。（4）钻开油气层，合理选择钻井液密度，减少钻井液对产层的伤害。4. 实际应用中，大多数钻井液

3、pH 控制在 811 之间，维持一个较弱的碱性环境。 酚酞变色点： pH=8.3 左右；甲基橙变色点： pH=4.3 左右。常温下： 10%Na2CO3（aq） pH=11.1 ；Ca（OH）2（饱和 aq） pH=12.1 ；10%NaOH（aq） pH=12.9；5. 钻井液组成 分散介质 +分散相 +化学处理剂 连续相 +不连续相 液相 +固相 +化学处理剂6. 钻井液含砂量： 钻井液中不能通过 200 目筛的砂粒体积占钻井液体积的百分数。 一般砂含 【即粒径 74 的砂粒占钻井液总体积的百分数】 第二章粘土矿物和粘土胶体化学基础1. 相：物质物理化学性质完全相同的均匀部分。 分散度：分

4、散相的分散程度。分散度 = = 吸附：物质在两相界面上自动浓集的现象。 【包括：物理吸附、化学吸附】2. 粘土矿物的两种基本晶体构造：硅氧四面体（硅氧四面体晶片） 、铝氧八面体（铝氧八面体晶片）3. 主要粘土矿物多数粘土颗粒粒径 2 晶格取代：物质结构中某些原子被其他化合价不同的原子取代而晶体骨架保持不变的作用。 交换性阳离子：粘土为保持电中性在分散介质中吸附的等电量的阳离子。 离子交换特点：等电量、同电性、速度慢。阳离子交换容量（ CEC）：分散介质 pH=7时， 100g 粘土所能交换下来的阳离子毫摩尔数。 单位： mmol （100g 粘土） -1 . 高岭石非膨胀性粘土矿物， 1：1

5、构型， CEC：315 mmol （100g 粘土） -1 晶层间作用力：氢键力，引力强； 相关性质：晶层间连接紧密、阳离子交换容量低、水化分散膨胀性差、矿物较稳定。 蒙脱石配浆用土， 2： 1构型， CEC：70130 mmol （ 100g粘土） -1 晶层间作用力：分子间作用力，引力弱；相关性质：晶格取代（主要在八面体）而带负电、比表面积大、阳离子交换容量高、水化膨胀能力 强。 伊利石最丰富粘土矿物， 2：1 构型， CEC：2040 mmol （100g 粘土） -1 晶层间作用力：分子间作用力、 K+连接； 相关性质：晶格取代（主要在四面体）而带负电、单位晶胞电荷数高、阳离子交换容量

6、低、水化膨 胀能力差。附加伊利石水化膨胀性差原因分析：K+大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴中，周围 12 个氧与 K+配位， K+将相邻晶层牢固的连接在一起（晶格固定作用）；伊利石负电荷主要产生在四面体晶片，离晶层表面近， K+与晶层的负电荷之间的静电引力比氢键强，水不易进入晶层间， 只在晶层外表面发生水化作用，水化膨胀性差。 】4. 粘土电性（ 1）永久负电荷：粘土在自然界形成时发生晶格取代作用而产生的负电荷。（ 2）可变负电荷：粘土电荷数量随介质pH值改变而改变的负电荷。（3）正电荷：粘土介质 pH值低于 9 时，粘土晶体端面上所带正电荷。 可变负电荷产生原因分析： 粘土晶体端

7、面上与铝连接的 OH中的 H 在碱性或中性条件下解离而使端面 带上负电荷；粘土晶体端面上吸附OH- 、SiO32-等无机阴离子或吸附有机阴离子聚电解质而使端面待负电荷。正电荷产生原因分析： 粘土端面裸露的铝氧八面体在酸性条件下从介质中解离出OH- 而使端面带负电荷。【AlOH在 H条件下断 Al O间 键】5. 粘土水化膨胀作用机理粘土矿物水分：（ 1）结晶水：粘土矿物晶体结构中的水。（ 2）吸附水（束缚水） ：粘土表面因分子间引力、静电引力而吸附的水。 【在粘土表面形成水化膜】 （ 3）自由水：存在于粘土颗粒孔穴或孔道中，不受粘土束缚，可以自由运动的水。 粘土水化分类：表面水化、渗透水化。

