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钻井液密度计校准操作规程1范围本标准规定了钻井液密度计（以下简称密度计）自检检定程序。
本标准适用于新制造、使用中和修理后密度计的检定。
本标准所规定的密度计可用来检测泥浆、压井液、水泥浆等液体密度。
2规范性引用SY/T6676-2007中华人民共和国石油天然气行业标准——《钻井液密度计校准方法》。
3程序内容3.1外观检查3.1.1密度计应标明：名称、型号、分度值、制造厂名、制造编号和出厂日期等。
3.1.2液杯、杯盖、杠杆和底座应有统一的出厂编号或配套。
3.1.3密度计（含所有附件）表面应光洁，不得有剥落、碰伤及划痕，各紧固件不得有松动、损伤。
3.1.4杠杆上的刻度应清晰，刻线垂直于杠杆，间隔均匀，分度值为0.01g/cm³。
3.1.5刀口和刀承应光洁，不得有毛刺、裂纹和显见的砂眼。
刀口和刀承接触后，杠杆摆动应灵活。
3.1.6游码在杠杆上移动应平稳、灵活。
3.1.7杯盖与杯口配合适中，盖孔畅通。
3.1.8底座的底面平整。
3.2水准泡检查气泡在使用范围内应能均匀移动，无肉眼可察觉出的停滞和跳动现象，并与密度计杠杆安装时保持水平。
3.3液杯容量校准3.3.1将液杯及杯盖清洗晾干，向杯内缓慢注满蒸馏水，除去气泡，轻轻旋转，盖严杯盖，擦干杯及杯盖外表面，取下杯盖，将杯盖底面的蒸馏水刮入杯内，将杯内蒸馏水倒入烧杯内，用天平称量蒸馏水质量，再加上杯及杯盖内表面的残留量（一般胶木制杯取0.21g，金属制杯取0.32g），得出杯容纳蒸馏水的质量。
3.3.2用温度计测水温，查阅水密度值表（参见表1），按下式计算液杯容量。
V=(mz +mb)/ρV=液杯容量，ml;mz=液杯内蒸馏水的质量，g;mb=液杯和杯盖内的残留量，g;ρ=液杯内蒸馏水的密度值，g/cm³。
3.3.3计算得出的杯容量，应为（140±1）ml。
3.4灵敏限校准3.4.1将密度计清洗晾干。
在杯中放入替代物（校准专用替代砝码），移动游码至上限值附近，使杠杆平衡（气泡位于中线）。
1. 石油工程中，钻井液的主要作用是：A. 冷却钻头B. 润滑钻头C. 携带岩屑D. 以上都是2. 油气藏形成的基本条件不包括：A. 储集层B. 盖层C. 油气源D. 水层3. 在油田开发中，注水驱油的主要目的是：A. 提高油井产量B. 降低油井压力C. 增加油藏压力D. 减少油藏温度4. 石油的物理性质中，密度通常用什么单位表示？A. kg/m³B. g/cm³C. lb/ft³D. 以上都是5. 油气田开发中，常用的三次采油技术不包括：A. 化学驱B. 热力驱C. 生物驱D. 机械驱6. 石油钻井中，常用的钻头类型不包括：A. 牙轮钻头B. 金刚石钻头C. 硬质合金钻头D. 塑料钻头7. 油气田开发中，常用的地震勘探技术是：A. 二维地震B. 三维地震C. 四维地震D. 以上都是8. 石油工程中，常用的油井完井方法不包括：A. 裸眼完井B. 套管完井C. 射孔完井D. 水力完井9. 油气田开发中，常用的油井增产措施不包括：A. 酸化B. 压裂C. 注水D. 注气10. 石油工程中，常用的油井测试方法不包括：A. 压力测试B. 流量测试C. 温度测试D. 颜色测试11. 油气田开发中，常用的油井维护措施不包括：A. 清蜡B. 防砂C. 防腐蚀D. 防爆12. 石油工程中，常用的油井生产管理方法不包括：A. 动态监测B. 静态监测C. 生产优化D. 生产调度13. 油气田开发中，常用的油井安全管理措施不包括：A. 防火B. 防爆C. 防毒D. 防盗14. 石油工程中，常用的油井环境保护措施不包括：A. 防污染B. 防泄漏C. 防噪音D. 防辐射15. 油气田开发中，常用的油井节能措施不包括：A. 节能设备B. 节能技术C. 节能管理D. 节能材料16. 石油工程中，常用的油井信息化管理方法不包括：A. 数据采集B. 数据处理C. 数据分析D. 数据存储17. 油气田开发中，常用的油井智能化管理措施不包括：A. 智能监测B. 智能控制C. 智能分析D. 智能存储18. 石油工程中，常用的油井自动化管理方法不包括：A. 自动化设备B. 自动化技术C. 自动化管理D. 