钻井液处理剂的作用原理一

《钻井液工艺原理》第1阶段在线作业2020

做作业

试卷要求 :

一、判断题

答题要求

:

判断下列说法是否正确。

1(5.0分)

具有牛顿流变模式的流体可以作为钻井液使用。

• A) 正确

• B) 错误

参考答案：

错误

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解析：

无

2(5.0分)

CMC的两个主要性能指标是聚合度和取代度。

• A) 正确

• B) 错误 参考答案：

正确

收起解析

解析：

无

3(5.0分)

一般而言，粘土的阳离子交换容量越大，粘土水化膨胀越小。

• A) 正确

•

B) 错误

参考答案：

错误

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解析：

无

4(5.0分)

在其它影响因素相同的条件下，钻井液的瞬时失水量越大，钻井速度越小。

• A) 正确

• B) 错误

参考答案： 错误

收起解析

解析：

无

5(5.0分)

温度对钻井液粘度影响不大。

• A) 正确

•

B) 错误

参考答案：

错误

收起解析

解析：

无

二、多项选择题

答题要求

:

每题有两个或两个以上符合题意的选项。

6(5.0分)

影响泥饼渗透率的主要因素有：

• A)

颗粒大小 •

• B)

颗粒形状

•

• C)

水化膜

•

• D)

液柱压力

•

参考答案： A

B C

收起解析

解析：

无

7(5.0分)

提高钻井液有机处理剂抗盐能力的手段有：

• A)

引入磺酸基

•

• B)

增加分子链的刚性

•

• C)

引入阳离子

•

• D) 加入合适的表面活性剂

•

参考答案： A

B D

收起解析

解析：

无

8(5.0分)

解除压差卡钻的方法有：

• A)

用解卡液浸泡

•

• B)

用稀盐酸浸泡

•

• C)

降低钻井液密度

•

• D)

降低滤失量

•

参考答案： A B C

收起解析

解析：

无 9(5.0分)

温度对钻井液中聚合物的影响主要有：

• A)

高温降解

•

• B)

高温交联

-

-

- . word.zl- 钻井液常用处理剂的作用机理〔一〕

钻井液处理剂用于改善和稳定钻井液性能,或为满足钻井液某种性能需要而参加的化学添加剂。处理剂是钻井液的核心组分，往往很少的加量就会对钻井液性能产生很大的影响。钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多，为了使用和研究方便将按其功能进展分类。

根据2006年API钻井液处理剂分类方法，将钻井液处理剂分为降滤失剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏材料、降粘剂、腐蚀抑制剂、外表活性剂、润滑剂/解卡剂、加重剂、杀菌剂、消泡剂、泡沫剂、絮凝剂、除钙剂、pH控制剂、高温稳定剂、水合物控制剂。共计18类。其中润滑剂/解卡剂合并，另外增加了水合物控制剂

我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂分为16类，分别为粘土类、加重剂、碱度控制剂、降滤失剂、降粘剂、增粘剂、页岩抑制剂、絮凝剂、润滑剂、解卡剂、杀菌剂、缓蚀剂、乳化剂、堵漏剂、发泡剂、消泡剂。

这16类处理剂所起的作用不同，但在配制和使用钻井液是，并不同时使用这些处理剂，而是根据现场需要选择其中的几种。下面对这16种处理剂进展介绍。

1 粘土类

粘土的本质是粘土矿物。粘土矿物是细分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。粘土矿物是整个粘土类土或岩石的性质，它是最活泼的组分。晶质含水的层状硅酸盐矿物：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等；含水的非晶质硅酸盐矿物：水铝英石、硅胶铁石等。

