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钻井液常规性能测定及常用钻井液计算公式钻井液是在钻井过程中用来冷却钻头、清理井孔并携带钻屑到地面的一种重要材料。
常规性能测定是评估钻井液性能和保证钻井活动的安全和高效进行的关键步骤。
本文将探讨钻井液常规性能测定及常用计算公式。
1.钻井液基本性能测定1.1密度测定钻井液的密度是指单位体积钻井液所含质量。
测定钻井液的密度可以通过常用的密度计来实现。
常用的密度计有密度计、密度测井仪和滴定法等。
常用密度计测量钻井液密度的计算公式如下：密度 = (wt / Vt) / (ws / Vs)其中，wt是钻井液质量，Vt是钻井液体积，ws是钻井液中饱和盐水的质量，Vs是饱和盐水体积。
1.2粘度测定粘度是指钻井液流动阻力的大小。
钻井液的粘度可以通过常用的转子粘度计等设备进行测定。
粘度的测量单位为帕斯卡秒（Pa·s）或者倍秒（cP）。
常用的粘度计算公式如下：动力粘度（cP）=测量粘度（帕斯卡秒）×10001.3悬浮性测定悬浮性是指钻井液携带钻屑的能力。
测定钻井液的悬浮性可以通过悬浮度计来实现。
悬浮度是钻井液中所含固相物质的体积百分比。
1.4pH值测定pH值是衡量钻井液酸碱性的指标。
测定钻井液的pH值可以通过pH 电极测量仪来实现。
2.1钻井液的固相含量计算固相含量（%）=(Ws/Wt)×100其中，Ws是固相物质的质量，Wt是钻井液的总质量。
2.2钻井液的毛孔压力计算毛孔压力（psi）= (H × ρ × g) + P其中，H是钻井液的高度（英尺），ρ是钻井液的密度（磅/立方英尺），g是重力加速度（英尺/秒²），P是大气压力（psi）。
2.3钻井液的等效循环密度计算等效循环密度（ppg）= (H × ρ) / (Hf × ρf)其中，H是钻井液的高度（英尺），ρ是钻井液的密度（磅/立方英尺），Hf是液体段的高度（英尺），ρf是液体段的密度（磅/立方英尺）。
简述钻井液的主要功用
钻井液是一种在钻井过程中使用的地下水,其主要功用是在钻井过程中提供支持和保护,以及在钻井过程中去除岩石和矿物,以便进行钻井作业。
以下是钻井液的主要功用:
1. 支持钻井作业:钻井液具有黏性,能够在钻井过程中提供支持,防止岩石掉落或钻井工具受到损坏。
钻井液还具有一定的渗透性,能够去除钻井过程中产生的矿物和岩石,保持钻井作业的顺利进行。
2. 保护钻井工具:钻井液能够防止钻井工具受到损坏,同时也能够防止岩石和矿物侵入钻井工具。
钻井液还具有抗化学性,能够抵御钻井过程中产生的化学物质,防止钻井工具受到腐蚀。
3. 去除岩石和矿物:钻井液能够在钻井过程中去除岩石和矿物,使得钻井作业能够顺利进行。
钻井液可以通过渗透性将岩石和矿物带到深处,然后通过过滤和分离将这些物质去除。
4. 控制钻井深度:钻井液能够在钻井过程中控制钻井深度。
通过使用钻井液,可以调整钻井深度,以适应钻井作业所需的条件。
钻井液在钻井过程中扮演着至关重要的角色,其功用决定了钻井作业的顺利进行和安全性。
因此,钻井液的制备和使用需要遵循严格的操作规程,以确保钻井作业的安全和高效。
第一章1钻井液：油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。
钻井液又称做钻井泥浆（Drilling Muds），或简称为泥浆(Muds)2完井液：在油气井完井作业过程中所使用的工作液统称为完井液，这些作业包括钻开油层、下套管、射孔、防砂、试油、增产措施和修井等。
因此从广义上讲，从钻开油层到采油及各种增产措施过程中的每一个作业环节，所使用的与产层接触的各种工作液体系统称为完井液。
3钻井液的功能: 1．携带和悬浮岩屑(这是钻井液首要和最基本的功用)2．稳定井壁和平衡地层压力3．冷却和润滑钻头、钻具4．传递水动力5．获取井下信息6。
