石大020109钻井液工艺原理期末复习题.docx

钻井液工艺原理课程综合复习资料一、判断题1.溶液的PH愈大则酸性愈强。2.大多数钻井液属于非牛顿液体。3.在任何时候泥浆的失水吊:越小越好。4.钻井过程中最主要的污染物是钻屑。5.泥浆中加入磺化沥青来提高防塌能力，其防塌机理主要是通过增加液相粘度来实现的。6.100磅等于50公斤。7.适用无固相聚合物钻井液可达到最高的钻速。8.MMH正电胶钻井液具有固液双重特性，静止瞬间即成固体，加很小的力即可流动。9.对于高温深井水基钻井液须严格控制粘土的含量。10.对区域探井和预探井的钻井液可混入原油和柴油。11.生产井对钻井液的要求是保护好油气层和提高钻速。12.钻表层用的钻井液必须提前24-48h配制，以保证钻井液性能均匀稳定。13.钻表层时，如果邻井资料有"防塌"，"防漏"提示，要用清水开钻。14.当井中液柱压力大于地层坍塌压力时，会发生井塌。15.地层中含有石膏，氯化钠和芒硝等无机盐时，会促使地层发生吸水膨胀。16.盐水钻井液中的滤液对油气层的损害较轻。17.分散钻井液是油气钻井中最早使用，并且适用时间相当长的-类油基钻井液。18.钻井液中氧的存在没有什么影响。19.钻屑不易在盐水中水化分散.20.Ca2+抑制粘土的水化分散，任何时候都要将它除去，是有害离子。二、单选题1、在水中易膨胀分散的粘土矿物是（）。A.高岭石B.云母C.蒙脱石D.绿泥石2、泥浆10秒和IO分钟静切力是电动旋转粘度计以3转/分转动时刻度盘指针的（）。A.最大读数B.最小读数C.稳定后的读数3、泥浆含砂量是指大于74微米的颗粒在泥浆中的体积百分数，因此测试时需用O目数的过滤网过滤泥浆样。4.油基钻井液的应用受到一定的限制，其主要原因是（MA不能抗高温B不能提高钻速C配制成本较高，使用时会对环境造成一定污染D不能抗钙污染5.有机硅防塌钻井液具有防塌性强，润滑防卡性好，粘土容量大，抗岩屑污染能力强，抗温性好，但体系抗O能力相对较弱。A盐B钙C温度D盐、钙6、下列不属于聚合物钻井液的优点的是（）.A对油气层的损害程度较小B对钻头的损害程度较小C有利于提高钻速D有利于保持井壁稳定7、钻井作业中最重要的固相控制设备是（）.A.除泥器B.除砂器C.振动筛D.离心机8、钻井液密度越高，机械钻速越（）。A.高B.低C.不影响9.钻井液密度随钻井液中O的增加而增大。A.固相含量B.液相体积C.粘度DpH值10.降低钻井液密度的方法是（）。A稀释法、除气法B机械法、除泡法C除气法、絮凝法D机械法、稀释法II.钻屑称为无用固相，在钻井液中，应通过各种固控措施尽量减少钻屑的含量，膨润土的用量也应以够用为度，不宜过大，否则会O。A造成钻井液粘切过高，还会严重影响机械钻速B不影响钻井液的携岩能力C不影响钻井液的失水性D不影响钻井液的固相含量12.在钻井液中膨润土是最常用的配浆材料，它主要起O作用。A降粘切，升滤失和造壁B降粘切，降滤失和造壁C提粘切，降滤失和造壁D提粘切，升滤失和造壁13.某油基泥浆固相测定的结果是固相20%,含油56%,含水24%,则此泥浆的油水比是：A.56/24B.70/30C.80/20D.76/2414.API标准下的HTHP失水测定压力和时间（）。A.0.7MPa,30minB.7MPa,30minC.3.5MPa,l5minD.3.5MPa,30min15.般情况下钻井液成本只占钻井总成本的（）.A.2%5%B.7%10%C.20%30%D.8O%9O%16.低固相钻井液若使用宾汉模式，其动塑比值一般应保持在OPamPas.A.0.48B.1.0C.4.8D.2.1017.