钻井液体系和配方 一. 不分散聚合物体系 不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。 1.不分散聚合物体系特点 （1）具有很强的抑制性。通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。 （2）具有较强的悬砂、携砂功能。通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。 （3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。 （4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打，有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。 （5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井 （6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。
3.技术关键113.0/″井眼约″1217/米/井眼平均约3.5千克1.加大包被 剂用量（，42米/千克突然强包被，种以上包被剂复配以达互补增效功能，，并 采用2）防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充抑制钻屑钻分散，到井浆中。最佳范MBT2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬 砂功能（。般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接升）45克/围为30～均匀补充道井浆中。）改善和提供聚合物钻井液的泥饼2%使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（3. 质量。降，0.5%）及防泥包剂RH-4（0.3%～4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%～0.8%) 低磨阻，防止钻头泥包。/、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大使用适量的HPAN5. ,降低滤失，有利于形成优质泥饼。2.5最佳比例～3:1）小分子聚合物的
硅醇防塌钻井液体系介绍 我公司针对含盐、含膏的破碎地层而研究的硅醇防塌钻井液体系，成功地解决了破碎性、易坍塌地层的防塌问题，松散型强水敏地层的井径扩大率控制、.以及防漏、堵漏等方面应用都取得了显著的技术、经济效益，本文就硅醇防塌钻井液的研究过程、流变参数变化规律、抗污染能力、及现场应用效果进行介绍 研究目的 钻井过程中经常遇到结构松散、胶结性差、类似“干打垒”式的破碎性地层，另外还有一种长段盐膏层，里面夹裹着泥岩、灰岩和砾石，石膏一旦溶解，夹裹着的这些东西便迅速坍塌下来，给井眼造成极大危险，严重威胁着钻井施工。例如胜利油田的胜坨、滨州、利津、临盘等地区的深井，都不同程度遇到了含砾石的破碎性地层，屡屡发生井壁坍塌问题，最典型的是南方海相地层的破碎地层和长段石膏层，引发了多次钻井卡钻事故，造成了惨重的经济损失。为避免类似情况发生，钻井液必须解决破碎地层和盐膏层的防塌问题，.以解安全钻井的燃眉之急。 技术思路 防塌技术一直是国内外钻井液工艺的研究重点，从防塌机理上讲，采用的方法不外乎两大类，一是用物理的方法，提高钻井液密度，增加对井壁的支撑力，改善钻井液流变性，提高携岩能力；二是用化学的方法，抑制地层水化膨胀，从而达到防塌的目的。这方面的研究
取得了可喜的成绩，出现了合成基钻井液、三磺钻井液、聚合醇钻井液、钙醇钻井液、正电体系钻井液等新型的钻井液体系。 但是对于破碎性地层和盐膏层，上述单纯靠抑制水化分散的方法是束手无策的。用提高钻井液密度的方法又受到地层漏失压力的限制，也不利于油气层保护。对于这种破碎性地层和盐膏层，如何解决它的防塌问题，乃是当务之急。硅醇防塌钻井液体系就是在这种想法的基础上提出来进行研究的。它的防塌机理有别于上述两类方法，它是破碎性、含盐膏地层最新的防塌方法，应属于第三类新型的钻井液防塌工艺。它对钻井液工艺技术的发展，.具有深远的意义。 为固化井壁、达到防塌的目的，我们以硅钾基防塌剂为切入点，.它固化井壁的作用机理是： 1、这种钻井液中的硅基官能团与其它官能团协同作用，使粘土产生脱水收缩而变硬，井壁的强度得到提高。 2、在较高温度下，硅醇基官能团与粘土的铝醇基发生化学缩合反应生成一种新型不易水化膨胀的新矿物，使破碎块相互胶结，形成牢固的整体，井壁从而得到固化。 3、钻井液中硅基官能团进入地层孔隙和微裂缝中，遇PH值低于9的地层水能形成三维凝胶结构和不溶沉淀物，快速在井壁处堵塞微裂缝和微孔隙，从而在井壁周围形成封闭带。 4、其中的钾离子进入黏土晶格中，又可拟制黏土水化膨胀分散，进一步强化防塌作用。 在防塌方案中还引入了聚合醇和低荧光防塌封堵剂：