8、【晶格膨胀、渗透膨胀】 表面水化：粘土晶体表面吸附水分子、交换性阳离子（本身也水化）而引起。表面水化推动力：晶层间范德华力、水化能、晶层间静电引力。 表面水化特点：表面水是多层的，层间、层内水通过氢键结合，膨胀压大，体积膨胀小。渗透水化：粘土晶层间阳离子浓度大于溶液内部浓度，产生渗透压，引起水分向粘土晶层间扩散， 增大晶层间间距，形成扩散双电层。渗透水化推动力：双电层斥力、渗透斥力。 渗透水化特点：膨胀压小、体积膨胀大。6. 影响粘土水化膨胀的因素：（ 1）粘土晶体部位不同，水化膜厚度也不同。 【层面上厚，端面上薄】（2）粘土矿物不同，水化作用强弱不同。（ 3）粘土吸附的交换性阳离子不同，水化

9、程度不同。【钠土是配制钻井液的理想材料】7. 扩散双电层：胶体离子带电，周围分布着电荷数相等的反离子，在固液界面形成双电层，反离子 一方面受固体表面电荷吸引而靠近固体表面，另一方面，由于热运动，又有扩散到液相内部去的能 力，两种相反结果使得反离子扩散地分布在胶粒周围，构成扩散双电层。吸附层：固体表面紧密吸引着的部分反离子（溶剂化离子） 。电动点位 ：吸附溶剂化层界面（滑动面）到均匀液相内的电位。8. 热力学电位 0：固体表面到均匀液相内部的电位。9. 影响双电层厚度与电动电位（ 的因素主要取决于溶液电解质反离子价数及电解质浓度 溶液中加入电解质后，更多的反离子进入吸附层，扩散层离子数目下降，双

10、电层厚度下降，电动电 位下降。【双电层被压缩到吸附层时，胶体不带电】反离子浓度：浓度越高，压缩越多， 电位降低越多。反离子价数：价数越高，压缩越多， 电位降低越多。 附加：扩散双电层对粘土稳定性的影响？扩散双电层越厚， 电位越高，水化膜厚度越厚，空间位阻效应越强，粘土颗粒所受斥力越强，越难 聚结， 易保持分散度， 粘土稳定性越强； 向溶液中加入电解质， 电解质压缩扩散双电层， 电位降低， 水化膜变薄，空间位阻效应减弱，粘土颗粒所受斥力减弱，易聚结变大，发生沉降，稳定性变差。10. 沉降（动力）稳定性：重力作用下分散相粒子是否容易下沉的性质。 聚结稳定性：分散相粒子是否容易自动聚结变大的性质。

11、钻井液四大基本性能：流变性、失水造壁性、抑制性、润滑性 第三章钻井液流变性1. 流变性：钻井液在外力的作用下发生流动和变形的特性。2. 流变性相关性质（ 1）静切应力 塑性流体开始流动时的最低切应力，又称“凝胶强度” 。 产生原因：存在空间网状结构。实质：钻井液凝胶强度的高低。 【钻井液内部结构强弱】 影响因素：粘土含量和分散度：含量大，分散度高， s 大。粘土颗粒的 电位和水化膜： 低，水化膜薄， 吸力占优势， s大。处理剂的种类和加量 作用：钻井液静止时悬浮钻屑和加重剂。测量方法：用旋转粘度仪测其静止 10分钟的切力。 （用最低转速：每分钟 3 转）（ 2）动切应力 （ YP）塑性流体作层

12、流流动时所需的剪切应力，反映钻井液作层流流动时，粘 土颗粒之间及高聚物分子之间的相互作用力。 （即结构拆散、恢复达到动平衡时的结构强度。 ） 产生原因：存在空间网状结构。实质：钻井液在层流条件下的结构强度。 【形成结构的能力的强弱】 影响因素：粘土含量和分散度。 粒子 电位和水化膜。 处理剂的使用：吸附端面，拆散削弱结构，o 降低。 高分子聚合物的使用：吸附桥联， o升高。作用：钻井过程中悬浮携带岩屑。 （动态条件） 附加： o 的大小反映了钻井液携屑能力的大小。o 大，说明层流时结构强度大，流核面积大，携屑能力强，反之弱。（ 3）表观粘度 （AV）某一流速梯度下，速梯与相应切应力之比。 【剪

