第三章钻井液 1.钻井液与钻井工程关系如何?钻井液有哪些功用?08 答:钻井液与钻井工程关系密切。钻井液在钻进时用来淸洗井底并把岩屑携带到地面、维持钻井操作正常进行。 钻井液具有以下功用 (1)从井底清除岩屑 (2)冷却和润滑钻头及钻柱 (3)造壁性能 (4)控制地层压力 (5)从所钻地层获得资料 2.说明钻井液的一般组成及钻井液的分类 钻井液的一般组成 液相:是钻井液的连续相,可以是油或水 (2) 活性固相:包括人为加入的商业膨润土、地层进入的造浆粘土和有机膨润土 (3) 惰性固相:包括钻屑和加重材料 各种钻井液添加剂:可以利用不同类型的添加剂配制性能各异的钻井液,并对钻井液性能进行调整 钻井液的分类 不分散体系。包括开钻钻井液、天然钻井液及轻度处理的钻井液 分散体系。在可能出现难题的深井条件下,钻井液常被分散,特别使用铁铬木质素磺酸盐或其他类似产品, 这些类似产品属于有效的反絮凝剂和降失水剂。另外,常加入特殊化学剂以维护特殊的钻井液性能 (3) 钙处理体系。双价离子如钙、镁等常被加入钻井液中以抑制地层中粘土和页岩的膨胀和分散 (4) 聚合物体系。在絮凝钻井液中,一般使用长链、高分子量化学剂能够有效的增加粘度,降低失水和稳定性 能 低固相体系。属于此类体系的钻井液中,其所含固相的类型和数量都加以控制,这样可以明显的提高机械钻 速 饱和盐水体系 (7 完井修井液体系。用来最大限度的降低地层损害。它与酸有相容性,并可用作压裂液(酸溶),具有抑制粘 土膨胀保护储层的作用。此体系由经高度处理的钻井液(封隔液)和混合盐或清洁盐水组成 油基钻井液体系。常用于高温井、深井及易出现卡钻和井眼稳定性差的井以及许多特种地区 (9) 空气、雾、泡沫和气体体系 3.大多数钻井液属什么流体类型,写出其流变方程。 答 大多数钻井液属于塑形流型,其流变方程为 ro=pedv/dx r-一切应力 「o-一动切应力 upv-一塑形粘度 4.说明静切力、动切力、表观粘度、塑性粘度的物理意义。怎样调整这些参数。 答 静切力是使钻井液开始流动所需的最低切应力,它是钻井液静止时单位面积上所形成的连续空间网架结构强度的量度。 调整钻井液中粘土的含量及分散度,加无机电解质调整粘土颗粒间的静电斥力和水化膜斥力,加降粘剂等措施可调整钻 井液静切应力。 动切力是延长流变曲线直线段与切应力轴相交得的假像值,反映钻井液处于层流状态时钻井液中网状结构强度的量度。 表观粘度又称视粘度或有效粘度,它是在某一流速梯度下剪切应力与相应流速梯度的比值。钻井液在不同流速下的表观 粘度是不同的。表观粘度的调整采用调节动切力和塑形粘度的办法 塑性粘度是塑性流体流变曲线段斜率的倒数。它不随剪切力而变化,相当于体系中结构拆散速度等于恢复速度时的粘 度。塑性粘度由钻井液中的固相含量、固相颗粒的形状和分散程度、表面润滑性及液相本身的粘度等因素决定。体系中 塑性粘度太高需要降低时,一般使用固控设备降低固相含量,増加体系的抑制性,降低活性固相的分散度;如急需降低 可加水稀释。如果要提高体系的塑性粘度可加入高分子有机聚合物增粘剂 5.今有一种液体在管中作层流流动,管长L=15cm的管段两端压差△P=3kPa,求半径R=3cm处的液层所受的剪 切应力是多少? 答 6.钻井液的流态对钻井作业影响如何? 钻井液流态与钻井工程关系密切。层流和紊流都不利于岩屑的携带,改性层流有利于岩屑携带,使井眼净化,对井壁冲 刷较轻。钻井液具有剪切稀释特性,在钻头水眼处紊流磨阻小,有利于提高钻速,而在环空中有利于岩屑和加重材料的 悬浮等。但终切不能太大,否则影响开泵和产生压力激动等。第三章 钻井液 1． 钻井液与钻井工程关系如何？钻井液有哪些功用？