塔里木常用钻井液体系简介 塔里木常用的钻井液体系主要以水基钻井液体系为主，油基钻井液只在少数几口井使用，一是为开发而进行的油基钻井液取心做业，二是用来解决极为严重的井下复杂情况，总的归纳起来大致有以下几种：不分散聚合物体系，分散型聚合物体系（即塔里木聚合物磺化体系），钾基（抑制性）钻井液体系，饱和盐水钻井液体系，正电胶钻井液体系，油基钻井液体系，”三低”正电胶钻井液体系。 1. 不分散聚合物钻井液体系 不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物处理的水基钻井液。塔里木使用的不分散聚合物钻井液体系大致有三种；既多元聚合物体系，复合离子型聚合物体系，阳离子聚合物体系。 塔里木不分散聚合物钻井液体系特点： （1）具有很强的抑制性。通过使用足量的高分子聚合物作为 絮凝包被剂，实现强包被钻削，在钻削表面形成一层 光滑的保护膜，抑制钻削分散，使所钻出来的钻削基 本保持原状而不分散，以利于地面固控清除，从而实 现低密度，低固相，提高钻速。 （2）具有较强的悬砂，携砂功能。通过控制适当的板土含量， 使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂， 携砂功能，满足井眼净化需求。 （3）通过使用磺化沥青，超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能 够获得良好得泥饼质量。 （4）该体系以其良好的剪切稀释特性使得钻头水眼小，环空 粘度大，有利于喷射钻井，能使钻头水马力充分发挥， 钻速提高。 （5）低密度。低固相有利于实现近平衡钻井，
（6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对地层所含粘土 矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。 2.配方(1).多元聚合物体系（2）.复合离子型聚合物 体系 材料名称加量材料名称 加量 扳土4% 扳土 4% KPAM PMNK 80A51任意两种0.6-1% FA-367 0.4-0.6% HPAN 0.15% XY-27 0.15% MAN101 0..1% JT-888 0.2-0.3 SAS 5.0% SAS 5.0 QS-2 2.0% QS-2 2.0% RH-3D 0.4-0.6% RH-4 0.3-0.5% RH-4 0.3-0.5% RH-3D 0.4-0.6 % （3）阳离子聚合物体系 材料名称加量 扳土4% SP-2 0.3-0.4% CSW-1 0.1%
钻井液（drilling fluid） 钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。 旋转钻井初期，钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。目前，钻井液被公认为至少有以下十种作用： （1）清洁井底，携带岩屑。保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率。 （2）冷却和润滑钻头及钻柱。降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命。 （3）平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。 （4）平衡（控制）地层压力。防止井喷，井漏，防止地层流体对钻井液的污染。 （5）悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻。 （6）在地面能沉除砂子和岩屑。 （7）有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。 （8）承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷。 （9）提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料。 （10）水力破碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。 钻井液的运用历史 很久以前，人们钻井通常是为了寻找水源，而不是石油。实际上，他们偶然间发现石油时很懊恼，因为它把水污染了！最初，钻井是为了获得淡水和海水，前者用于饮用、洗涤和灌溉；后者用作制盐的原料。直到19 世纪早期，由于工业化增加了对石油产品的需求，钻井采油才逐渐普及。 有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。他们使用一种叫做绳式顿钻钻井的技术，实现方式是先使巨大的金属钻具下落，然后用一种管状容器收集岩石的碎片。中国人在这项技术上比较领先，中国也被公认为是第一个在钻探过程中有意使用流体的国家。此处所讲的流体是指水。它能软化岩石，从而使钻具更容易穿透岩石，同时有助于清除被称作钻屑的岩石碎片。（从钻孔中清除钻屑这一点非常重要，因为只有这样，钻头才能没有阻碍地继续深钻。）
塔河油田硬脆性地层防塌技术研究 刘贵传郭才轩江山红 中石化勘探开发研究院德州石油钻井研究所 摘要：本文通过对塔河油田易扩径的三迭石炭系硬脆性地层地质特征及工程因素等方面进行综合分析研究，研究出了该地层井壁坍塌扩径的主要原因，并从钻井液 化学及岩石力学等方面提出了解决井径扩大的主要技术途径。并介绍了防扩径钻井液 技术在塔河油田应用情况，现场应用效果明显。 主题词：塔河油田硬脆性地层井径扩大坍塌掉块坍塌压力地层微裂隙泥饼质量钻井液 引言 井壁失稳是钻井工程中经常遇到的一个十分复杂的技术难题，井壁不稳定不仅会影响工程质量，甚至会造成井眼报废。井壁失稳的因素很多，不仅与钻井液化学及岩石力学有关，还与工程技术、管理因素密切相关，是一个系统工程。自一九九七年下半年以来，塔河油田成为中国石化新星石油公司的石油勘探开发的重点工区，但钻井过程中也随之出现了诸多复杂情况，尤其是三开井段三迭系、石炭系地层坍塌掉块产生的严重井眼扩大问题，部分井段井径大于Φ355mm（有的井达到Φ508mm，如S47井Φ216mm井眼达Φ546mm，扩大率达154%，其平均井径扩大率为17.22%；S62井三开最大井径达Φ570mm，扩大率达164%），这对钻井、固井工程质量及后期的储层评价开发产生较大的影响。