自动化材料19. 油气田开发中，常用的油井数字化管理措施不包括：A. 数字化设备B. 数字化技术C. 数字化管理D. 数字化材料20. 石油工程中，常用的油井网络化管理方法不包括：A. 网络化设备B. 网络化技术C. 网络化管理D. 网络化材料21. 油气田开发中，常用的油井集成化管理措施不包括：A. 集成化设备B. 集成化技术C. 集成化管理D. 集成化材料22. 石油工程中，常用的油井系统化管理方法不包括：A. 系统化设备B. 系统化技术C. 系统化管理D. 系统化材料23. 油气田开发中，常用的油井标准化管理措施不包括：A. 标准化设备B. 标准化技术C. 标准化管理D. 标准化材料24. 石油工程中，常用的油井规范化管理方法不包括：A. 规范化设备B. 规范化技术C. 规范化管理D. 规范化材料25. 油气田开发中，常用的油井流程化管理措施不包括：A. 流程化设备B. 流程化技术C. 流程化管理D. 流程化材料26. 石油工程中，常用的油井精细化管理方法不包括：A. 精细化设备B. 精细化技术C. 精细化管理D. 精细化材料27. 油气田开发中，常用的油井精益化管理措施不包括：A. 精益化设备B. 精益化技术C. 精益化管理D. 精益化材料28. 石油工程中，常用的油井高效化管理方法不包括：A. 高效化设备B. 高效化技术C. 高效化管理D. 高效化材料29. 油气田开发中，常用的油井可持续发展措施不包括：A. 环境保护B. 资源节约C. 社会责任D. 经济效益30. 石油工程中，常用的油井创新管理方法不包括：A. 创新设备B. 创新技术C. 创新管理D. 创新材料31. 油气田开发中，常用的油井知识管理措施不包括：A. 知识采集B. 知识处理C. 知识分析D. 知识存储32. 石油工程中，常用的油井人才管理方法不包括：A. 人才招聘B. 人才培养C. 人才激励D. 人才存储33. 油气田开发中，常用的油井团队管理措施不包括：A. 团队建设B. 团队协作C. 团队激励D. 团队存储34. 石油工程中，常用的油井项目管理方法不包括：A. 项目规划B. 项目执行C. 项目监控D. 项目存储35. 油气田开发中，常用的油井风险管理措施不包括：A. 风险识别B. 风险评估C. 风险控制D. 风险存储36. 石油工程中，常用的油井质量管理方法不包括：A. 质量控制B. 质量保证C. 质量改进D. 质量存储37. 油气田开发中，常用的油井成本管理措施不包括：A. 成本控制B. 成本分析C. 成本优化D. 成本存储38. 石油工程中，常用的油井效益管理方法不包括：A. 效益评估B. 效益分析C. 效益优化D. 效益存储39. 油气田开发中，常用的油井安全管理措施不包括：A. 安全规划B. 安全执行C. 安全监控D. 安全存储40. 石油工程中，常用的油井环境保护方法不包括：A. 环境规划B. 环境执行C. 环境监控D. 环境存储41. 油气田开发中，常用的油井节能管理措施不包括：A. 节能规划B. 节能执行C. 节能监控D. 节能存储42. 石油工程中，常用的油井信息化管理方法不包括：A. 信息化规划B. 信息化执行C. 信息化监控D. 信息化存储43. 油气田开发中，常用的油井智能化管理措施不包括：A. 智能化规划B. 智能化执行C. 智能化监控D. 智能化存储44. 石油工程中，常用的油井自动化管理方法不包括：A. 自动化规划B. 自动化执行C. 自动化监控D. 自动化存储45. 油气田开发中，常用的油井数字化管理措施不包括：A. 数字化规划B. 数字化执行C. 数字化监控D. 数字化存储46. 石油工程中，常用的油井网络化管理方法不包括：A. 网络化规划B. 网络化执行C. 网络化监控D. 网络化存储47. 油气田开发中，常用的油井集成化管理措施不包括：A. 集成化规划B. 集成化执行C. 集成化监控D. 集成化存储48. 石油工程中，常用的油井系统化管理方法不包括：A. 系统化规划B. 系统化执行C. 系统化监控D. 系统化存储49. 油气田开发中，常用的油井标准化管理措施不包括：A. 标准化规划B. 标准化执行C. 标准化监控D. 标准化存储50. 石油工程中，常用的油井规范化管理方法不包括：A. 规范化规划B. 