标准API滤失量测定的压力要求是（）.A.686kPaB.7MPaC.100PaD.100kPa18.钻井液的APl滤失量是在O条件下测得的.A.1034.25Pa,常温B.0.689Mpa,150,CC.0.689Mpa,常温D.1034.25P150*C19.钻井液中固相含量越低越好，一般控制在O左右。A.l%B.3%C.5%D.7%20.钻井要求钻井液含砂量越少越好，一般控制在O以下。A.0.2%B.0.3%C.0.7%D.0.9%21.滤失最是指钻井液在一定压差下，通过直径为75mm的过滤面积滤纸经（）后钻井液滤失的水量.A.I5minB.15sC.30minD.30s22.马氏漏斗粘度计的计量单位是（）。A.sB.mPasC.cPD.无计量单位23.直读式旋转粘度计算公式中PVYPAVGlOs各代表（）。A.动切力、塑性粘度、表观粘度、静切力 C.塑性粘度、动切力' 表观粘度、静切力 24.筛选法含砂仪晒网为（）目.A.I00 B.150 C.200B.表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力D.静切力、塑性粘度、动切力、表观粘度D.25025.用幕律模型的"n"值可以判别流体的流型,等于I的流体为OaA.牛顿流体B.假塑性流体C.膨胀性流体26.下列哪种基团叫酰股基？A.-C0NH2B.-CHC.-S03HD.-CH20H27.抗高温泥浆材料一般含有哪个基团？A.-S03HB.-CH20HC.-C0NH2D.-COOH28.粘土的化学成分主要是（）。A.SiO2,Fe2O3,H2OB.MgO、A12O3、H2OC.K20,A12O3、H2OD.SiO2、AI2O3、H2O29.当向马氏漏斗注入1500ml纯水时，流出946ml纯水的时间为O。30.粘土的粒径范围是（）。A.2-44mB.44-74mC.<2m三、多选题1、常见的流体有O。A牛顿流体B塑性流体C假塑性流体D膨胀流体2、保护油气层的水基钻井液最好选用O钻井液。A.多固相B.混油C.低固相D、低密度E、无固相聚合物3、钻井液与油气层岩石不配伍造成的损害有（）。A.水敏性损害B.碱敏性损害C.酸敏性损害D.油气层岩石润湿翻转造成的损害E.提高泥岩抑制性损害4、容易发生井漏的地层是O。A.粗粒的渗透性地层B.溶洞性岩层或裂缝连通的岩层C.天然破裂的或容易破裂的地层D.储层5,使流体开始流动的最低剪切应力，在钻井液流体参数中可称为（）。A.动切力B.静切力C.屈服值D.凝胶强度6.选择蒙脱石作钻井液配浆土的原因是（）。A蒙脱土为2:1型粘土矿物，晶层之间以分子间力联结，较弱B蒙脱土晶格取代强，阳离子交换容量大C蒙脱石在水中易水化膨胀、分散，造浆率高D蒙脱士抗盐膏污染能力强7、请指出不是密度单位的符号OA.g/cm3B.ppbC.ppmD.Ib/gal8、下列物资中哪些用于亚甲基兰吸附容量的测定？A.H20B.H2O2C.H2SO4D.HCl9、钻井液的PH值一般保持在810之间是为了（MA增加钻井液中粘土的分散程度B适当控制Ca2+、Mg2+等离子的存在状态C减轻钻具腐蚀，铁的活性比氢强，容易与氢离子发生反应造成腐蚀D一些处理剂的要求，在弱碱性状态才能充分发挥作用10、下列处理剂中哪种能用来控制泥浆的PH值？A.NaOHB.CaCI2C.Na2CO3D.CaO四、填空题1.密度1.30gcm3的泥浆160方,将其加重到l58g/cm3,需要重晶石O吨.2.