为此，新星公司对塔河三开井径扩大问题进行了分析研究，确定合理的钻井液方案，基本解决了塔河油田三迭系石炭系井径扩大问题。为固井工程质量的提高打下了坚实基础。 一、硬脆性地层地质特征及坍塌原因分析 (一)基本地质特征 1、粘土矿物分析 我们选取了扩径最严重的层位泥岩岩样进行了粘土矿物及全岩矿物X-射线衍射分析，从粘土矿物和全岩矿物X-射线衍射分析结果可知，粘土总量为45~62%，其中粘土矿物以伊/蒙混层和伊利石为主，两者合计达70%。随着井深的增加伊/蒙混层增高，且混层比也增大，而伊利石、绿泥石、高岭石随之降低。蒙脱石是产生吸水膨胀的基础物质，伊利石遇水产生分散，从而造成该地层易水化分散、剥落掉块。部分实验数据如表1-1、1-2。 2、泥页岩吸附膨胀和分散性分析 利用T401井易扩径地层泥页岩进行吸附膨胀实验和分散实验，结果分别见表1-3、表1-4。
中国石油大学（华东）油田化学基础实验报告 班级：石工1412 学号：姓名：教师：范鹏 同组者： 实验日期： 2016.9.28 实验一、钻井液常规性能测试 一、实验目的 1、掌握六速旋转粘度计的使用方法以及钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力的测定和计算方法； 2、掌握静滤失仪的使用方法以及钻井液滤失量、pH值和泥饼厚度的测定方法； 3、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法； 4、掌握钻井液密度的测定方法； 5、掌握钻井液漏斗粘度的测定方法； 二、实验装置 钻井液：400ml 高速搅拌机六速旋转粘度计打气筒失水仪滤纸量筒秒表钢板尺 PH试纸亚甲基兰溶液酸式滴定管玻璃棒 三、实验步骤 1、用高速搅拌器高速搅拌钻井液10min。 2、使用六速旋转粘度计测定并计算钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力； 3、使用打气筒滤失仪测定钻井液滤失量、泥饼厚度和pH值； 4、测定并计算钻井液膨润土含量； 5、学习并掌握测定钻井液密度的方法； 6、学习并掌握测定钻井液漏斗粘度的方法。
四、实验数据记录与处理 1.数据记录 实验二无机电解质对钻井液的污染及调整 污染实验数据班级汇总表
2.数据处理 本组实验所得数据处理结果: 表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x12=6 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=12-7=5 mPa.s 动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=1.022 Pa 钻井液膨润土含量= 泥甲V 01.0V ?×70100 ×1000=14.3×泥 甲V V =14.3× 2 6 5?=40.04 g/l （1）基浆： 表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x11=5.5 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=11-7=4 mPa.s 动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=1.533 Pa （2）加量0.25g/100ml CaCl 2 泥浆： 表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x16=8 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=16-12=4 mPa.s 动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=4.088 Pa （3）加量0.50g/100ml CaCl 2 泥浆： 表面粘度 AV=0.5 x Ф600=0.5x18=9 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=18-15=3 mPa.s 动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=6.132 Pa （4）加量0.75g/100ml CaCl 2 泥浆： 表面粘度 AV=0.5 x Ф600=0.5x19=9.5 mPa.s
钻井液体系和配方 一.不分散聚合物体系 不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。 1.不分散聚合物体系特点 （1）具有很强的抑制性。通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。 （2）具有较强的悬砂、携砂功能。通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。 （3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。 （4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打，有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。 （5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井 （6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。