1.1 粘土矿物的两种根本构造单元

1.1.1 硅氧四面体与硅氧四面体晶片

常用泥浆药品及作用 一、 聚合物类 1、聚丙烯酰胺（PAM） 作用：主要用来絮凝钻井液中过多的粘土细微颗粒及清除钻屑，从而使钻井液保持低固相，它也是一种良好的包被剂，可使钻屑不分散，易于清除，并有防塌作用。 2、聚丙烯酸钾（K-PAM） 作用：主要用来抑制页岩中所含粘土矿物的水化膨胀和分散而引起的井塌。 3、螯合金属聚合物（CMP） 作用：用来提高聚合物体系粘度兼防塌作用。 4、钻井液用成膜树脂防塌剂（BLC-1） 作用：用来控制聚合物体系失水，增加润滑性从而达到防塌的目的。 5、高粘乙烯基单体共聚物防塌降失水剂（BLA-MV） 作用：用来控制聚合物体系失水，提高粘度，封堵页岩孔隙从而达到防塌的目的。 6、增粘降失水剂（KF-1） 作用：用来提高聚合物体系液相粘度，提高泥浆的携带岩屑能力。 7、非极性防卡润滑剂（BLR-1） 作用：主要用来提高钻井液体系的润滑性，降低摩阻系数，增加钻头的水马力以及防止粘卡。 二、 细分散类 作用：主要用来配制原浆，亦有增加粘切、降低滤失的作用。 1、 羧甲基纤维素钠盐（CMC） 作用：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，提高粘度，降低失水。 2、 烧碱(NaOH) 作用：调节钻井液PH值，促进白土水化分散。 4、 纯碱（Na2CO3） 作用：调节钻井液PH值，促进白土水化分散,沉降钻井液中过多的钙离子。 5、 防塌润滑剂（FT-342或FT-1） 作用：防塌，改善钻井液的流动性和泥饼质量。 6、 硅氟防塌降虑失剂（SF） 作用：防塌降失水，改善钻井液的流动性和泥饼质量。 7、 封堵护壁增粘剂（改性石棉）（SM-1）或（XK-1） 作用：提高低固相钻井液的动切力。 8、 硅氟稀释剂(SF-150) 作用：主要用作稀释改善细分散钻井液体系的流动性 三、 堵漏剂 1、单向压力封堵剂（DF-A） 作用：主要用作渗透性漏失地层的堵漏。 2、综合堵漏剂（HD-I、II） 作用：主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。 3、桥塞堵漏剂（QD-I、II） 作用：主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。 四、 加重剂 1、 石灰石粉（CaCO3） 作用：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力，防塌防喷。可用来配制密度不超过1.30g/cm3的钻井液。 2、 重晶石粉（BaSO4） 作用：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力，防塌防喷。可用来配制密度2.00g/cm3以上的钻井液。 常见膨润土浆配方 材料和处理剂 功 用 用量（kg/m3）

钻井液性能要求及处理剂类型和作用

一般而言，煤田地质勘探采用金刚石绳索取芯钻进在稳定岩层可使用清水作钻井液。而对各种不稳定岩层,如各种水敏岩层、破碎岩层、特别是对于深孔、长孔段的不稳定岩层,则必须采用泥浆作钻井液。由于金刚石岩心钻探内外管间隙小、钻头转速高、钻头价格贵,因此对泥浆提出了一些特殊要求。

金刚石绳索取芯钻进用钻井液 ，主要要求润滑性、流变性、滤失性、固相含量等项指标。并据此来选择钻井液类型、添加剂种类和工艺措施。

金刚石钻进要求钻井液有好的润滑性是不言而喻的。为发挥钻头的破岩效率，特别是使用孕镶钻头，要求高转速，只有泥浆润滑性能好，才能减少钻头磨损，提高钻头进尺；减少钻杆磨损和钻杆折断事故，降低功率消耗。不管用清水还是用泥浆作钻井液，都要重视其润滑性指标。

为保护孔壁和有效排除钻屑，要求钻井液有较好的流变性。以前用漏斗粘度来衡量流动性能是不够的。金刚石钻探的特点，要求钻井液通过小间隙处流动阻力小，即粘度小；而在大断面处粘度高，对孔壁冲刷小。

我们在金刚石绳索取芯钻探中应用流变学的理论解决生产实际问题，选择流变性能好的泥浆，取得较好满意的效果 。

要使泥浆有较好的护壁能力，必须注意其滤失性能。失水量过大是造成泥页岩，盐类地层、破碎地层的膨胀、溶蚀、剥蚀、坍塌的主要根源。

在这些地层要求失水量低,金刚石钻进环空间隙很小，泥饼厚度过大是很不利的。此外，滤液的成分对护壁有重要影响。滤液中含有盐类离子、高分子材料等抑制性成分，即使失水量大一些，护壁能力也很好。因此，对滤失性能要注意失水量、泥饼厚度及滤液成分三个方面。为控制失水常加入多种降失水剂。

固相含量过高，尤其是钻屑含量过高，给钻进工作带来很多问题，如钻速下降、钻头寿命降低，设备磨损加快、孔内事故多。固相含量的多少和类型，直接影响到钻井液的流变性、滤失性和润滑性。