规范化执行C. 规范化监控D. 规范化存储51. 油气田开发中，常用的油井流程化管理措施不包括：A. 流程化规划B. 流程化执行C. 流程化监控D. 流程化存储52. 石油工程中，常用的油井精细化管理方法不包括：A. 精细化规划B. 精细化执行C. 精细化监控D. 精细化存储53. 油气田开发中，常用的油井精益化管理措施不包括：A. 精益化规划B. 精益化执行C. 精益化监控D. 精益化存储54. 石油工程中，常用的油井高效化管理方法不包括：A. 高效化规划B. 高效化执行C. 高效化监控D. 高效化存储55. 油气田开发中，常用的油井可持续发展措施不包括：A. 可持续发展规划B. 可持续发展执行C. 可持续发展监控D. 可持续发展存储56. 石油工程中，常用的油井创新管理方法不包括：A. 创新规划B. 创新执行C. 创新监控D. 创新存储57. 油气田开发中，常用的油井知识管理措施不包括：A. 知识规划B. 知识执行C. 知识监控D. 知识存储58. 石油工程中，常用的油井人才管理方法不包括：A. 人才规划B. 人才执行C. 人才监控D. 人才存储59. 油气田开发中，常用的油井团队管理措施不包括：A. 团队规划B. 团队执行C. 团队监控D. 团队存储60. 石油工程中，常用的油井项目管理方法不包括：A. 项目规划B. 项目执行C. 项目监控D. 项目存储1. D2. D3. C4. D5. D6. D7. D8. D9. D10. D11. D12. B13. D14. D15. D16. D17. D18. D19. D20. D21. D22. D23. D24. D25. D26. D27. D28. D29. D30. D31. D32. D33. D34. D35. D36. D37. D38. D39. D40. D41. D42. D43. D44. D45. D46. D47. D48. D49. D51. D52. D53. D54. D55. D56. D57. D58. D59. D60. D。
1. 石油工程中，钻井液的主要作用是？A. 冷却钻头B. 传递动力C. 控制地层压力D. 增加钻井速度2. 在石油工程中，什么是“井控”？A. 控制井口压力B. 控制井下工具C. 控制井的垂直度D. 控制井的深度3. 石油工程中，常用的钻井方法不包括以下哪一项？A. 旋转钻井B. 冲击钻井C. 定向钻井D. 水平钻井4. 在石油工程中，什么是“固井”？A. 固定井口设备B. 固定钻井平台C. 固定井壁D. 固定井下工具5. 石油工程中，常用的测井方法不包括以下哪一项？A. 电测井B. 声波测井C. 磁测井D. 放射性测井6. 在石油工程中，什么是“完井”？A. 完成钻井作业B. 完成井口设备安装C. 完成井下工具安装D. 完成井的投产准备7. 石油工程中，常用的油气分离方法不包括以下哪一项？A. 重力分离B. 离心分离C. 过滤分离D. 化学分离8. 在石油工程中，什么是“压裂”？A. 增加井口压力B. 增加井下压力C. 增加地层压力D. 增加井的产量9. 石油工程中，常用的油气输送方法不包括以下哪一项？A. 管道输送B. 铁路输送C. 航空输送D. 船舶输送10. 在石油工程中，什么是“注水”？A. 注入水以增加井口压力B. 注入水以增加井下压力C. 注入水以增加地层压力D. 注入水以增加井的产量11. 石油工程中，常用的油气储存方法不包括以下哪一项？A. 地下储存B. 地面储存C. 海上储存D. 空中储存12. 在石油工程中，什么是“采油”？A. 采集油气B. 采集油气样品C. 采集油气数据D. 采集油气设备13. 石油工程中，常用的油气处理方法不包括以下哪一项？A. 脱水B. 脱硫C. 脱碳D. 脱盐14. 在石油工程中，什么是“油藏工程”？A. 油藏的开发B. 油藏的管理C. 油藏的研究D. 油藏的保护15. 石油工程中，常用的油气勘探方法不包括以下哪一项？A. 地震勘探B. 重力勘探C. 磁法勘探D. 电法勘探16. 在石油工程中，什么是“油田开发”？A. 油田的勘探B. 油田的建设C. 油田的生产D. 油田的管理17. 石油工程中，常用的油气评价方法不包括以下哪一项？A. 地质评价B. 