2.配方
3.技术关键 1.加大包被剂用量（171/2″井眼平均约千克/米，121/4″井眼约千克/ 米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。 2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳 范围为30～45克/升）。般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。 3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥 饼质量。
KCL聚璜防塌钻井液技术 摘要：阳101H3-8井是位于四川省泸州市泸县奇峰镇玉田村6组的一口水平评 价井，目的层位为龙马溪，设计井深5697m，完钻井深6000m。本文分析了四川 页岩气水平井的地层特点及钻井液技术难点，通过室内实验优化钻井液配方，对 钻井液性能进行评价，结果表明优化后的钻井液体系具有较强的抗温稳定性、润 滑性、抑制性、抗污染能力。通过在阳101H3-8井的成功应用，表明该钻井液体 系较好的满足了该区块的钻井需要。 关键词：四川页岩气田；水平评价井；井壁稳定；钻井液 1 概况 阳101H3-8井是位于四川省泸州市泸县奇峰镇玉田村6组，构造位置为九奎 山构造南翼鞍部，依次钻遇地层为：沙溪庙组、凉高山组、自流井组、须家河组、嘉陵江组、飞仙关组、长兴组、龙潭组、茅口组、栖霞组、梁山组、韩家店组、 石牛栏组、龙马溪组。水平段长达1950m，井底位移2421.99m。嘉四段及嘉二段有石膏层，沙溪庙组、凉高山组、自流井组、须家河组、飞仙关组、龙潭组、梁 山组～龙马溪组具有厚层泥页岩，易发生垮塌。区域分析表明，本区从上至下均 存在气测显示，浅层可能存在天然气，实钻过程中加强观察和做好地质预报工作。 2 地质特点及钻井液技术难点 （1）沙溪庙地层 邻区大塔场构造在表层沙溪庙组已获得了浅层气藏，预测本井含有浅层气。 加强油气水监测，做好钻遇浅层气的准备。 （2）凉高山以下的泥岩、页岩，易垮塌 根据邻井实钻过程分析，凉高山、须家河组、飞仙关组、龙潭组、梁山组的 泥岩和龙马溪组页岩，易垮塌，易形成台阶和大肚子井段，测井数据也显示相应 层段井径较大，易造成起下钻、电测、下套管过程中遇阻，因此钻井液密度应根 据实际情况进行适当调整，确保钻井安全。 （3）雷口坡、嘉陵江组含石膏层 本井雷口坡、嘉陵江组含石膏层，钻井液极易受污染，应适当加入纯碱调整，保持泥浆性能。同时应调整好钻井液性能，防止钻头泥包和缩径卡钻等风险。应 以“进一退二”边打边划的方法钻进；坚持勤划眼，每钻进 50 m～100 m 后，短程 起下钻拉刮井壁一次。接立柱前循环 5 分钟再上提钻具，上提过程中注意悬重变化，防止卡钻。 （4）须家河、雷口坡、嘉陵江组～栖霞组含硫化氢 邻井在须家河～栖霞组发现不同程度的油气显示，且泸州地区嘉陵江组、飞 仙关组、茅口组～栖霞组气藏均含有硫化氢。阳101井须家河组用密度1.24～ 1.28g/cm3钻井液钻经井段628～1111m见10段气测异常，嘉陵江组用密度 1.28～1.34g/cm3钻井液钻经井段1185～1484m见7段气测异常，飞仙关、长兴、龙潭、茅口地层用密度1.32g/cm3钻井液各钻遇1次气测异常。对钻遇浅气层应 高度重视，并做好井控和防硫化氢工作。 本井茅口组～栖霞组地层预测地层压力较低，且栖霞组有50m断层，井漏风 险较大。阳59井2297~2304.13m清水钻进有进无出，共漏水812.93m3。 （5）龙马溪组：上部绿灰色泥、页岩夹泥质粉砂岩，下部灰色、深灰色页岩，底部灰黑色、黑色页岩。 3 室内实验
泥浆性能的测定方法 一）实验目的 1．了解测定泥浆基本性能所用仪器 2．掌握泥浆性能常用测定仪的使用与操作方法 二）实验内容 1．泥浆比重、粘度、失水量、切力、含砂量、固相含量、胶体率、pH值、润滑性等主要性能测定所用仪器的结构。 2．测定上述性能的方法。 三）测定方法及步骤 （一）NB-1型泥浆比重计 1．仪器 NB-1型泥浆比重计由泥浆杯、横梁、游动砖码和支架组成，在横梁上有调重管和水平泡，其结构如图1。 2．测定步骤 ①校正比重计
先在泥浆杯中装满清水，盖好杯盖，把游码移到刻度1时，如水平泡位于中间，则仪器是准确的；如水平泡不在中间，可在调重管内取出或加入重物来调整。 ②倒出清水，将待测泥浆注入杯中，盖好杯盖，擦净泥浆杯周围的泥浆，移动砝码使横梁成水平状态（水平泡位于中间）。游码左侧所示刻度即为泥浆比重。 （二）MLN-4 型马氏漏斗粘度计 1．仪器 粘度计由漏斗和量筒组成，构成如图2。量筒由隔板分成两部分，大头为500毫升，小头为200毫升。漏斗下端是直径为5毫米、长为100毫米的管子。 2．测定步骤 将漏斗垂直，用手握紧用手指堵住管口。然后用量筒两端，分别装200毫升和500毫升的泥浆倒入漏斗。用筛网滤去大的砂粒，将量筒500毫升一端朝上放在漏斗下面，放开手指同时以秒表计时。流出500毫升泥浆所需时间（秒），即为所测泥浆的粘度（视粘度）。作用仪器前，