13、切速率不同，表观粘度不同】实质：钻井液在流动过程中实际表现出来的总的粘滞性。 作用：衡量钻井液的宏观流动性。测量方法：用旋转粘度仪。现场习惯用600 转数据的 1/2 值表示。（ 4）塑性粘度 （PV）塑性流体层流流动时的粘度。 【不随剪切速率的改变而改变】 实质：钻井液中结构拆散与恢复处于动平衡时，固液之间、液液之间的内摩擦力的反应。 影响因素：固相含量：固含高，则 PV高。分散度：分散度，则 PV。液相粘度：液相粘度，则 PV。水溶性处理剂的粘度：水溶性处理剂的粘度，则PV。附加：直接反映了钻井液中固相含量的高低及分散程度。 作用：衡量判断钻井液中固相含量的高低及分散程度，高则有害，低则有

14、利。 测量方法 ： 600、 300 读数之差。（5）剪切稀释性表观粘度随剪切速率增大而降低的现象。 实质：高剪切作用破坏了体系内部结构，使总的粘滞性降低。表征量： o/ （动塑比），比值越大，表明结构多（ o 大），固含低（ 小），体系受剪切稀释明 显，剪切稀释性越强，反之，越弱。作用：判断携屑能力，强则好，有利低速带砂（结构） 。一般要求钻井液的剪切稀释能力强。 （太强 也有害）。（6）触变性指钻井液受搅拌后变稀，静止后又变稠的特性。或：钻井液切力（搅拌后）随静止 时间的增长而增大的特性。产生原因：受搅结构被拆散，粘度、切力下降变稀，静止结构恢复。 实质：体系恢复结构的能力。影响因素：粒子

15、浓度，结构恢复快、强，触变性强。 电位，结构恢复慢、弱，触变性弱。若是端面、端端结构为主，恢复慢，但最终结构强。 （需要一定时间完成定向） 若是高聚物吸附土粒形成桥联结构，恢复快，但最终结构强度弱。钻井液对触变性的要求： 结构恢复要快（有利钻屑悬浮，防止沉砂） 最终切力要适当（防止开泵阻力大，压力激动）（ 7）流性指数 n表示假塑性流体中结构的多少及存在的形式。当 n 1 时：表明结构少，且不连续。 n=1 时，完全无结构，牛顿体。当 n 0 时：表明结构逐渐增多，且连续。非牛顿性越强。 作用：判别携屑能力， n 小，流核大，带砂好。 判断剪切稀释性： n 越小，剪切稀释能力越强。 （结构多）

16、 （8）稠度系数 K表示假塑性钻井液的稀稠程度。 【K 越大，稠度越大】 实质：假塑性流体在一定速梯下非结构性内摩擦的反映。作用：衡量钻井液流动阻力的高低及固相含量的多少。（ 9）漏斗粘度一定量的钻井液流出特制漏斗所需的时间。单位：s。实质：是钻井液表观粘度的宏观表征。量具：漏斗粘度计 量法：国内装 700mL，测流出 500mL 的时间。国外装 1500mL，测流出 946mL的时间。 仪器校正标准：国内清水值 15 0.5s ；国外清水值 26 0.5s 作用：衡量钻井液的宏观流动性和稀稠程度。3. 基本流型：牛顿流体、塑性流体、假塑性流体、膨胀性流体、4. 流变性相关计算公式【注意：书P

17、60，基本流型模式曲线】注意单位的换算】关系换算： 0.511 （ Pa）； 1r/min=1.703s -1 ，1Pa=10dyn/cm2;（ 1）塑性流体流变模式：= + ；动切力： =0.511 （ - ）； （2）假塑性流体流变模式：=K ；表观粘度： = K ； 流性指数： n=3.322lg（ / ） ；【无单位】 稠度系数： K=（0.511） /；【 Pa 】=表观粘度：；【 mPa.s】附加：卡森动切力 表示钻井液内可拱拆散的网架结构强度，是流体开始流动时的极限动切力，其大小可反映钻井液携带与悬浮钻屑的能力。极限高剪切粘度表示钻井液体系中内摩擦作用的强1/2 2,剪切稀释参数

18、，越大，剪切稀释性越强。同动塑比 o/ 】= +K ；【仅作了解】度。【（4）赫巴模式： 赫巴模式动切力： 流性指数：附加：第四章)/(n=3.322lg（ K=0.511 （ /，表示流体开始流动所需的最低剪切应力。钻井液的滤失和润滑性能稠度系数：1. 失水（滤失作用） ：钻井液中自由水在压差作用下向具有孔隙的地层渗滤的现象。 造壁性：滤失过程中，钻井液中自由水进入地层，钻井液中固相颗粒附着在井壁上形成泥饼。 失水造壁性：钻井过程中，当钻头钻过渗透性地层时，在钻井液液柱压力与地层空隙压力的压差作 用下，钻井液液体渗入地层，同时，钻井液中固相颗粒附着在井壁形成泥饼，并在压差作用下被压 实，对裸

