钻探技能知识试题库2

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1、江西省煤田地质局钻探技能知识竞赛复习题二（钻井液部分）一、概念与术语 共15 题1、阳离子交换容量 【一种离子从粘土颗粒中置换出带相同电荷等量等大小，一般用 mcq/100g】2、同晶置换 【在不改变晶格构架的情况下，硅氧四面体中的硅被低价铝离子或铁离子所置换，铝氧八面体中的铝被低价镁离子所置换。】3、 造浆率【配得表观粘度为15mPas的泥浆是每吨粘土所造浆的立方数】4、 取代度【高分子纤维素链节中三个羟基被钠羧甲基取代的程度】5、 剪切稀释作用【泥浆的表观粘度随剪切速率的增加而降低的现象】6、触变性 【浆静止时粘土颗粒之间互相吸附而形成结构，当外加一定切力使泥浆流动 时，结构拆散，流动性增

2、加，此种特性称为泥浆触变性。】7、失水造壁性 【在井中液体压力差的作用下，泥浆中的自由水通过井壁孔隙或裂隙 向地层中渗透，称为泥浆的失水。失水的同时，泥浆中的固相颗粒附着在井壁上形成泥皮（泥 饼），称为失水造壁性。】8、充气钻井液 【气体分散在钻井液中形成的稳定分散体系称做充气钻井液】9、聚结稳定性 【泥浆中的固相颗粒是否容易自动聚结变大，降低其分散度的特性】10、塑性粘度 【反映流体在层流下达到动平衡时，固相颗粒之间、固相颗粒与液相之 间以及液相内部内摩擦力的大小。】11、压差卡钻 【压差卡钻是指钻具在井中静止时，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。】12

3、、 循环阻力损失 【钻井液在循环流动过程中，流经地面管路、钻杆、孔底钻具、钻 头和环状间隙时，形成一定的水力损失或称为压力损失，也可称为压降。】13、 水解度【聚丙烯酰胺发生水解反应后产物中的丙稀酸单元和丙稀酰单元的总和与 原料的总结构单元数之比。】14、 不分散低固相泥浆 【指泥浆中固相含量不超过泥浆重量的 4，不分散指，粘土 颗粒由于高聚物的存在而聚合变粗，高聚物对泥浆中的岩屑起絮凝作用，不使其分散，便于 机械除去。】15、 沉降稳定性【指在重力作用下泥浆中的固体颗粒是否容易下沉的特性】二、简答题 共14 题1. 确定钻井液循环泵量应考虑哪些因素？ 【（1）根据岩屑的上返速度确定；（2）根

4、据循环液中岩屑的含量不超过某一定制确定。】2. 常用的泥浆无机处理剂有哪些？ 【（1）纯碱：调节pH； （2）烧碱：调节 pH； （3）钙盐：提供钙离子、胶凝堵漏、配制化学处理剂；（4）氯化钠：配制盐水泥浆；（5） 氯化钾：提供钾离子；（6）硅酸钠：抑制泥页岩水化膨胀、胶凝堵漏、沉淀钻井液中部分钙离子和镁离子；（7）六偏磷酸钠：作为分散剂或降粘剂；（8）硫酸钡：泥浆加重剂；（9）石 灰石：加重剂、暂堵剂；（10）其它处理剂：石墨（改善润滑性）等。3.影响泥浆失水量的因素有那些？【单位渗滤面积的滤失量（Vf）与泥皮透CA率K、固相含量因素（1）、滤失压差厶P、渗滤时间t等因素的平方根成正比；与滤

5、液 C粘度的平方根成反比。4、常用的泥浆有机处理剂有哪些？【降失水剂：NaCMC,磺化褐煤；稀释剂：丹宁类高聚物，腐植酸；絮凝剂：聚丙 稀酰胺；提粘剂：CMC,胍尔胶；抑制页岩水化：聚丙稀酰胺。】5、如何测定泥浆含砂量？ 【（1）在玻璃量筒内加入泥浆（20 毫升或 40 毫升）， 再加入适量水不超过 160 毫升，用手指盖住筒口，摇匀，倒入过滤筒内，边倒边用水冲洗， 直到泥浆冲洗干净，网上仅有砂子为止。（2）将漏斗放在玻璃量筒上，过滤筒倒置在漏斗上，用水把砂子冲入玻璃量筒内，等 砂子沉淀到底部细管后，读出含砂量体积，计算出砂子体积的百分含量。】6、 有机处理剂在泥浆中有哪些作用？【1）降失水作