地球物理评价C. 地球化学评价D. 地球生物评价18. 在石油工程中，什么是“油田管理”？A. 油田的勘探管理B. 油田的建设管理C. 油田的生产管理D. 油田的保护管理19. 石油工程中，常用的油气开发方法不包括以下哪一项？A. 单井开发B. 多井开发C. 联合开发D. 独立开发20. 在石油工程中，什么是“油田保护”？A. 油田的勘探保护B. 油田的建设保护C. 油田的生产保护D. 油田的环境保护21. 石油工程中，常用的油气回收方法不包括以下哪一项？A. 重力回收B. 离心回收C. 过滤回收D. 化学回收22. 在石油工程中，什么是“油田环境保护”？A. 油田的勘探环境保护B. 油田的建设环境保护C. 油田的生产环境保护D. 油田的废弃环境保护23. 石油工程中，常用的油气废弃方法不包括以下哪一项？A. 填埋B. 焚烧C. 回收D. 储存24. 在石油工程中，什么是“油田废弃”？A. 油田的勘探废弃B. 油田的建设废弃C. 油田的生产废弃D. 油田的环境废弃25. 石油工程中，常用的油气废弃处理方法不包括以下哪一项？A. 填埋处理B. 焚烧处理C. 回收处理D. 储存处理26. 在石油工程中，什么是“油田废弃处理”？A. 油田的勘探废弃处理B. 油田的建设废弃处理C. 油田的生产废弃处理D. 油田的环境废弃处理27. 石油工程中，常用的油气废弃保护方法不包括以下哪一项？A. 填埋保护B. 焚烧保护C. 回收保护D. 储存保护28. 在石油工程中，什么是“油田废弃保护”？A. 油田的勘探废弃保护B. 油田的建设废弃保护C. 油田的生产废弃保护D. 油田的环境废弃保护29. 石油工程中，常用的油气废弃管理方法不包括以下哪一项？A. 填埋管理B. 焚烧管理C. 回收管理D. 储存管理30. 在石油工程中，什么是“油田废弃管理”？A. 油田的勘探废弃管理B. 油田的建设废弃管理C. 油田的生产废弃管理D. 油田的环境废弃管理答案部分：1. C2. A3. B4. C5. C6. D7. C8. C9. C10. D11. D12. A13. C14. A15. B16. C17. D18. C19. D20. D21. D22. C23. D24. C25. D26. D27. D28. D29. D30. D请稍等，我将继续提供剩余的试题和答案。
石油工程钻井液词汇（中英文）
（1）mud column泥浆柱，主要用于产生液柱压力。
（2）static bottom-hole pressure (SBHP)是静态井底压力，即钻井液处于静止状态时，井底的压力。
（3）wetted perimeter 湿周，所谓的湿周是指过流断面流体与固体边壁接触的长度。
（4）Simulating a Circulating Wellbore 模拟循环的井眼。
（5）又遇到一个“岩屑，钻屑”的词，Drill Solids,之前还有一个是用Drilling cutting 或者cutting 来表示。
（6）non-aqueous drilling fluids无水钻井液，是以其他物质为基液的一种钻井液，多半是油基钻井液。
（7）critical temperature临界温度，
critical deepth 临界井深
（8）Geomechanics地质力学，岩石地质上有关的力学知识。
（9）Mechanical Earth Model机械地球模型
（10）常见的钻井事故：井壁坍塌hole collapse
卡钻stuck pipe是指，钻柱在井眼内无法拔出和下入井内，被卡住。
（11）deviated well斜井相对应的是直井（Vertical Well），还有一种是水平井，即井的形状在水平段是水平的，整个井型呈现一定曲率形状。
（12）Poisson’s ratio泊松比，是以泊松人名命名的，表示岩石的变形特性的量，是指横向变形量比上纵向变形量的比值。
（13）。
石油工程公司钻井队钻井液工程师(泥浆工)岗位HSE应知应会试题(单项选择题）-企事业内部考试其他试卷与试题1. 钻井液循环罐两侧应安装（）m高的护栏，人行通道和护栏应坚固不摇晃。
A. 1.00；B. 1.05；C. 1.10；D. 1.15。