应用清水对粘度计进行校正，该仪器测量清水的粘度为15秒。若误差在±1秒以内，可用下式计算泥浆的实际粘度。 （三）ZNN型旋转粘度计 ZNN型旋转粘度计有手摇两速、电动两速与电动六速三种。主要用于测量泥浆的流变参数。仪器结构如图3。 1．工作原理 电机经过传动装置带动外筒恒悚旋转，借助于被测液体的粘滞性作用于内筒一定的转矩，带动与扭力弹簧相连的内筒旋转一个角度。该转角的大小与液体的粘性成正比。于是液体的粘度测量转换为内筒转角的测量。 2．仪器结构（六速旋转粘度计） ①动力部分 双速同步电机转速 750、1500转/分 电机功率 7.5、15瓦 电源电压 220伏 ②变速部分 转速 3、6、100、200、300、600转/分 速度梯度 5、10、170、340、511、1022秒-1 ③测量部分
用模糊数学综合评价法对水质进行评价 付智娟 （中山市环境保护科学研究所，中山 542803） 摘 要：综合评价法作为模糊数学的一种具体应用方法，在很多领域中得到了广泛的运用。由于综 合评价法的数学模型简单、容易掌握，更适合于对多因素、多层次的复杂问题的评价。将其应用于对水质的评价能更客观、科学地反映水质情况。 关键词：模糊数学 ；综合评价法；水质评价法 Abstract:As the praxis of fuzzy mathematics,comprehensive evaluation is prevalent used in many fields ,Because it is a simple mathematical model and easy to use,comprehensive evaalution has advantage to solve the complex problem that have more different https://www.doczj.com/doc/4516922906.html,ing it to evaluate the quality of water can get an objective and scientific result. Key words: fuzzy mathematics; comprehensive evaluation; evaluate the quality of water 模糊数学理论是近年来发展起来的科学，水质的好坏具有模糊的概念，因此也可以用它来评价水质，对水质进行综合评价，打破以往仅用一个确定性的指标来评价水质的方法，并可以弥补其中的不足，更客观、科学地对水质进行评价。现引用对某水质进行评价的例子来说明模糊数学综合评价在水质评价中的运用。 1. 基本概念 1. 1隶属度 以往的水质分级中多用一个简单的数学指标为界限，造成界限两边分为截然不同的等级.例如参数DO ， I 级水的指标为7mg/L,则7.1mg/L 为I 级水，但DO 若为6.9mg/L 就的定为II 级水。事实上，由于水质的污染程度属于模糊概念,所以这里用隶属概念来描述模糊的水质分级界限。所谓隶属度系指某事物所属某种标准的程度：如:DO=7.1mg/L 时,隶属I 级水的程度为100%;6.9mg/L 时,隶属I 级水的程度达95%。 隶属度可用隶属函数表示。为方便起见，取线性函数： 10X X X X --或 11X X X X --，（X 0 钻孔泥浆性能指标测定方法 （仪器：泥浆比重计三件套） 1、相对密度可用泥浆相对密度计测定，其方法是将要量测的泥浆装满泥浆杯，加盖并清洗从小孔中溢出的泥浆，然后置于支架上，移动游码，使杠杆呈水平状态，读出游码左侧所示刻度，即为泥浆的相对密度。 2、粘度可用标准漏斗粘度计测定，其测定方法是用两个开口杯分别量取200ml和500ml的泥浆，通过过滤网滤出砂粒后，将700ml 泥浆注入漏斗，然后使泥浆从漏斗中流出，流满500ml量杯所需的时间（s），即为所测泥浆的粘度。 3、静切力可用浮筒切力计测定，其测定方法是将约500ml泥浆搅拌均匀后，立即倒入切力计中，将切力筒沿刻度尺垂直向下移至与泥浆接触时，轻轻放下，当它自由下降到静止不动时，即静切力与浮筒重力平衡时，读出浮筒上泥浆面所对的刻度，即为泥浆的初切力。取出切力筒，擦净粘着的泥浆，用棒搅动筒内泥浆后，静止10min，用上述方法量测所得为泥浆的终切力。 4、含砂率可用含砂率计测定，其测定方法是将调好的泥浆50ml 倒进含砂率计，然后再倒清水，将仪器口塞紧摇动1min，使泥浆与水混和均匀，再将仪器垂直静放3min，仪器下端沉淀物的体积乘2就是含砂率。 5、胶体率的测定方法是将100ml泥浆倒入100ml的量杯中，用玻璃片盖上，静置24h后，量杯上部泥浆可能澄清为水，测量其体积如为Lml，则胶体率为（100-L）％。 6、失水率（ml/30min）的测定方法是用一张12cm×12cm的滤纸，置于水平玻璃板上，中央画一直径3cm的园圈，30min后，测量湿园圈的平均直径减去泥浆坍平的直径（mm），即为失水率。在滤纸上量出的泥浆皮的厚度即为泥皮厚度。 7、酸碱度的测定方法是取一条PH试纸放在泥浆面上，0.5s后拿出来与标准颜色相比，即可读出酸碱度值。 8、在钻孔施工中，泥浆可采用泥浆取样盒取样，其取样方法是用双绳控制取样盒的深度和阀门开关，当一绳将取样盒下吊到孔中取样部位时，另一绳提升，关闭阀门，上提取样盒出孔口，即完成取样。 泥浆比重试验 一个比重计，放在泥浆面就行了，很简单。 先在大筒里装满清水，把砣归零，调整小桶配重，使其平衡，然后把水倒掉换上泥浆，调整秤砣，使其平衡，读数，结束。 水质综合污染指数 飞水质综合污染指数的计算 水质综合污染指数是在单项污染指数评价的基础上计算得到的。考虑到上海地表水污染特点，在计算水质综合污染指数时通常选择上海市具有代表性的污染物，包括高锰酸盐指数、五日生化需氧量、化学需氧量、氨氮、石油类、挥发酚、总磷和汞。也可以根据需要选择必要的污染物参与评价。 Ci Pi = Si 其中，O-污染物实测浓度; &-相应类别的标准 综合污染指数的计算方法: 应该注意到，水质综合污染指数的计算与水质类别标准密切相关，因此综合污染指数的比较只能在同一类别标准基础上进行。 