密度L50gcm3的泥浆100方，用1.02g/cn?的海水降密度到1.30gkn?,需加海水O方。3.现有密度L35g/cm3的循环泥浆150方，如果用储备的1.85g/c?重泥浆调节循环泥浆密度到l.5gcm并且保持循环泥浆体积不变，只能加重泥浆（）方。4.水泥污染物产生的溶解Ca2+离子可以同阴离子聚合物分子链上的几个基团作用，使聚合物泥浆的粘度O。5.如果密度L35g/cm3的泥浆在2000米深克井中循环时的环空压降是3MPa,此时泥浆的当量循环密度为（）。6.一般来说，钻井液处于O状态时，对携岩效果较好；动塑比0p越O或流性指数n越（）,越有利于提高携岩效率。7.如果泥浆的Pf=Mf,泥浆碱度是由（提供的。8.滴定2亳升泥浆滤液用掉0.282N的AgNO3溶液5.4毫升，泥浆滤液的C含量为O。9.做MBT试验时，为了消除泥浆中其它有机物的干扰，一般要加入浓度3%的H2O2（）亳升和5N的硫酸0.5亳升并缓慢煮沸10分钟。10.己知井深3000米处的地层压力为500kg/cn?,平衡地层所需的泥浆密度为Ogcm五、名词解释1、粘土晶格取代2.滤失3.粘土高温分散作用4.塑性粘度5.钻井液絮凝剂6.动切力7.粘土的吸附性9.钻井液高温增稠作用10.钻井液碱度六、问答题1.我国的钻井液处理剂按其功能是如何分类的？试写出常见的降滤失剂、增粘剂和降粘剂各三种。2.简述聚合物钻井液的特点。3.钻井液滤失量过大，滤饼厚而虚，会给钻井带来哪些问题？4.简述钻井液滤失量的影响因素及其调整.5.简述钻井液塑性粘度的影响因素及其调整。6.钻井液宾汉流变模式及其相应流变参数的物理化学含义与调整？7.提高钻井液切力的方法是什么？8.简述纯碱在钻井液中的作用。9.画出扩散双电层的斯特恩模型及电势变化。10.钻井液通常使用哪些PH值控制剂？对比一下它们的特点。七、论述题1.简述伊利石和蒙脱石在晶体结构、带电性以及水化特性方面的区别？2.举例说明钻井液降滤失剂的作用机理？八、计算题1.使用高温高压滤失仪测得1.0min滤失量为6.5ml,7.5min滤失量为14.2ml。试确定这种钻井液在高温高压条件F的瞬时滤失量和HTHP滤失量？2.使用Fann35A型旋转粘度计，测得某种钻井液的0=38,仇oo=28试求该钻井液的表观粘度、塑性粘度、动切力、流性指数和稠度系数.3.使用重晶石将80?密度为1.l2g/cn的钻井液加重至密度为1.34g/cnf,如最终体积无限制,试求重晶石的用量。4.使用高温高压滤失仪测得1.0min滤失量为5.5mL,7.5min滤失量为13.2mL。试确定这种钻井液在高温高压条件下的瞬时滤失量和HPHT滤失量？5.用旋转粘度计测得包co=35,仇00=23,试计算钻井液的下列流变参数：表观粘度闽、塑性粘度Pp、动切力而、流性指数n、稠度系数K综合复习资料参考答案一、判断题题号12345678910答案XXXXX题号11121314151617181920答案XXXXXXX二、单选题题号I2345678910答案CABCDBCBAD题号Il121314151617181920答案ACBDBAACCB题号21222324252627282930答案CACCAAADDC三、多选题也号12345678910绊案ABCDCDEABCDABCBDABCBCABCABCDACD四、填空题1.答案：71.82.答案：71.4泵答案：案4.答案：降低5.答案:1.50gcm'6.答案：平板型层流，大，小7.答案：CO32-8.