答案：B2. 振动筛至钻台及钻井液罐应安装（）m宽的人行通道。
A. 0.80；B. 0.90；C. 1.00；D. 1.10。
答案：A3. 振动筛使用时的整机噪声应低于（）dB。
A. 65；B. 75；C. 85；D. 95。
答案：C4. 钻井液罐吊装应使用不小于直径（）mm的钢丝绳套。
A. 12；B. 16；C. 19；D. 22。
答案：D5. 除泥器在使用前不属于检查内容的是（）。
A. 各部螺栓有无松动；B. 电机运转是否灵活C. 电动机旋转方向是否正确；D. 如有异常声响或故障应及时排除，确认正常后方可使用。
答案：D6. 钻井液工程师检查泥浆储备罐时，（）不是必检项。
A. 储备钻井液的性能、数量；B. 罐体油漆的剥落情况；C. 闸门灵活好用，保养到位；D. 搅拌器是否正常运转。
答案：B7. 吊装循环罐的钢丝绳套应使用四根等长，起吊绳套间夹角不大于（）度；绳套应断丝不超标、无扭结、压制部分无松动。
A. 90；B. 100；C. 120；D. 150。
答案：C8. 砂泵若长时间停用，特别是在气温低于（）时，应排除泵休内的液体，以免冻裂泵壳。
A. 4℃；B. 0℃；C. -4℃；D. -10℃。
答案：B9. 钻井液循环罐上低压软管应采用油壬连接，保险绳用（）mm的钢丝绳。
A. 9.5；B. 13；C. 16；D. 19。
答案：B10. 井场灰罐下灰的工作压力应不超过（）MPa。
A. 0.10；B. 0.15；C. 0.20；D. 0.25。
答案：C11. 发电机外壳应接地，接地电阻应不大于（）。
A. 1Ω；B. 2Ω；C. 4Ω；D. 10Ω。
答案：C12. 井场至水源处的电源线路应架设在专用电杆上，高度不低于（）m，并设漏电断路器控制；电缆线应有防止与金属摩擦的措施。
石油工程钻井液在钻井工程中，人们常常以“泥浆是钻井的血液”来形象地说明钻井液在钻井中的重要地位。
钻井液的作用能够概括为：清洗井底，携带岩屑；冷却与润滑钻头及钻柱；平衡地层压力；保护井壁；协助破岩；地质录井；将水力功率传递给钻头；保护油气层等。
在钻井实践过程中钻井液技术不断进展，从最初使用清水开始，经历了清水、天然泥浆、细分散泥浆、粗分散泥浆、不分散低固相泥浆、无固相泥浆等几个阶段。
在这一过程中，为熟悉决某些复杂问题，出现了油基泥浆与空气、泡沫等新型钻井液，远远超出了粘土与水形成的“泥浆”范围，因此人们用“钻井液”来代替“泥浆”这一名称。
本章从钻井液的基本构成——粘土出发，介绍钻井液的基本性能及调整方法、现场常用钻井液的构成与特点。
第一节粘土基本知识一、几种要紧粘土矿物的晶体构造及特点粘土要紧是由粘土矿物(含水的铝硅酸盐)构成。
粘土矿物的种类很多，不一致粘土矿物有不一致的晶体构造及特点，但其晶体都是由两种基本构造单位构成的。
1．粘土晶体构造中的基本单位1)硅氧四面体。
每个四面体中都有一个硅原子与四个氧原子以相等的距离相连，硅在四面体的中心，四个氧原子(或者氢氧)在四面体的顶点。
2)铝氧八面体。
铝原子处于八面体的中心，与上面与下面的各三个氧原子或者氢氧形成一个正八面体。
2．高岭石的晶体结构高岭石晶体由一个硅氧四面体片与一个铝氧八面体片构成。
四面体片的顶尖都朝着八面体片，二者由共用的氧原子与氢氧原子团联结在一起。
由于它是一个硅氧四面体片与一个铝氧八面体片构成，因此称高岭石为1：1型粘土矿物。
高岭石单元晶层，一面为OH层，另一面为O层，片与片之间易形成氢键，晶胞之间连结紧密，故高岭石的分散度低。
高岭石晶格中几乎没有晶格取代现象，它的电荷是平衡的，因此高岭石电性微弱。
这些特点决定了高岭石水化很差。
油气层中高岭石颗粒大而附着力弱。
常常因运移堵塞孔喉而降低渗透率。
3．蒙脱石的晶体结构蒙脱石是由上下两个硅氧四面体片中间夹一层铝氧八面体片构成，硅氧四面体的尖顶朝向铝氧八面体，铝氧八面体片与上下两层硅氧四面体片通过共用氧原子与氢氧联结形成紧密的晶层，因此称之2：1型。
压井与压井液1压井1.1定义在作业过程中，当井口敞开时，起出管柱后液面会降低，一旦液柱压力低于地层压力，势必会造成地层流体侵入而诱发井喷事故，既有害地层，又不利于施工。