1、水质污染程度的判别 根据水质综合污染指数来判别污染程度是相 对的，即对应于水体功能要求评判其污染程度。如 II类水体的水质要求明显高于III类、IV类、V类水体，假如不同类别水体的水质相同，则要求越高的水体，其对应的污染程度越严重。根据水质综合污染指数判别水质污染程度必须基于下列条件： （1）污染程度是对应于相应类别的水质要求的。 （2）污染程度的分级是为了定性反映水质的现状， 水体污染说明该水域原定的功能不能安全、全面地 发挥效应，其功能得不到保证。不同功能水体即使达到相同的污染程度，其危害和影响也是各不相同的。 （3）根据水质综合指数的大小可将水体分为合格、基本合格、污染和重污染四类。当采用上述八项污染物进行评价时，不同类型水体相对应的综合指数和水质现状阐述如下： 合格：P W0.8各项水质指标基本上能达到相应的功能标准，即使有个别指标超标，但超标倍数较小（1 倍以内），水体功能可以得到充分发挥，没有明显的制约因素。 基本合格：0.8 钻井液种类简介 1、聚合物无固相钻井液体系 特点是不含土相，固含低、机械钻速快，用于提高上部地层机械钻速。处理剂以选择性絮凝处理机为主，常用PHP（0.05～0.15%）和K-PAM(0.05～0.3%)。 适用范围：1. 适合于地质情况熟悉的非高地层倾角（≤30°）无流体显示的非易塌构造或区块，主要用于表层的快速钻进。2. 适合于井漏严重、非易塌层位、无流体显示的各构造短时间的强钻。 2、聚合物钻井液体系 聚合物具有很强的包被抑制能力，可以防止粘土矿物进一步水化，防止钻井液性能变差，有利于携带钻屑，保持井壁稳定。 适用范围。 1. 非高地层倾角井的表层易水化分散的泥页岩井段，既有利于防塌，又能适当提高机械钻速。 2. 中深井井段出现恶性纵向裂缝漏失，而上部裸眼井段又易因清水浸泡出现垮塌情况下，作为井底清水强钻时覆盖易塌层的钻井液。 3. 适用于44 4.5mm井眼段大于200m，或311.2mm井眼段1000-2500m，地层倾角小于30度和无固相钻井液已不能适应的井段。 调整原则 随地层破碎程度增加，胶结性变差或裂缝发育，应在保持矿化度的前提下（防起泡）提高沥青类处理剂含量作封堵只用。易塌区块辅 以0.5～1.0%聚合醇或无渗透抑制剂，加强体系的防塌抑制性。 3、聚磺钻井液体系 聚磺钻井液体系具有如下特点：1. 利用KPAM、KPHP、PAC等高分子聚合物作为包被抑制剂，既能提高钻井液体系粘度，同时提供体系K+增强钻井液的抑制性。2. 加入分散型磺化系列处理剂提高钻井液体系的降滤失性能，如加入磺化沥青改善泥饼质量提高护壁能力。 3. 聚磺钻井液体系配制和转化方便。 适用范围 1. 高压力系数的易塌层钻进，能在防塌的基础上适当地提高机械钻速。 2．深井段高温、高密度条件下的易塌层钻进。 3. 适合于非特殊工艺的深井，有利于提高机械钻速，适合于川东地区所有区块。 钻井液现场配制与维护 1、检查井场钻井液材料质量检验单等有关资料，保证钻井液材料的质量。 2、配制钻井液前必须清洗钻井液罐。 3、若需要，必须处理配浆用水。 4、应按钻井液设计要求配制钻井液，并确保其性能达到设计要求。 综合水质评价方法概述 目前在综合水质评价中应用较多典型评价方法包括：单因子评价法、污染指数法、模糊数学评价法、灰色系统评价法、层次分析评价法、物源分析评价法、人工神经网络评价法，以及水质标识指数评价法。 单因子评价法 单因子评价法是分别将各个水质标准规定的水质指标进行对比分析，在所有参与综合水质评价的水质指标中，选择水质最差的单项指标所属类别来确定所属水域综合水质类别；单因子指数评价计算简单，且可清晰判断出主要污染因子及其主要污染区水域。我国在水质监测公报中，便采用了单因子评价水体综合水质。 单因子指数P由一位整数、小数点后二位或三位有效数字组成，表示为： X P i3 X X 1 2 式中：X1————第i项水质指标的水质类别； X2————监测数据在X1类水质变化区间中所处位置根据公式按四舍五入的原则计算确定。 X3————水质类别与功能区划设定类别的比较结果，视评价指标的污染程度，X3为一位或两位有效数字。 根据Pi的数值可以确定水质类别、水质数据、水环境功能区类别，可以比较水质的污染程度，Pi 越大，水质越差，污染越严重，如果Pi大于6.0，水质劣于V类水。 单因子评价法，优点：是简单、易操作。缺点：但单因子评价中污染因子占100％权重，其余因子权重为零，而随水质监测结果不断变化，浓度越大权重越大，随意性较大，不去考虑各因子对水环境影响的差异性，会忽略很多有用的信息，具有一定的局限性。 污染指数法 污染指数法的基本思想是：①针对单项水质指标，将其实测值与对应的水环境功能区类别与水质标准相比，形成单项污染指数；②对所有参与综合水质评价的单项水质指标，将各指标的单项污染指数通过算数平均、加权平均、连乘及指数等各种数学方法得到一个综合指数，来评价综合水质。 优点：指数法综合评价对水质描述是定量的，只要项目、标准、监测结果可靠，综合评价从总体上来讲是能基本反映污染的性质和程度的。并且对于全国流域尺度而言，污染指数法计算简便，便于进行不同水系之间或同一水系不同时问上的基本污染状况和变化的比较。缺点：选择不同的污染因子会使污染指数值出现波动，当水体的某些污染物评价标准值很低，而这些污染物未被检出时，依据数据的填报原则，就将其报为检出限的一半。此时进行污染指数计算就会夸大水污染程度。 模糊数学评价法 模糊数学理论是美国理论控制专家L.A.Zadeh于1965年提出的。在水环境质量综合评价中，涉及大量的复杂现象和多种因素的相互作用，也存在大量的模糊现象和模糊概念，因此水质评价也可以采用模糊数学的方法进行定量化处理。