6、用；（2）稀释作用；（3） 絮凝作用；（4）增粘作用；（5）抑制页岩水化；（6）流型调节作用。】7、 如何根据所要求的泥浆密度计算粘土粉的加量？【配制 1m3 体积的泥 浆所需粘土重量 q 按以下过程推导计算：X 10 0 0Y ( -1 )1231 一九13式中：11粘土的比重，2.62.8； 1 2泥浆的比重；1 3水的比重.】8、钻孔护壁堵漏对水泥浆性能要求的特点是什么？ 【（1）好的流动性；（2） 快干早凝；（3）后期强度要求不高】9. 如何测定泥浆的固相含量？ 【对泥浆中固相含量的测定，一般采用“蒸馏原 理”取一定量（20m 1）泥浆，置于蒸馏管内，用电加热高温将其蒸干，水蒸气则进入

7、冷凝 器，用量筒收集冷凝的液相，然后称出干涸在蒸馏器中的固相的重量，读出量筒中液相的体 积，计算泥浆中的固相含量，其单位为重量或体积百分比。】10、论述不分散低固相聚合物钻井液能显著提高钻速的原因 【聚合物钻井液固相含量低，亚微米粒子比例小，剪切稀释性好，卡森极限粘度低，悬浮携带钻屑能力强，洗井效果好，这些优良性能都有利于提高机械钻速。】11、简述造浆粘土质量评价的方法 【评价造浆膨润土优劣的测试项目包括：（1） 蒙脱石含量；（2）胶质价和膨胀倍数；（3）阳离子交换容量、盐基总量和盐基分量；（4）可 溶性盐含量；（ 5）造浆率；（ 6）流变特性和失水特性。】12、为什么钻井作业要求钻井液具有良

8、好的剪切稀释性？【环形空间：卩低，n大，有利于携带钻屑；钻头水眼：卩大，n 小,有利 于水力破岩】13、举例分析说明钻井液降粘剂的作用机理【降粘剂可吸附在粘土颗粒带正电荷的边缘上，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以“端面”、 “端端”连接而形成的结构，放出包裹着的自 由水，降低体系的粘度与粘土争夺吸附基团，可有效地拆散粘土与聚合物间的结构，同时能使聚合物形态收缩，减弱聚合物分子间的相互作用，从而具有明显的降粘作用】14、分析解释淡水钻井液受盐侵后的主要性能变化规律及其机理【粘度、切力先增加后减小；失水一直增大。随着进入钻井液的Na+浓度不断增大， 从而压缩双电层，扩

9、散层厚度减小，E电位下降，粘土颗粒问的静电斥力减小，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、切力和滤失量均逐渐上升。此时如不及时处理，钻井液的稳 定性将完全丧失。当 NaCl 浓度在 3左右时，分散钻井液的粘度和切力分别达到最大 值。】三、填空题 共14 题1. 钻井液的主要功能有（）、（）、（）、（）、（）、（）和（）等。 【携带和悬浮 岩屑、稳定井壁和平衡地层、冷却和润滑钻头钻具、传涕水功率、传递井下信息，及时发 现油气显示和高低压地层、悬浮加重剂、套管和钻具等、保护油气戻等。2. 粘土矿物基本构造单兀有（）和（）两种。【硅

10、氧四面体和一层铝氧八面体两 种】3. 常见的粘土矿物有（）、（）和（）。【蒙脱石、伊利石和高岭石】4. 一般来说，钻井液处于（、状态时，携岩效果较好，当动塑比T0/np越（） 或流性指数n越Q,越有利于提高携岩效率，一般要求T0/np的比值为（）Pa/mPa-so【平板型层流状态时，对携岩效果较好，当动塑比t o/n越大或流性指数n越小，越有利0 p于提高携岩效率，一般要求T o/n的比值为0.36-0.48 Pa/mPa-s。】0 p5. 现场钻井液常用四级固相控制设备指（）、（）、（）、（）。【振动筛、旋流除 砂器、旋流除泥器和离心机】6. 井壁不稳定的三种基本类型是指（）、（）、（）。【

11、坍塌、缩径和地层压裂。】7. 盐水钻井液的三种基本类型是（）、（）和（）。 【欠饱和盐水钻井液、饱和 盐水钻井液和海水钻井液】&井内钻井液的滤失有三种：（）、（）和（）。【静滤失、动滤失和瞬时滤失】9. CMC的两个主要性能指标是：（）和（）。【取代度和聚合度。】10. 在钻井液中，NaOH用做剂，重晶石做剂，FC1S用做剂，LV-CMC 用做（）剂。【NaOH用做pH调节剂，重晶石做加重剂,FC1S用做稀释剂,LV-CMC用做降滤失剂。】11. 粘土矿物1： 1型基本结构层由（）和（）组成。【1型基本结构戻由一层硅 氧四面体和一戻铝氧八面体组成】12. 按分散介质分，钻井液可以分为（）、（）