解决这个问题有两种方法，一是采用不压井、不放喷井口控制装置（油水井带压作业技术）；另一种方法是利用设备从地面往井内注入密度适当的压井液，使井筒中的液柱在井底造成的回压与地层压力相平衡，恢复和重建井内压力平衡，这一过程称为压井。
1.2原理压井是靠压井液自身的静液压力有效地控制地层流体的压力，地层不可避免地要受到压井液的影响，其影响程度和压井效果的好坏取决于压井液液柱压力与地层压力的对比关系以及压井液本身的性质，所采用的加重剂最好是能溶于该压井液的载体。
所有入井流体与地层岩性配伍性一致。
进行修井作业时采用的流体，称为修井液或工作液，其中包括压井液。
1.3目的压井的目的是暂时使井内流体在修井施工过程中不溢出，实现井控安全作业。
1.4原则压井要保护油气层，应遵守“压而不喷、压而不漏、压而不死”三项原则，同时必须采取以下四项产层保护措施；（1）是选用优质压井液（如无固相压井液、KCL防膨压井液）；（2）是对低产、低压井可以采取不压井作业，严禁挤压井作业（特殊情况除外）；（3）是地面盛液池、盛液罐干净无杂物，对作业泵车及管线要进行清洗；（4）是加快施工速度，缩短作业周期，完工后及时投产。
2压井液2.1分类目前，各油气田现场使用的压井液一般有三大类型：即水基型压井液，如修井泥浆（改型钻井液）、无固相盐水压井液、聚合物固相盐水压井液；油基型压井液，如纯油、乳状液等；气、液混合型泡沫压井液。
泡沫压井液由液体（通常为水）、表面活性剂和气体（空气或氮气）组成，用于低压油层，但其操作复杂性和成本受泡沫体系的条件约束。
2.2功能2.2.1与地层岩性相配伍，与地层流体相溶，可保持井筒流体稳定。
2.2.2密度可调，以便平衡地层压力。
2.2.3在井下温度和压力条件下性质稳定。
第四章钻井液在钻井工程中，人们常常以“泥浆是钻井的血液”来形象地说明钻井液在钻井中的重要地位。
钻井液的作用可以概括为：清洗井底，携带岩屑；冷却和润滑钻头及钻柱；平衡地层压力；保护井壁；协助破岩；地质录井；将水力功率传递给钻头；保护油气层等。
在钻井实践过程中钻井液技术不断发展，从最初采用清水开始，经历了清水、天然泥浆、细分散泥浆、粗分散泥浆、不分散低固相泥浆、无固相泥浆等几个阶段。
在这一过程中，为了解决某些复杂问题，出现了油基泥浆以及空气、泡沫等新型钻井液，远远超出了粘土和水形成的“泥浆”围，因此人们用“钻井液”来代替“泥浆”这一名称。
本章从钻井液的基本组成——粘土出发，介绍钻井液的基本性能及调整方法、现场常用钻井液的组成和特点。
第一节粘土基本知识一、几种主要粘土矿物的晶体构造及特点粘土主要是由粘土矿物(含水的铝硅酸盐)组成。
粘土矿物的种类很多，不同粘土矿物有不同的晶体构造及特点，但其晶体都是由两种基本构造单位组成的。
1．粘土晶体构造中的基本单位1)硅氧四面体。
每个四面体中都有一个硅原子与四个氧原子以相等的距离相连，硅在四面体的中心，四个氧原子(或氢氧)在四面体的顶点。
2)铝氧八面体。
铝原子处于八面体的中心，与上面和下面的各三个氧原子或氢氧形成一个正八面体。
2．高岭石的晶体结构高岭石晶体由一个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成。
四面体片的顶尖都朝着八面体片，二者由共用的氧原子和氢氧原子团联结在一起。
由于它是一个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成，所以称高岭石为1：1型粘土矿物。
高岭石单元晶层，一面为OH层，另一面为O层，片与片之间易形成氢键，晶胞之间连结紧密，故高岭石的分散度低。
高岭石晶格中几乎没有晶格取代现象，它的电荷是平衡的，因此高岭石电性微弱。
这些特点决定了高岭石水化很差。
油气层中高岭石颗粒大而附着力弱。
常常因运移堵塞孔喉而降低渗透率。
3．蒙脱石的晶体结构蒙脱石是由上下两个硅氧四面体片中间夹一层铝氧八面体片组成，硅氧四面体的尖顶朝向铝氧八面体，铝氧八面体片和上下两层硅氧四面体片通过共用氧原子和氢氧联结形成紧密的晶层，因此称为2：1型。
在铝氧八面体中，有部分Al3+被Mg2+或Fe2+取代，四面体中的Si4+也有少量被Al3+取代，这样就使蒙脱石的晶格显负电性，这种现象称为晶格取代现象。
蒙脱石晶层上下皆为氧原子层，各晶层间以分子间力联结，联结力弱。