19、眼井壁稳定、报复作用。瞬时失水：钻头破碎岩石形成井眼而泥饼尚未形成这一瞬间的失水。特点：主要是向井底失水；时间短而量大，伴有少量泥浆渗失；存在于整个钻井过程中。 【了解】 动失水：即钻井液在循环过程中的失水。特点：向井壁失水；泥饼处于建立、增厚、冲蚀平衡状态；失水速度由大到小逐渐恒定；存在于整 个循环过程中，时间长，累积失水量大。 【了解】 静失水：钻井液静止时的失水。 （在压差作用下）特点：同时向井壁井底失水，以井壁为主；泥饼在动失水的基础上随时间增长而增厚；失水速度随 静止时间的增长而减少；静失水量 动失水量。【了解】2. 影响瞬时失水的因素【了解】 压差： P，瞬时失水量。 粘度：粘度，

20、瞬时失水量。 固相颗粒大小与多少。影响动失水的因素【了解】 影响静失水的因素同样影响动失水。 环空返速 紊流：返速高，冲蚀大，动失水大。 层流：返速低，冲蚀小，动失水小。 平板型层流：返速低，冲蚀小，动失水小。 泥饼强度：强度高，不易冲蚀，动失水小。 影响静失水的因素【了解】时间： t， Vf。压差： P， V f。泥饼可压缩性好时则不然。 固相含量、类型及级配 泥饼渗透滤： K， Vf 。 滤液粘度： ， Vf 。 温度：温度， 则 Vf。3. 泥饼质量（薄、密、韧、润滑性好） 【了解】 厚度：薄而致密为好，厚而疏松为差。 渗透率：越小越好，为零最佳。 摩擦系数：值越小越好。 抗剪强度：越高

21、越好。 可压缩性：越大越好。 （太大也有害）4. 泥饼与钻井 【了解】 有利方面：护壁防塌；防止渗透性井漏；保护油气层。 有害方面：易发生泥饼粘附卡钻（压差卡钻） ；引起井径缩小、遇阻、遇卡，摩阻、扭矩大。 影响固井质量5. 钻 井液润滑性包括：钻井液流体自身润滑性、泥饼润滑性。6. 惰性固体润滑剂 : 塑料小球、石墨、碳黑、玻璃微珠等。液体类润滑剂 : 矿物油、植物油和表面活性剂。7. 钻井过程中摩擦现象 边界摩擦：两接触面间有一层极薄的润滑膜。 干摩擦（无润滑摩擦） ：又称为障碍摩擦，如空气钻井中钻具与岩石的摩擦。 流体摩擦：由两接触面间流体的粘滞性引起的摩擦。8. 润滑剂作用机理（1）惰

22、性固体的润滑机理：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。（2）沥青类处理剂的润滑机理：主要用于改善泥饼质量和提高其润滑性。沥青类物质亲水性弱，亲 油性强，可有效地涂敷在井壁上、在井壁上形成一层油膜，即可减轻钻具对井壁的摩擦，又可减轻 钻具对井壁的冲力作用，同时，沥青类处理剂的作用，井壁岩石由亲水转变为憎水，可阻止滤液向 地层渗透。（3）液体润滑剂的润滑机理：矿物油、植物油、表面活性剂主要是通过在金属、岩石和粘土表面形 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

23、膜之间的摩擦、或者通过表面活性剂的非极性端再吸附一层油膜，使回转钻柱与岩石之间的摩阻力 大大降低，减少钻具和其它金属部件的磨损，降低钻具回转阻力。9. API 滤失量【了解】利用 API 滤失量测定仪测定低温低压条件下钻井液滤失量，渗滤面积为45.8cm2，渗滤压差为6.89MPa（一般取 6.9MPa），测试温度为室温，以 30min 渗滤体积作为 API 滤失量标准。 HTHP滤失量【了解】高温高压滤失仪测定压差为 3.5MPa，测定时间为 30min ，失水面积是低温低压滤失仪的一半，按照 API 标准， 30min 滤失量乘以 2 为 HTHP滤失量。附加：钻井液滤失性能要求： 【了解