模糊数学评价法包括模糊综合评判法、模糊聚类法、模糊模式识别法等，其中最典型的方法是模糊综合评判法，其基本思想是：①构造水质指标对各类水质类别的隶属函数；②根据隶属度函数，计算水质指标实测值对各类水质类别的隶属度，构造模糊关系矩阵；③计算各类水质指标的权重，构造权重向量；④将权重向量和模糊关系矩阵相乘，得到综合水质对各类水质类别的隶属度，最终判断出评价样本的综合水质级别。 优点：当在水环境质量综合评价中，涉及到大量的复杂现象和多种因素的相互作用时，用模糊关系合成原理，可将一些边界不清、不易定量化的因素定量化。缺点：当水质评 钻井液防塌机理与措施 一、井壁稳定研究的现状 井眼由于地质因素、泥页岩与泥浆相互作用和钻井作业等因素而出现不稳定的问题，即井壁稳定问题，是钻井系统工程中所遇到的一个十分复杂的世界性难题，迄今还没有研究出可以彻底解决这个问题的一套完整的有效方法。因此，人们更加重视井壁稳定机理的研究，以求在井壁稳定技术方面获得新的突破。 从总体上看，钻井液的防塌机理主要体现在以下几个方面： 1.适当密度的钻井液在井眼内产生的液柱压力可对井壁提供有效的力学支撑，起稳定井壁的作用； 2.在钻井液中加入处理剂，使钻井液具有抑制页岩膨胀和分散的能力； 3.同时产生薄而韧的滤饼，稳定井壁。 二、对化学因素引起的井壁失稳原因的认识 上述作用机理包括物理化学方面，本文主要讨论化学防塌机理及其相应的措施。在许多情况下，泥浆液柱压力高于地层孔隙应力，驱使泥浆进入泥页岩孔隙，产生压力穿透效应，使井眼附近的泥页岩含水量增加，孔隙压力增大，泥页岩强度降低。因此，在钻井过程中防止泥浆渗入泥页岩是保证井壁稳定的关键措施。 通过众多学者的研究，有以下结论：井内泥浆对泥页岩的化学作用最终可以归结到对井壁岩石力学性能参数、强度参数和近井壁应力状态的改变。泥页岩吸水一方面改变井壁岩石的力学性能，使岩石强度降低; 另一方面产生水化膨胀，如果这种膨胀受到约束便会产生膨胀应力，从而改变近井壁的应力状态，诱发或加剧井壁岩石的受力不平衡。要彻底解决泥页岩井壁失稳问题，就应该将影响井壁稳定性的化学作用和由此产生的力学效应有机地结合起来，研究出新的泥浆处理剂井壁稳定机理。 三、油基泥浆防塌机理 众所周知油基泥浆具有优异的井壁稳定能力。对油基泥浆井壁稳定机理的深入认识有助于水基防塌泥浆的完善与发展。油基泥浆通过对泥页岩的脱水硬化作用稳定井壁，而这种脱水硬化作用是通过两种形式的半透膜即油基泥浆在井壁表面形成的半透膜和油包水乳滴自身的半透膜来实现的。半透膜两侧高盐度水相与泥页岩原生水的活度差产生了渗透驱动力，萃取泥页岩中的水，使泥页岩硬化，强度增大。油基泥浆还通过增大泥页岩的毛细管压力阻止泥浆水进入泥页岩。 有部分学者认为油基泥浆的油水比对泥页岩含水量的变化和强度影响不明显，水在泥页岩中的运移速度和方向 (这是泥页岩含水量变化的关键) 取决于泥浆水与泥页岩水的活度差。还有一些学者认为温度能强化油基泥浆对泥页岩的硬化作用。 四、几种新型防塌泥浆的防塌机理 1. 温度活化钻井液体系(TAME) TAME 体系是在 KCl2聚合物体系的基础上加入体积比为 5 %的非离子型醇的烷氧基化加成物而制得的。在井下条件下 (井温大于浊点) 钻井液中醇的烷氧基化加成物独立构成亲油性细乳化颗粒，封堵泥页岩表面，降低泥浆水对泥页岩的孔隙压力穿透作用; 而在井口常温条件下醇的烷氧基化加成物又变到原始的水溶液状态，避免了对环境的潜在危害。很显然，TAME 在不同温度下能发生亲水与亲油相态转移的浊度效应是其作用机理的基础。机理研究在微渗滤筛选试验仪上进行，重点研究对泥页岩的孔隙压力穿透问题。 2. 多元醇泥浆 多元醇泥浆防塌抑制能力优异，环保特性良好。Aston对多元醇泥浆的防塌机理进行了 泥浆性能的测定方法 This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012. 泥浆性能的测定方法 一）实验目的 1．了解测定泥浆基本性能所用仪器 2．掌握泥浆性能常用测定仪的使用与操作方法 二）实验内容 1．泥浆比重、粘度、失水量、切力、含砂量、固相含量、胶体率、pH值、润滑性等主要性能测定所用仪器的结构。 2．测定上述性能的方法。 三）测定方法及步骤 （一）NB-1型泥浆比重计 1．仪器 NB-1型泥浆比重计由泥浆杯、横梁、游动砖码和支架组成，在横梁上有调重管和水平泡，其结构如图1。 2．测定步骤 ①校正比重计 先在泥浆杯中装满清水，盖好杯盖，把游码移到刻度1时，如水平泡位于中间，则仪器是准确的；如水平泡不在中间，可在调重管内取出或加入重物来调整。 ②倒出清水，将待测泥浆注入杯中，盖好杯盖，擦净泥浆杯周围的泥浆，移动砝码使横梁成水平状态（水平泡位于中间）。游码左侧所示刻度即为泥浆比重。 （二）MLN-4 型马氏漏斗粘度计 1．仪器 粘度计由漏斗和量筒组成，构成如图2。量筒由隔板分成两部分，大头为500毫升，小头为200毫升。漏斗下端是直径为5毫米、长为100毫米的管子。 2．测定步骤 将漏斗垂直，用手握紧用手指堵住管口。然后用量筒两端，分别装200毫升和500毫升的泥浆倒入漏斗。用筛网滤去大的砂粒，将量筒500毫升一端朝上放在漏斗下面，放开手指同时以秒表计时。流出500毫升泥浆所需时间（秒），即为所测泥浆的粘度（视粘度）。作用仪器前，应用清水对粘度计进行校正，该仪器测量清水的粘度为15秒。若误差在±1秒以内，可用下式计算泥浆的实际粘度。 （三）ZNN型旋转粘度计 ZNN型旋转粘度计有手摇两速、电动两速与电动六速三种。主要用于测量泥浆的流变参数。仪器结构如图3。 1．工作原理 电机经过传动装置带动外筒恒悚旋转，借助于被测液体的粘滞性作用于内筒一定的转矩，带动与扭力弹簧相连的内筒旋转一个角度。该转角的大小与液体的粘性成正比。于是液体的粘度测量转换为内筒转角的测量。 