蒙脱石是极易水化、分散、膨胀的粘土矿物。
这些特点决定了蒙脱石是配浆的好材料，但地层中蒙脱石也会因水化膨胀而造成井塌和油层损害。
4．伊利石的晶格结构伊利石的晶体构造和蒙脱石相似，也是2：1型晶体结构，即伊利石也由两层硅氧四面体片夹一层铝氧八面体片组成，但它们之间的区别是：伊利石的硅氧四面体中有较多的Si4+被Al3+取代，晶格出现的负电荷由吸附在伊利石晶层表面氧分子层中的K+所中和。
K+的直径为0.266nm，而晶层表面的氧原子六角环空穴直径为0.28nm，因此K+正好嵌入氧原子六角环中。
由于嵌入氧层的吸附K+的作用，将伊利石的相邻二晶层拉得很紧，联结力很强，水分不易进入层间，所以它不易膨胀。
伊利石由于晶格取代显示的负电性已由K+中和，K+嵌入氧原子六角环中，接近于成为晶格的组成部分，不易解离，所以伊利石电性微弱。
5．海泡石族海泡石族包括海泡石、凹凸棒石、坡缕缟石(或称山软木)，它是铝和镁的含水硅酸盐，晶体构造为链状、棒状或纤维状。
海泡石的晶体结构中有很大的空穴，有极大的部表面，因此含有较多的吸附水，而且有很高的热稳定性(350℃以上)和抗盐类污染的能力。
它在淡水和饱和盐水中的水化情况几乎一样，因此是配制深井钻井液和盐水钻井液的好材料。
6．绿泥石绿泥石的结构是由三层型晶层与一层水镁石交替组成的。
水镁石层有些Mg2+被Al3+取代，因而带正荷。
于是三层型晶层与水镁石层间以静电相吸联结，同时还有氢键存在，因此绿泥石遇水后不发生膨胀。
油层中的绿泥石是一种这富含铁粘土矿物，对油气层的最大危害是对酸的敏感性。
二、粘土的吸附及水化作用钻井液中粘土颗粒和分散介质的界面上，自动浓集介质中分子或离子的现象称为粘土的吸附。
由于粘土颗粒表面通常带有负电荷，因而能吸附水分子和各种水化离子，使粘土著人颗粒表面形成一层具有一定厚度的水化膜，这种现象称为粘土的水化作用。
粘土的吸附和水化作用是使钻井液分散体系稳定的重要因素。
1．粘土的吸附性能(1)粘土颗粒表面电荷种类及原因电泳现象证明，粘土颗粒在水常带负电。
粘土的电荷是使粘土具有一系列电化学性质的基本原因，同时对粘土的各种性质都发生影响。
粘土的电荷可分为永久电荷、可变负电荷和正电荷三种。
1)永久电荷。
它是由于粘土在自然界形成时发生晶格取代所产生的。
例如，Si—O四面体中Si4+被Al3+所代替，或A1—O八面体中的Al3+被Fe2+或Mg2+等取代，就产生了过剩的负电荷。
这种负电荷的数量取决于晶格取代的多少，而不受pH 值的影响，因此称为永久负电荷。
2)可变负电荷。
在粘土晶体的断键边缘上有很多裸露的A1－OH键，其中OH 中的H在碱性条件下解离，会使粘土负电荷过剩；另外粘土晶体的边面上吸附了2-等无机离子或吸附了有机阴离子电解质也使粘土带负电。
由于这种负OH-，SiO3电荷的数量随介质的pH值而改变，故称为可变负电荷。
3)正电荷。
不少研究者指出，当pH值低于9时，粘土晶体边面上带正电荷。
多数人认为其原因是由于裸露在边缘上的Al—O八面体在碱性条件下从介质中接受质子引起的。
粘土的负电荷与正电荷的代数和即为粘土的净电荷数，由于粘土的负电荷一般都多于正电荷，因此粘土一般都带负电荷。
(2)粘土的吸附性能吸附现象在钻井液中是经常发生的，化学处理剂改善钻井液性能，侵入物损坏钻井液的性能都是通过吸附改变粘土表面的性质而起作用的。
钻井液中粘土的吸附作用，可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种。
1)物理吸附。
物理吸附是靠吸附剂和吸附质之间分子间引力产生的，物理吸附是可逆的，吸附速度与脱附速度在一定条件下呈动态平衡。
非离子型的有机处理剂，往往是因在粘土表面发生物理吸附而起作用的。
2)化学吸附。
化学吸附是靠吸附剂与吸附质之间的化学键力而产生的。
例如铁铬木质素磺酸盐在粘土晶体的边缘上可以发生螯合吸附。
3)离子交换吸附。
粘土颗粒因晶格取代等原因，一般是带负电的，为了保持整体的电中性，必然要吸附阳离子。
而吸附的阳离子一般来说并不固定，可以与溶液中的阳离子进行交换，这种作用称为离子交换吸附。
最常见的交换性阳离子是Na+，Ca2+，Mg2+等。