答案：27000ppm9,：答案：案五、名词解释I、答案：粘土矿物晶体片中硅氧四面体和（或）铝氧八面体片中的硅原子和（或）铝原子被同号低价离子所取代，而晶体结构保持不变的现象。2.答案：在压差作用下钻井液向地层中渗透的现象。3.答案：在一定温度范围内，升高温度使得粘土分散能力增加。4.答案：在层流条件下，剪切应力与剪切速率成线性关系时的斜率值。计量单位为"mPa.s"。5.答案：起絮凝作用的钻井液处理剂。6.答案：指钻井液在层流流动是形成结构的能力。7.答案：指粘土中的物质在两相界面上自动浓集（界面浓度大于内部浓度）的现象。8.答案：在一定条件下，粘土矿物颗粒在水中发生连结的性质。9.答案：升高温度导致钻井液表观粘度上升。10.答案：滴定ImL样品（钻井液滤液）所需0.0Imol/L（标准）H2SO4（硫酸）的亳升数。六、问答题1.答：我国的钻井液处理剂按其功能共分为以下16类，即（1）降滤失剂:（2）增粘剂；（3）乳化剂使油水乳化产生乳状液：（4）页岩抑制剂；（5）堵漏剂；（6）降粘剂；（7）缓蚀剂；（8）粘土类;（9）润滑剂；（10）加重剂；（11）杀菌剂；（12）消泡剂；（13）泡沫剂；（14）絮凝剂；（15）解卡剂：（16）其它类等。常用的降滤失剂有：钠我甲基纤维素CMC横甲基褐煤SMC；水解聚丙烯晴；PAC系列；横甲基酚醛树脂SMP-1,SMP-2,按甲基淀粉（CMS）常用的降粘剂有：横甲基单宁SMT；铁辂木质素磺酸盐FCLS；X-40系列降粘剂；XY-27:SSMA常用的增粘剂有：XC生物聚合物；HEC羟乙基纤维素2.答：与其它水基钻井液相比，聚合物钻井液具有以下特点：固相含量低，且亚微米粒子所占比例也低；具有良好的流变性，主要表现为较强的剪切稀释性和适宜的流型；钻井速度高:稳定井壁的能力较强，井径比较规则；油气层损害小，有利于发现和保护产层；可防止井漏并能用来堵漏；钻井成本低3.答：（1）易造成地层孔隙堵塞损坏油气层，滤液大量进入油气层，会引起油气层的渗透率等物性变化，降低产能；（2）滤饼在井壁堆积太厚，环空间隙变小，泵压升高；（3）易引起泥包钻头，下钻遇阻、遇卡或堵死水眼；（4）在高渗透地层易造成较厚的滤饼而引起阻卡，甚至发生压差卡钻：（5）电测不顺利，并且由于钻井液滤液进入地层较深，水侵半径增大，若超过测井仪所测范围，其结果是电测解释不准确而易漏掉油气层；（6）对松软地层，易泡垮易塌地层，会形成不规则井眼，引起井漏等4.答案：影响因素（滤失）时间、压差、滤液的粘度和温度、固相含量、泥饼的压实性和渗透性。钻井液静滤失方程：Y调整：滤失量太大时加入降滤失剂或高聚物提高滤液粘度、护胶.5.答案：影响因素a.钻井液塑性粘度是指钻井液内部由于机械内摩擦引起的那部分粘度，它的主耍影响因素有钻井液总固相含量、固相分散度、有机增粘剂以及温度等.b.影响规律为：固相含最增加，钻井液塑性粘度升高；固相分散度越大，塑性粘度越大；有机增粘剂含量越高，钻井液粘度也越大；温度升高，粘度下降。（写出a、b之一者均可得分）加水稀释调整：塑性粘度太高:除去固相机械法，振动筛 除砂器 除泥器 离心机化学絮凝剂塑性粘度太低：增加膨润土含量，增加高聚物含量。6.答：宾汉塑性流体的流变方程表示为:S=SO+LpC式中：LP）塑性黏度;SO）屈服值。塑性黏度和屈服值是用来表示宾汉塑性流体流变性的两个流变参数，其计算公式为:1.p=H600-H300(I)S0=0.5ll(H300-Lp)(2)塑性流体表观黏度又称有效黏度，公式为:1.a=（IH600宾汉塑性模式的两个流变参数，塑性黏度和屈服值均有较明确的物理意义，它们分别反映了钻井液在层流流动时的黏度大小和网架结构的强弱，所以在钻井液设计中，要确定其合理范围.7.