2．仪器结构（六速旋转粘度计） ①动力部分 双速同步电机转速 750、1500转/分 电机功率 7.5、15瓦 电源电压 220伏 ②变速部分 钻井液体系和配方-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 钻井液体系和配方 一.不分散聚合物体系 不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。 1.不分散聚合物体系特点 （1）具有很强的抑制性。通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。 （2）具有较强的悬砂、携砂功能。通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。 （3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。 （4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打，有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。 （5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井 （6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。 2.配方 3.技术关键 1.加大包被剂用量（171/2″井眼平均约千克/米，121/4″井眼约千克/ 米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，抑 制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充 到井浆中。 2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳 范围为30～45克/升）。般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时 直接均匀补充道井浆中。 3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥 饼质量。 4.使用足量的润滑剂RH-3%～%)及防泥包剂RH-4（%～%），降低磨阻， 防止钻头泥包。 5.使用适量的HPAN、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配 （大/小分子聚合物的最佳比例～3:1）,降低滤失，有利于形成优质泥 饼。 6.不使用稀释剂。 4.推荐性能 5.使用环境 主要用于解决遇巨厚地址年代较晚的第三系强胶性泥岩地层（粘土矿物以伊利石为主，其次为绿泥石和高岭石及少量伊利石、蒙脱石混层2000以上的地层）时所遇到的井眼缩小导致起下钻阻卡严重等复杂问题。 二．分散型聚合物体系——聚合物磺化体系 聚合物磺化钻井液指的是以磺化处理剂及少量聚合物作为主要处理剂配制成而成的水基钻井液。 龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/4516922906.html, 防塌钻井液的选择和应用 作者：王伟 来源：《商情》2017年第19期 【摘要】在石油钻井施工过程中，优化钻井液体系，能够提高机械钻速，不断提高石油 钻探的效率。而在钻井施工过程中，由于地层失稳易发生垮塌，造成井下复杂。钻井液是井壁稳定性的关键要素，优选防塌钻井液体系，能够避免井垮，提高钻井时效。通过对防塌钻井液的防塌机理进行研究，优化防塌钻井液的配方，使其达到更好的防塌效果。 【关键词】防塌钻井液；选择；应用 钻井液是井壁稳定性的关键因素，由于钻井液体系的不完善，而导致井壁的垮塌，影响钻井施工的顺利进行，降低钻探效率，甚至是填井侧钻等巨大的经济损失。所以研究选择性能优良的防塌钻井液体系，既能满足井壁稳定的需要，又能提高石油钻井的效率。各种防塌钻井液体系的试验和应用，优选出能保证井壁稳定性的体系，满足石油钻井的技术要求，保证井下安全。 一、钻井液概述 钻井液是石油钻井过程中的关键因素，通过钻井液的循环，冷却钻头，润滑钻头和钻具，引导钻具的正常钻进，携带岩屑，稳固井壁，平衡地层的压力等功用。 二、防塌钻井液的选择和应用 为了提高石油钻井的效率，防止井壁失稳垮塌，采取优化的钻井液体系，才能满足钻井安全施工的需要。通过钻井液体系的研究，提高防塌性能；为了达到最佳的防塌效果，优选防塌钻井液体系；依据预钻探井的井下情况，应用防塌钻井液体系，既能提高石油钻井的机械钻速，又能避免发生各种井下事故，为固井施工提供便利条件。 （一）防塌钻井液的选择 经过室内试验研究，和钻井施工现场的应用，获得最佳的钻井液配方，达到预期的防塌效果，满足井下要求。 1.钾基防塌钻井液体系 以氯化钾溶液做基液，配制的钻井液体系，氯化钾属于环保型的溶液，没有毒性，对环境不会造成污染。该体系具有较强的抑制性，适用于一般的泥页岩地层，能够抑制泥页岩的水化膨胀，预防井壁失稳发生井垮。通常与CMC、PAC、SFT、K-1、HQ-1等配合使用，与聚合 物（FA-369、XL-1、FT-1、双聚铵盐等）进行复配，形成钾基聚合物防塌钻井液体系，该体钻孔泥浆性能指标测定方法
水质综合污染指数评价方法
钻井液种类简介
综合水质评价方法概述
钻井液防塌机理与措施
泥浆性能的测定方法
钻井液体系和配方
防塌钻井液的选择和应用
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