12、和（）等。【钻井液可以分为水基钻井液、油基钻井液和气基钻井液等。】13. 一般来说，要求钻井液滤失量要泥饼要（）而（）【要求钻井液滤失 量要小、泥饼要薄而致密 o】14. 钻井液降滤失剂按材料来源分主要有（）、（）、（）、（）和（、等【腐植酸类、纤维素类、丙烯酸类、淀粉类和树脂类。】四、论述题 共 7题1、分析粘土矿物的构造特点，比较说明蒙脱石和高岭石的造浆能力 【（1）高岭石矿物晶胞是由一层硅氧四面体和一层铝氧八面体组成，故称为 1:1 型 粘土矿物，高岭石重叠的晶胞之间是氢氧层与氧层相对，形成结合力较强的氢键，因而晶胞 间联结紧密，不易分散。高岭石矿物晶体结构比较稳定，即晶格内部几乎不存在

13、同晶置换现 象，仅有表层OH-的电离和晶体侧面断键才造成少量的电荷不平衡，因而其负电性较小。 由于负电性很小，致使这种粘土矿物吸附阳离子的能力低，所以水化等“活性”效果差。由上可知，高岭石矿物由于晶胞间连接紧密，可交换的阳离子少，故水分子不易进入晶 胞之间，因而不易膨胀水化，造浆率低，每吨粘土造浆量低于3m3。同时因可交换的阳离子 量少，粘土接受处理的能力差，不易改性或用化学处理剂调节泥浆性能。因此，高岭石不是 好的造浆粘土。（2）由于蒙脱石矿物的晶胞是由两层硅氧四面体和一层铝氧八面体组成，故称为 2:1 型作用力是弱的分子间力。因而晶胞间联结不紧密，易分散微小颗粒，甚至可以分离至一个 晶胞的

14、厚度，一般小于lym的颗粒达50%以上。从形状上看，晶胞片的长度往往为其厚度 的几十倍，是薄片状的颗粒。蒙脱石矿物晶体构造的另一特点是同晶置换现象很多，即铝氧 八面体中的铝被镁、铁、锌等所置换，置换量可达2035%。硅氧四面体中的硅也可被铝 所置换，置换量较小，一般小于 5%。因此，蒙脱石晶胞带较多的负电荷，其阳离子交换容 量大。】2、论述在水敏性地层中如何用钻井液保护孔壁 【在粘土、泥页岩等水敏性地层中钻进，突出问题之一是钻井井壁的遇水膨胀、缩径， 甚至流散、垮孔。其原因是粘土、泥页岩中存在着大量的粘土矿物，尤其是蒙脱石粘土矿物 的存在，使井壁粘土接触到钻井液中的水时，即发生粘土的吸水、膨胀

15、、分散。这样的地层 又称之为水敏性地层。显然，对于水敏性地层，应尽量减少钻井液对地层的渗水，也就是降低泥浆的失水量以 及增强井壁岩土的抗水敏性，抑制分散是最为关键的问题。从第三节对泥浆失水量影响因素 的分析和第二节对岩土的水化性分析可以归纳出针对水敏性地层配制泥浆时的几个要点。（1）选优质土。由于水化效果好，粘土颗粒吸附了较厚的水化膜，泥浆体系中的自由 水量大大减少，所以优质土泥浆的失水量远低于劣质土的。（2）采取“粗分散”方法。使粘土颗粒适度絮凝，而非高度分散，从而使井壁岩土的 分散性减弱，保持一定的稳定性。（3）添加降失水剂。 Na-CMC、 PAM 等降失水剂通过增加水化膜厚度，增大渗透阻力、 井壁网架隔膜作用，可使失水量明显减少。（4）提高基液粘度。泥浆中的“自由水”实际上是滤向地层的基液，其粘度愈高，向 地层中渗滤的速率就愈低。（5）调整泥浆比重，平衡地层压力。井眼中液体压力与地层中流体的压力差是泥浆失 水的动力，尽可能减少压力差，维持平衡钻进是降失水的有效措施。（6）利用特殊离子对地层的“钝化”作用。一些特殊离子的嵌合作用可以加强粘土颗 粒之间的结合力，从而使井壁稳定性提高。（7）利用大分子链网在井壁上的隔膜作用。泥浆中的大分子物质相互桥接，滤余后附 着在井壁上形成阻碍自由水继续向地层渗漏的隔膜。（8）