24、】（ 1）钻一般地层： API 失水 10mL，HTHP失水 20mL；（ 2）钻开油气层： API 失水 5mL，HTHP失水 15mL；（ 3）钻易塌地层： API 失水 5mL；10. 泥饼形成过程？第五章钻井液配浆材料及处理剂1. 氯化钾：页岩抑制剂。2. 硅酸钠（1）水玻璃在钻井液中可以部分水解生成胶态沉淀，该胶态沉淀可使部分粘土颗粒聚沉，使钻井液 保持较低的固相含量和密度，水玻璃对泥页岩的水化膨胀有一定的抑制作用，有较好的防塌性能。（2）堵漏：当水玻璃溶液 PH降至 9 以下时，水玻璃发生缩合作用生成较长的带支链的Si O Si链，这种链能形成网状结构而包住溶液中的全部自由水，使水

25、失去流动性，整个溶液变成半固体 的凝胶。将水玻璃与其他试剂复配注入漏失井段，可进行凝胶堵漏。（3）化学固壁 水玻璃抗钙能力较差，同时，水玻璃与钙离子、镁离子、三价铁离子等高价阳离子生成沉淀，利用 这一特性，将水玻璃注入裂缝性地层，与相应高价阳离子生成沉淀，封堵裂缝，使裂缝愈合，提高 井壁破裂压力，起到化学固壁的作用。3. 降粘剂作用机理：降粘剂分子通过（静电吸附、配位键吸附）吸附在粘土颗粒端面上，改变端面 带电性质，拆散片架结构，从而降低钻井液结构粘度，达到降粘目的。 【改变端面电性；增强端面水 化膜厚度】降粘剂特点：主要作用于端面，用量少，效果显著。 常用降粘剂：单宁酸钠（ NaT）、磺甲基

26、单宁（ SMT）、铁铬木质素磺酸盐 （FCLS） 等单宁稀释机理：丹宁酸钠苯环上相邻的双酚羟基可通过配位键吸附在粘土颗粒端面，水化基团增加 粘土颗粒的负电荷和水化层厚度，使粘土颗粒端面处的双电层斥力、水化膜厚度增加，拆散和消弱 粘土颗粒间通过端面、端端连接形成的网架结构，降低结构粘度，切力。铁铬盐稀释机理： 铁铬盐在粘土端面形成吸附水化层，消弱粘土颗粒之间的端面、端端连接，消弱或拆散空间网架结 构，使钻井液粘度和切力显著下降；同时，铁铬盐分子在泥页岩上吸附，有抑制起水化分散的作用， 利于井壁稳定，防止泥页岩造浆引起的钻井液粘度和切力上升。4. 降滤失剂作用机理： 降滤失剂吸附在粘土颗粒表面形成

27、吸附溶剂化层， 提高粘土颗粒的水化程度， 增大 电位，提高扩散双电层、水化膜厚度，增大空间位阻效应，粘土难以聚结，保持一定数量细颗 粒，保证钻井液适宜的粘度和致密泥饼的形成， 降低失水量。【水化膜护胶、 静电稳定、 高分子保护】 常见降失水剂：钠羧甲基纤维素（ Na - CMC ）、煤碱剂（ NaC）、磺甲基褐煤 （SMC）、磺甲基酚醛树脂 （ SMP）。钠羧甲基纤维素降失水机理： CMC在钻井液中电离生成长链的多价阴离子，并通过氢键或配位键吸 附在粘土颗粒表面，其水化基团水化增加粘土颗粒表面水化厚度， 电位绝对值增加，负电量增加， 粘土颗粒间静电斥力增大，从而阻止粘土颗粒聚结（护胶） ；同时

28、，通过吸附、桥连等作用， CMC吸 附多个粘土颗粒，形成网状结构，提高粘土颗粒的聚结稳定性，利于保持体系中细颗粒的含量，形 成致密滤饼，降低滤失量。5. 防塌三措施：有效封堵、增强抑制、密度支撑。6. 堵漏剂：纤维状堵漏剂、薄片状堵漏剂、颗粒状堵漏剂。7. 有机高分子絮凝剂作用机理 长链高分子中的吸附基能够与粘土粒子表面氧、氢氧发生氢键吸附，由于高聚物分子链很长，可以 吸附在几个粘土粒子上，使它们桥联在一起。同时，这种吸附了几个粘土颗粒的长链分子相互间通 过共同吸附粘土颗粒彼此互相缠绕在一起，形成絮凝团块。这种絮凝团块容易脱水收缩、密度增高， 从而容易下沉，失去沉降稳定性。第六章水基钻井液1.