答：提高钻井液中固体颗粒含量。提高粘土颗粒分散度。加入适当电解质（如NaCkCaCI2、石灰等）。加入水溶性高分子化合物。8.答：纯碱在水中容易电离和水解。其中电离和一级水解较强，所以纯碱水溶液中主要存在Na+,CO32,HCo3和OH-离子。纯碱能用过离子交换和沉淀作用使钙粘土变为钠粘土，可有效地改善粘土的水化分散性能，因此加入适最纯碱可使新浆的滤失最卜降，粘度，切力增大。9.画出扩散双电层的斯特恩模型及电势变化。10.答：添加适量的烧碱等无机处理剂提高PH值。烧碱易溶于水，溶解时放出大量的热，溶解度随温度升高而增大，水溶液呈强碱性。使用酸式焦磷酸钠，CaSO4或CaCE等无机处理剂降低PH值。焦磷酸钠外观无色玻璃状固体，有较强的吸湿性，易溶于水，在温水中溶解较快，溶解度随温度升高而增大.硫酸钙常温卜溶解度较低，40以前溶解度随温度升高而增大，40以后随温度升高而降低，吸湿后结成硬块。氯化钙,外观无色斜方晶体，易潮解，易溶于水，溶解度随温度升高而增大。七、论述题1.答：伊利石：三层型粘土矿物，其晶体构造和蒙脱石类似，基本结构层有2个硅氧四面体和I个铝氧八面体片组成的，属于2:1层型粘土矿物。主要区别在于晶格取代作用多发生在四面体中，铝原子取代四面体的硅.晶格取代作用可以发生在八面体中，典型的是Mg2+和Fe?+取代AF+,其晶胞平均负电荷比蒙脱石高，产生的负电荷主要由K，来平衡。伊利石的晶格不易膨胀，水不易进入晶层之间，在其每个粘土颗粒的外表面却能发生离子交换.因此，其水化作用仅限于外表面，水化膨胀时，它的体积增加的程度比蒙脱石小的多。蒙脱石：基本结构层是有2个硅氧四面体和1个铝氧八面体片组成的，属于2:1层型粘土矿物。在这个基本结构层中，所有硅氧四面体的顶氧均指向铝氧八面体。铝氧四面体片与铝氧八面体片通过共用氧原子联结在一起。蒙脱石晶层上下皆为氧原子，各晶层之间以分子间力连接，连接力弱，水分子易进入晶层之间，引起晶格膨胀，更重要的是由于晶格取代作用，蒙脱石带有较多的负电荷,于是能吸附等电量的阳离子。由于在蒙脱石结构中，晶层的两面全部由氧原子组成，晶层间的作用力为分子间力（不存在氢键），联结松散，水易于进入其中，另一个方面由于蒙脱石有大量的晶格取代，在晶体表面结合了大量可交换阳离子，水进入晶层后，这些可交换阳离子在水中解离，形成扩散双电层，使晶层表面带负点而互相排斥。2.答：（D纤维素类：钠羟甲基纤维素，即CMC。CMC在钻井液中电离生成长链的多价阴离子。其分子链上的羟基和酸氧基为吸附基团，而羟钠基为水化基团。羟基和能氧基通过与粘土颗粒表面上的氧形成氢键或与粘土颗粒断键边缘上的A1"之间形成配位键使CMC能吸附在粘土上,而多个羟钠基通过水化使粘土颗粒表面水化膜变厚，粘土颗粒表面电位的绝对值升高，负电量增加，从而阻止粘土颗粒之间因碰撞而聚结成大颗粒，并且多个粘土细颗粒会同时吸附在CMC的一条分子链上，形成布满整个体系的混合网状结构，从而提高了粘土颗粒的聚结稳定性，有利于保持钻井液中细颗粒的含量，形成致密的滤饼，降低滤失量。此外，具有高粘度和弹性的吸附水化层对泥饼的堵孔作用和CMC溶液的高粘度也在一定程度上起降滤失的作用（2）腐植酸类：褐煤碱液，含有多种官能团的阴离子型大分子腐植酸钠吸附在粘土颗粒表面形成吸附水化层，同时提高粘土颗粒的电位，因为增大颗粒聚结的机械阻力和静电斥力，提高钻井液的聚结稳定性，使其中的粘土颗粒保持多级分散状态，并有相对较多的细颗粒，所以能形成致密的泥饼，此外，粘土颗粒上的吸附水化膜具有堵孔作用，使泥饼更加致密。