08 答：钻井液与钻井工程关系密切。钻井液在钻进时用来清洗井底并把岩屑携带到地面、维持钻井操作正常进行。 钻井液具有以下功用： （1）从井底清除岩屑； （2）冷却和润滑钻头及钻柱 （3）造壁性能 （4）控制地层压力 （5）从所钻地层获得资料 2． 说明钻井液的一般组成及钻井液的分类。 答： 钻井液的一般组成： （1） 液相：是钻井液的连续相，可以是油或水。 （2） 活性固相：包括人为加入的商业膨润土、地层进入的造浆粘土和有机膨润土。 （3） 惰性固相：包括钻屑和加重材料。 （4） 各种钻井液添加剂：可以利用不同类型的添加剂配制性能各异的钻井液，并对钻井液性能进行调整。 钻井液的分类： （1） 不分散体系。包括开钻钻井液、天然钻井液及轻度处理的钻井液。 （2） 分散体系。在可能出现难题的深井条件下，钻井液常被分散，特别使用铁铬木质素磺酸盐或其他类似产品， 这些类似产品属于有效的反絮凝剂和降失水剂。另外，常加入特殊化学剂以维护特殊的钻井液性能。 （3） 钙处理体系。双价离子如钙、镁等常被加入钻井液中以抑制地层中粘土和页岩的膨胀和分散。 （4） 聚合物体系。在絮凝钻井液中，一般使用长链、高分子量化学剂能够有效的增加粘度，降低失水和稳定性 能。 （5） 低固相体系。属于此类体系的钻井液中，其所含固相的类型和数量都加以控制，这样可以明显的提高机械钻 速。 （6） 饱和盐水体系。 （7） 完井修井液体系。用来最大限度的降低地层损害。它与酸有相容性，并可用作压裂液（酸溶），具有抑制粘 土膨胀保护储层的作用。此体系由经高度处理的钻井液（封隔液）和混合盐或清洁盐水组成。 （8） 油基钻井液体系。常用于高温井、深井及易出现卡钻和井眼稳定性差的井以及许多特种地区。 （9） 空气、雾、泡沫和气体体系。 3． 大多数钻井液属什么流体类型，写出其流变方程。 答： 大多数钻井液属于塑形流型，其流变方程为： г-г0=μpvdv/dx г——切应力 г0——动切应力 μpv——塑形粘度 4． 说明静切力、动切力、表观粘度、塑性粘度的物理意义。怎样调整这些参数。 答： 静切力是使钻井液开始流动所需的最低切应力，它是钻井液静止时单位面积上所形成的连续空间网架结构强度的量度。 调整钻井液中粘土的含量及分散度，加无机电解质调整粘土颗粒间的静电斥力和水化膜斥力，加降粘剂等措施可调整钻 井液静切应力。 动切力是延长流变曲线直线段与切应力轴相交得的假像值，反映钻井液处于层流状态时钻井液中网状结构强度的量度。 调整方法与静切力相同。 表观粘度又称视粘度或有效粘度，它是在某一流速梯度下剪切应力与相应流速梯度的比值。钻井液在不同流速下的表观 粘度是不同的。表观粘度的调整采用调节动切力和塑形粘度的办法。 塑性粘度是塑性流体流变曲线段斜率的倒数。它不随剪切力而变化，相当于体系中结构拆散速度等于恢复速度时的粘 度。塑性粘度由钻井液中的固相含量、固相颗粒的形状和分散程度、表面润滑性及液相本身的粘度等因素决定。体系中 塑性粘度太高需要降低时，一般使用固控设备降低固相含量，增加体系的抑制性，降低活性固相的分散度；如急需降低 可加水稀释。如果要提高体系的塑性粘度可加入高分子有机聚合物增粘剂。 5． 今有一种液体在管中作层流流动，管长L＝15cm的管段两端压差△P=3kPa,求半径R＝3cm处的液层所受的剪 切应力是多少？ 答： 6． 钻井液的流态对钻井作业影响如何？ 答： 钻井液流态与钻井工程关系密切。层流和紊流都不利于岩屑的携带，改性层流有利于岩屑携带，使井眼净化，对井壁冲 刷较轻。钻井液具有剪切稀释特性，在钻头水眼处紊流磨阻小，有利于提高钻速，而在环空中有利于岩屑和加重材料的 悬浮等。但终切不能太大，否则影响开泵和产生压力激动等