29、 造浆率：每吨粘土能配出表观粘度为15mP.s 的钻井液体积。 【 m3/t 】2. 三磺钻井液：以磺化栲胶、磺化褐煤、磺化酚醛树脂为主要处理剂的的钻井液。3. 盐侵和盐水侵导致钻井液粘度、切力先升后降和滤失增大的原因：随钻井液中 浓度的增加，粘土颗粒扩散双电层阳离子数目增加，压缩双电层，扩散双电层厚度 减小， 电位下降，粘土颗粒间静电斥力减小，水化膜厚度变薄，颗粒分散度低，端面、端端连接趋 势增强，产生絮凝结构，导致钻井液粘度、切力和滤失上升。当 浓度达到一定程度时，双电层 被严重压缩，水化膜更薄，粘土颗粒发生面面聚结，严重时发生沉降，分散度明显减低，粘度、切 力达到最大值后变小，失水继续增

30、大。4. 改变粘土分散度机理通过离子交换将钠土转变为钙土， 钙土水化能力弱， 分散度低， 体系分散度明显下降； 本 身为无机絮凝剂，压缩粘土颗粒表面扩散双电层，水化膜变薄， 电位下降，引起粘土晶片面面、端 面聚结，粘土颗粒分散度下降。5. 水泥侵特点： PH 增加，失水增大，粘切先升后降。 石膏侵特点： PH 降低，失水增大，粘切先升后降。6. 钙污染处理 处理原则：除钙（加纯碱） 、护胶（加降失水剂） 、拆结构（加降粘剂） 。 盐侵污处理处理原则：抗盐、护胶、拆结构、换土。7. 石灰钻井液 pH：1112；石膏钻井液 pH： 9.5 10.5 ；氯化钙钻井液 pH：910； 盐水钻井液 pH

31、： 9.5 11.08. 聚合物的主要作用：包被作用、成网能力、降滤失作用、絮凝和选择性絮凝作用、防塌作用、 剪切稀释和紊流减阻作用。9. 选择性絮凝机理：钻屑和劣质粘土颗粒的负电性弱，蒙脱石负电性强，选择性絮凝剂也带负电， 由于静电作用易吸附在钻屑和劣质粘土上，通过桥连作用将颗粒絮凝成团块；而在负电性较强的蒙 脱石颗粒上吸附少，蒙脱土颗粒静电排斥作用较大，不能形成密实团块，桥联作用所形成的空间网 架结构还能提高蒙脱土的稳定性。10. 聚合物降粘机理 降粘剂吸附在带正电荷的端面上，使其转变成带负电荷，同时形成厚的水化层，从而拆散粘土颗粒 间端面、端端连接而形成的结构，放出包裹的自由水，降低体系

32、粘度。11. 聚合物防塌作用 长链聚合物在泥页岩井壁表面发生多点吸附，封堵微裂缝，阻止泥页岩剥落；聚合物浓度较高时， 在泥页岩井壁上形成较为致密的吸附膜，阻止或减缓水进入泥页岩，对泥页岩的水化膨胀有一定抑 制作用。12. 聚合物降滤失作用 钻井液滤失量的大小主要决定与泥饼质量和滤液粘度，降滤失作用主要通过降低泥饼的渗透率来实 现。聚合物降滤失剂通过桥联作用与粘土颗粒形成稳定的空间网架结构，保护体系细颗粒的数量， 在井壁上形成致密的泥饼，从而降低滤失量。13. 高温深井水基钻井液 粘土容量限：钻井液在某一温度下发生胶凝时所对应的最低土量。 【某一温度时，粘土含量低于容量 限，只发生高温增稠；高于