腐植酸类还包括：硝基腐植酸钠，脩腐植酸，横甲基褐煤。（3）丙烯酸类聚合物：水解聚丙烯月青，可以看做是丙烯酸钠，丙烯酰胺和丙烯懵的三元共聚物。它处理钻井液的性能，主要取决于聚合度和分子中的羟钠基与酰胺基之比。聚合度高时，降滤失性能比较强，增强钻井液的粘度和切力，聚合物低时，降滤失和降粘减弱。丙烯酸类聚合物还包括：PAC系列产品，丙烯酸盐SK系列产品。（4）树脂类：磺甲基酚醛树脂，磺化木质素横甲基酚醛树脂缩合物，横化褐煤树脂。（5）淀粉类：羟甲基淀粉，羟丙基淀粉，抗温淀粉。上述5类钻井液降滤失剂主要通过下列机理起降低钻井液滤失量的作用：（1）增粘机理，上述5类钻井液降滤失剂都是水溶性高分子，它们溶在钻井液中可提高钻井液的粘度。(2)吸附机理，上述5类钻井液降滤失剂都可通过氢键吸附在粘土颗粒表面，使粘土颗粒表面的负电性增加和水化层加厚，提高了粘土颗粒的聚结稳定性，使粘土颗粒保持较小的粒度并有合理的粒度大小分布，这样可产生薄而韧、结构致密的优质灌饼，降低滤饼的渗透率.(3)捕集机理，捕集是指高分子的无规线团通过架桥而滞留在孔隙中的现象。上述5类钻井液降滤失剂都是高分子，它们由许多不同相对分子质最的物质组成。这些物质在水中蜷曲成大小不同的无规线团.当这些无规线团的立径符合在滤饼孔隙中捕集的条件时，就被滞留在滤饼的孔隙中，降低滤饼的渗透率，减少钻井液的滤失量。(4)物理堵塞机理，对于de大于dp的高分子无规线团，虽然它们不能进入滤饼的孔隙，但可通过封堵滤饼孔隙的入口而起到减少钻井液滤失量的作用。八、计算题1.解：使用该仪器时的瞬时滤失量可由两点式克线方程求得，即Vsp=6.5-(14.2-6.5)/(7.505-l0'5)l05=2.07ml由于VSP不可忽略。30min的滤失量为：V3o=2(V7.5Vsp)+Kp=2(14.52.07)+2.07=26.33ml考滤面积因素之后，可以确定在高温高压条件下测得该钻井液的瞬时滤失量为4.14ml,HTHP滤失量为52.66ml2.解：将测得的刻度盘读数分别代入有关公式，可求得：S=0.5*38=l9(mPas)P=38-28=10(mPas)=0.511(P)=O.511X(28-10)=9.20(Pa)=3.322Ig()=3.322Ig(3828)=0.44K=(0.5ll)511=(0.511×28)/511044=0.92(Pasn)3.解：己知重晶石的密度为4.2g/cn?,先求出加重后钻井液的体积：,生一更=8of2OT2=865m3YAf-QJ4.20-1.34所需重晶石的质量为：S=(K-M)G=(8615-80)(4.2)(1000)=25830依4.解：使用该仪器时的瞬时滤失量可由两点式直线方程求得，即KP=5.5-(13.2-5.5)(i5-i)=1.07(mL)由于Vsp不可忽略，30min的滤失量可以由式(1-38)求得：%=2(%L%)+%=2(13.2-1.07)+1.07=2533(mL)考虑面积因素之后，可以确定在高温高压条件下测得该钻井液的瞬时滤失量为1.07*2=2.14ml,HTHP滤失量为25.33ml*2=50.66ml°5.解：a=(1/2)6oo=0.5×35=175mPasp=60300=3523=12mPaso=0.51l(3oo-p)=0.511×(23-12)=5.621Pan=3.322lg(仇03)=3.322lg(3523)=0.6K=(0.5Il3oo)5lln=(0.5ll×23)×5ll06=495.68Pas