保护油气层4钻井液类型：1.分散钻井液2．钙处理钻井液3．盐水钻井液4．饱和盐水钻井液5．聚合物钻井液6．钾基聚合物钻井液7．油基钻井油8．合成基钻井液9．气体型钻并流体10．保护油气田钻井液。
5钻井液的常规性能：密度、漏斗粘度、塑性粘度、动切力、静切力、API滤失量、HTHP滤失量、pH值、碱度、含砂量、固相含量、膨润土含量、滤液中各种离子的质量浓度6钻井液密度的调节方法：加重钻井液密度方法：加重材料是提高钻井液密度最常用的方法。
在加重前，应调整好钻井液的各种性能，特别要严格控制低密度固相的含量。
一般情况下，所需钻井液密度越高，加重前钻井液固含及粘度、切力应控制得越低。
可溶性无机盐也是提高密度常用方法。
如保护油气层清洁盐水钻井液，通过加入NaCl，可将钻井液密度提高至1.20 g/cm3左右。
降低钻井液密度方法：为实现平衡压力钻井或欠平衡压力钻井，通常降低密度的方法有以下几种：(1)清除无用固相: 最主要的方法用机械和化学絮凝的方法清除无用固相，降低钻井液的固相含量。
(2)加水稀释:但往往会增加处理剂用量和钻井液费用。
(3)混油:但有时会影响地质录井和测井解释。
(4)充气:钻低压油气层时可选用充气钻井液等。
8钻井液的固相含量：钻井液固相含量通常用钻井液中全部固相的体积占钻井液总体积的百分数来表示，固相含量的高低以及这些固相颗粒的类型、尺寸和性质均对钻井时的井下安全、钻井速度及油气层损害程度等有直接的影响。
简答题：1、钻井液是如何让分类的？P2-3答：钻井液按密度大小可分为非加重钻井液和加重钻井液；按其黏土水化作用的强弱可分为非抑制型钻井液和抑制型钻井液；按其固相含量的多少，将固相含量较低的叫做低固相钻井液，基本不含固相的叫做无固相钻井液；根据分散（流体）介质不同，分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体和合成基钻井液四种类型。
2、主要钻井液类型有哪些？ P3-5答：主要钻井液类型有：（1）分散钻井液；（2）钙处理钻井液；（3）盐水钻井液和饱和盐水钻井液；（4）聚合物钻井液；（5）钾基聚合物钻井液；(6)油基钻井液；（7）气体型钻井流体；（8）合成基钻井液；（9）保护油气层的钻井液；（10）不侵入地层钻井液。
3、膨润土在钻井液中的主要作用是什么？P31答：膨润土在钻井液中的主要作用是增加粘度和切力、提高井眼净化能力；形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量；对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性；防止井漏等。
4、常用配制钻井液的粘土有哪些？P31答：钻井液常用粘土有膨润土、抗盐粘土（包括凹凸棒石粘土、海泡石粘土等）及有机膨润土。
5、钻井液的功用有哪些？P5答：钻井液的功用：（1）携带和悬浮岩屑；（2）稳定井壁；（3）平衡地层压力和岩石侧压力；（4）冷却和润滑钻头；（5）传递水动力；（6）获取地下信息。
6、配制泥浆的膨润土的主要作用有哪些？P31答：膨润土在钻井液中的主要作用是增加粘度和切力、提高井眼净化能力；形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量；对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性；防止井漏等。
7、什么是压力激动？答：8、简述钻井液的循环过程. P5答：钻井液的循环是通过钻井泵（俗称泥浆泵）来维持的。