33、容量限时，发生胶凝。 】 高温分散：在高温作用下，钻井液中的粘土颗粒，特别是膨润土颗粒的分散度进一步增加，从而使 颗粒浓度增多、比表面积增大的现象。高温分散原因：（1）高温使粘土矿物片状微粒的热运动加剧，增强水分子渗入粘土晶层间的能力，利于分散；（ 2）粘土颗粒阳离子扩散能力增强，导致扩散双电层增厚，电位下提高，有利于分散。影响高温分散因素：（1）粘土种类；（2）温度及作用时间； （3） pH值；（4）高价无机阴离子。 高温胶凝：当粘土颗粒含量大到某一数值时，钻井液在高温下丧失其流动性而形成凝胶的现象。 高温胶凝预防： （ 1）用抗高温处理剂抑制高温分散； （ 2）钻井液中粘土含量控制在容量限

34、下。 高温降解：高分子有机化合物受高温作用而导致分子链发生断裂的现象。高温交联： 高温作用下， 处理剂分子中存在的各种不饱和键和活性基团促使分子之间发生各种反应， 彼此互相连接，使相对分子质量增大的现象。高温解吸附：在高温条件下，粘土表面吸附的处理剂因分子热运动而脱附的现象。 【使粘土颗粒更加 分散，高温滤失量剧增，流变性失去控制】高温去水化：高温条件下，粘土颗粒表面和处理剂分子中亲水基团的水化能力降低，水化膜变薄， 处理剂护胶能力减弱的现象。不可逆性能变化：高温增稠、高温胶凝、高温固化、高温减稠及上述情况引起的滤失上升、滤饼增 厚；可逆性能变化：高温解吸附、高温去水化及其引起的滤失量、粘度降

35、低。 高温增稠：钻井液在高温条件下，粘度、切力、动切力上升的现象。高温减稠：钻井液中粘土土质较差、含量较低时，高温引起的钻井液滤液粘度降低及固相颗粒热运 动加剧使颗粒间内摩擦作用减弱起主导作用，造成钻井液表观粘度降低的现象。高温固化：发生高温胶凝时，在粘土颗粒相互结合的部位生成了水化硅酸钙，进一步固结成型的现 象。抗高温降粘剂：抗高温降粘剂不仅能有效地拆散钻井液中粘土晶片以端面、端端连接而形成的网架 结构，还能通过高价阳离子的络合作用，有效抑制粘土的高温分散。第七章油基钻井液 【油基钻井液较水基钻井液有更好的热膨胀性和压缩性】1. 基油：柴油、各种低毒矿物油。 要求：基油闪点 82 以上、燃点

36、 93 以上。 苯胺点：等体积的油和苯胺相互溶解时的最低温度。 【苯胺点越高，油中烷烃含量越高，芳烃含量越 低；一般要求柴油苯胺点在 60 以上】2. 乳化剂作用机理（ 1）在油水界面形成具有一定强度的吸附膜； （2）降低油水界面张力； （3）增加外相粘度。3. 温度、压力对油基钻井液流变性的影响（1）温度升高使油包水乳化钻井液表观粘度降低； （ 2）压力升高使其表观粘度增大。 【常温下压力对其表观粘度的影响较大，随温度升高，压力影响逐渐减小，钻深部地层时，温度影 响大于压力影响】第八章钻井液固相控制1. 常用固控设备：振动筛、旋流除砂器、旋流除泥器、离心机等2. 固相粒度分类：（1）粘土：粒

37、径（ 2）泥：粒径（ 3）砂：粒径。3. 加重钻井液用重晶石粒度分布： API 标准，钻井液用重晶石粉的 200 目筛筛余量小于 3%，即至少 97%的重晶石颗粒粒径在以下。第九章复杂井况下的钻井液技术1. 常见井下复杂情况：井漏、井塌、井喷、卡钻等。2. 发生井漏基本条件（ 1）存在正压差； （ 2）存在漏失通道及较大的足够容纳液体的空间；（3）通道开口尺寸大于外来工作液中固相粒径。3. 井壁不稳定现象：井塌、缩径、扩径、压裂。4. 井壁不稳定力学因素（1）钻进坍塌地层时钻井液低于地层坍塌压力的当量钻井液密度；（2）起钻时抽吸作用造成作用于井壁的钻井液压力低于地层坍塌压力；（3）井喷或井漏导

38、致井筒中液柱压力低于地层坍塌压力；（4）钻井液密度过低不能控制岩盐层、含盐膏软泥岩和高含水软泥岩的塑性变形；（5）钻井液密度过高。5. 安全密度窗口：安全钻进过程中钻井液的密度范围。P 破（漏） P 泥 P 地 ，（P 地 P 坍） , P=P 破 P 地P破（漏） P 泥 P 坍 ，（P 坍 P 地 ） , P=P破P 坍（P 既指压力又可代表密度 , 下同 .） P愈大,则钻井愈易、 P愈小,则钻井愈难，若 P P 循环压耗，则无法正常钻进 ,直接表现为漏、 喷、塌、卡等井下复杂与事故。6. 窄安全密度 （压力 ）窗口产生原因：低 P破、低 P漏、低承压能力高 P 塌：高地应力 （ 异常地