钻井液中粘土吸附的离子与溶液中的离子发生离子交换吸附的现象是经常遇到的，配浆时加纯碱提高粘土的分散度和造浆率，就是利用离子交换吸附的特性。
离子交换吸附的特点是：同号离子相互交换；等电量相互交换；离子交换吸附的反应是可逆的，吸附和脱附的速度受离子浓度的影响。
离子交换吸附的规律是：浓度相同，价数越高，与粘土表面的吸力越强，交换到粘土表面上的能力越强；价数相同、浓度相近时，离子半径越小，水化半径越大，离子中心离粘土表面越远，吸附能力弱(K+与H+除外)；当浓度很高时，低价离子同样能交换高价离子。
常见的阳离子交换能力强弱顺序是：+＞K+＞Na+＞Li+H+＞Fe3+＞Al3+＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4上述顺序中，H+交换能力最强，这是因为H+的体积特别小，周围无法排列水分子，离粘土的距离较近。
这是在钻井液性能参数中重视pH值的重要原因之一。
粘土的阳离子交换容量是指在PH等于7的条件下，粘土所能交换下来的阳离子总量。
它包括交换性氢和交换性盐基，其数值均以每100g(即1hg)粘土所交换下来的阳离子的物质的量表示。
粘土的阳离子交换容量，直接关系到粘土颗粒带电荷的多少和吸附处理剂的能力。
影响粘土阳离子交换容量的因素有粘土矿物的本性、粘土矿物的分散度及溶液的pH值。
粘土矿物组成和晶体构造不同，阳离子交换容量有很大差别，引起粘土阳离子交换吸附的电荷中，以晶体取代所占的比例较大，由此可以推断，晶格取代愈多的粘土矿物，其交换容量也愈大。
高岭石无晶格取代现象，其阳离子交换容量很低，约为3~15mmol/hg,蒙脱石有显著的晶格取代现象，而且取代位置常常在A1—O八面体中，即在单位晶胞的中央，对所吸附的阳离子静电引力较弱，被吸附的阳离子参加交换反应比较容易，因此其阳离子交换容量较大，约为70~130mmol/hg。
伊利石也有较多的晶格取代，但其位置多发生在Si—O四面体中，电荷接近表面，加上其晶格中的六角环有固定K+的作用，因而阳离子交换比较困难，只有部分K+参与交换，故其阳离子交换容量介于高岭石和蒙脱石之间，约为10~40mmol/hg。
当粘土矿物组成相同时，其阳离子交换容量随分散度的增加而增大，特别是高岭石粘土矿物，其阳离子交换容量受分散度的影响最大，这是因为高岭石的电荷主要是由于裸露的OH中H+解离产生的，裸露的OH愈多，电性愈大。
在粘土矿物和分散度相同的条件下，pH值增高，阳离子交换容量增加，原因是：Al—O—OH键是两性的，在碱性条件下H+更容易解离，使粘土表面负电荷增加，另外溶液中OH增多，它靠氢键吸附于粘土表面，使粘土表面的负电荷增多，从而增加粘土的阳离子交换容量。
2．粘土的水化作用(1)粘土水化膨胀机理粘土水化膨胀机理主要有两方面：1)表面水化。
它是由粘土晶体表面上水分子的吸附作用引起的，引起表面水化的作用力是表面水化能，第一层水是水分子与粘土表面的六角形网络的氧形成氢键而保持在平面上。
因此，水分子也通过氢键结合为六角环，下一层也以类似情况与第一层以氢键连接，以后的水层照此继续。
2)渗透水化。
由于晶层之间的阳离子浓度大于溶液部的浓度，水发生浓差扩散，进入层间，在双电层斥力作用下层间距增大。
渗透膨胀引起的体积增加比晶格膨胀大得多。
(2)影响粘土水化膨胀的因素影响粘土水化膨胀的因素有：1)粘土晶体的部位不同，水化膜的厚度不相同。
粘土晶体所带的负电荷大部分都集中在层面上，吸附的阳离子多，因此水化膜厚。
在粘土晶体的边面上带电荷较少，因此水化膜薄。
2)粘土矿物不同，水化作用的强弱不同。
蒙脱石的阳离子交换容量高，水化最好，分散度也最高；而高岭石阳离子交换容量低，水化差，分散度也低，颗粒粗；伊利石由于晶层间K+的特殊作用也是非膨胀性矿物。
3)粘土吸附的交换性阳离子不同，其水化程度有很大差别。
如钙蒙脱石水化后晶层间距最大仅为1.7nm，而钠蒙脱石水化后晶层间距可达1.7~4.0 nm。
三、钻井液中粘土表面的双电层粘土颗粒在水中表面带负电荷，通过静电作用可把交换性阳离子(称为反离子)吸引在它的周围。
这些反离子一方面受负电荷的吸引靠近粘土表面，另一方面由于反离子的热运动及反离子之间的斥力，会脱离粘土颗粒向溶液中扩散，其结果构成了扩散双电层。