39、应力 ） 、高地层倾角、地层岩石的力学性质与强度、地层破碎、泥浆体系 及应用不当；高 P 地：油、气、水层压力高。 可能的解决途径：降低泥浆循环压耗使之小于?P；扩大安全密度窗口 ?P 。7. 扩大安全密度窗口 降低下限：降低所钻地层的坍塌压力；降低所钻油、气、水层的地层流体压力。 提高上限：提高地层破裂压力、漏失压力、承压能力 （ 主要表现为漏失及其防治 ）。8. 、 抑制页岩水化机理（ 1）、 水化能低，被粘土颗粒优先吸附，由于其水化能低，促使晶层间脱水，晶层受到压缩，形成致密构造，有效抑制粘土水化；（ 2） （ ）大小刚好能进入两个氧六角环之间的空间， 失去吸附水化膜时变小，相邻四 面体

40、晶片互相靠近，收缩作用迫使 进入裸露表面自由空间， 通过氢键、配位键将相邻硅酸盐 晶片紧密连接在一起（晶格固定） ，抑制其水化。9. 聚合物稳定页岩的机理【主要靠吸附、包被作用】水溶性聚合物具有极性、能与水分子发生作用的官能团，当页岩与聚合物水溶液接触时聚合物吸附 在粘土颗粒上，若聚合物分子质量足够高，并具有较强的线性展开能力和合适的分子结构，它包被 于粘土颗粒上，抑制其水化分散。并通过桥联作用将多个粘土颗粒连在一起，形成一定的絮凝结构， 阻止页岩分散，保持页岩完整性，促使井壁稳定。10. pH 值越大，体系越分散原因（ 对页岩稳定性影响）pH 值越大， 浓度越大，粘土表面吸附的 越多，表面负

41、电荷越高，阳离子交换容量越大，扩 散双电层、水化膜厚度越厚， 电位越高，空间位阻效应增大，越难聚结，粘土颗粒越分散。 （页 岩易水化膨胀）11. 沥青处理剂防塌机理 在压差作用下，沥青处理剂被挤入地层层理裂隙和孔喉中，在井壁附近形成封堵带，由于沥青具有 疏水性，可有效阻止钻井液滤液进入地层，抑制地层水化，防止井壁坍塌，同时，沥青在井壁形成 一层致密薄膜，阻止钻井液冲蚀井壁，提高井壁稳定性。12. 硅酸盐稳定井壁作用机理（1）硅酸盐在水中可形成胶体、高分子纳米级粒子，这些粒子易进入井壁微小空隙中与钙、镁离子 发生反应，生成硅酸盐沉淀覆盖在岩石表面起封堵作用；（2）进入地层的硅酸根离子在适宜 pH

42、 下变成凝胶，形成三维凝胶网络，封堵地层孔喉与裂缝；（3）温度适宜时，硅酸盐硅醇基与粘土矿物铝醇基发生缩合，产生胶结性物质，将粘土颗粒结合成 牢固整体，封固井壁。13. 聚合醇稳定泥页岩作用机理 浊点：某些聚合物常温下溶于水，随温度的升高溶解度下降，达到某一温度时形成浊状微乳液而不 再溶解（分相） ，此温度即为浊点。当井底循环温度高于聚合醇浊点时，聚合醇发生相分离，封堵泥页岩孔喉，阻止钻井液滤液进入地 层，使钻井液与泥页岩之间被隔离，起到稳定井壁的作用，同时，聚合醇在泥页岩表面发生强烈吸 附，形成吸附层，阻止泥页岩水化膨胀和分散，稳定井壁。14. 压差卡钻： 钻具在子井中静止时， 在钻井液与地层空隙压力之间压差作用下紧压在井壁泥饼上导 致卡钻。15 沉砂卡钻：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 钻井液中悬浮的钻屑和重晶石沉淀，埋住井底一段井眼而造成卡钻。此资料仅供参考，以自己复习为准，三道计算题型考其二，请自己把握，在此省略 以书为准