从钻井泵排出的高压钻井液经过地面高压管汇、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤到钻头，从钻头喷嘴喷出，然后再沿钻柱与井壁（或套管）形成的环形空间向上流动，返回地面后经排出管线、振动筛流入泥浆池，再经各种固控设备惊醒处理后返回水池，进入再次循环，这就是钻井液的循环过程和循环系统。
钻井液的配置标准
钻井液是钻井过程中使用的重要液体，其配置标准应该符合以下要求：
1. 密度：钻井液的密度应该能够克服井口压力，同时又不能对地层造成损害。
一般来说，密度控制在8到16磅/加仑之间。
2. 粘度：钻井液的粘度应该足够大，以便在钻井过程中有效地传递钻头的动力，但又不能过于粘稠以至于影响钻井速度。
3. pH值：钻井液的pH值应该控制在7到9之间，以避免对地层造成腐蚀。
4. 清洁度：钻井液应该保持清洁，以避免在钻井过程中出现回流问题。
5. 抗污染能力：钻井液应该具有一定的抗污染能力，以避免来自地层的污染物对钻井液造成损害。
6. 稳定性：钻井液应该具有一定的稳定性，以避免在钻井过程中出现波动。
综上所述，钻井液的配置标准应该根据不同的钻井条件和要求进行调整，以保证钻井过程的安全和高效。
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钻井用化学材料一、钻井液的作用钻井液又称“泥浆”是由各种油田化学剂（约19类）混合组成的流体。
当钻进至油、气层时所用的钻井液为“完井液”。
修井作业时所用的化学剂配成的流体称为“修井液”。
基本功能有：钻井液具有平衡地层压力、冷却润滑钻头、冲洗井底、携带岩屑、辅助破坏岩层、悬浮岩屑、保护井壁等作用。
保证优质快速钻进。
对于开发，保护油气层。
对于勘探，发现并保护油气层。
二、钻井液的类型水基钻井液：无固相饱和盐水钻井液低固相不分散钻井液（钾铵聚合物、三磺、两性复合离子、阳离子、正电胶等）油基钻井液：油基液、油包水乳化液、低胶性油基液、无毒油基液气体型（空气、雾、泡沫、充气）钻井液钻井液材料分为十六大类。
1.粘土类作用：主要用来配制原浆，亦有增加粘切、降低滤失量的作用。
主要材料：膨润土（主要以蒙脱石为主）、抗盐土（主要为凹凸棒石及海泡石土）、有机土（钠土经阳离子型表面活性剂处理的人造土）。
2.加重材料作用：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力、防塌、防喷。
主要材料：重晶石粉：以硫酸钡为主要成分的天然矿石，经过机加工而成细度适宜的粉末状产品。
石灰石粉：以碳酸钙为主要成分的天然矿石，经过机械加工而成细度适度的粉末产品。
钛铁矿粉：以氧化钛与四氧化三铁为主要成份。
3.增粘剂作用：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，增加胶凝强度以形成高流阻。
主要材料：黄孢胶、黄原胶、羧甲基纤维素CMC、羟乙基纤维素HEC、正电胶、石棉、胍胶等。
4.降粘剂作用：主要用来改善钻井液的流动性，例如粘度、切力，以增加可泵性、减少摩阻等。
主要材料：酸式焦磷酸盐、四磷酸钠、铁铬盐、木质磺酸盐类、单宁、腐植酸钾、丙烯酸聚合物、硅稀释剂、氧化木质素衍生物等。
5.降滤失剂作用：主要用来降低钻井液的滤失量。
主要材料：淀粉类、低粘度聚阴离子纤维素、钠羧甲基纤维素、共聚物类、聚丙烯腈衍生物或聚丙烯盐、树脂类、复全合纤维素等。
6.絮凝剂作用：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，可使钻屑不分散，易于清除，并有防塌作用。
1.泥页岩抑制剂（小阳离子）抑制岩屑分散的机理主要有以下几个方面：
一是小阳离子是阳离子型表面活性剂，靠静电作用可吸附在岩屑表面，另外与岩屑层间可交换阳离子发生离子交换作用也可进人岩屑晶层间。
表面吸附的小阳离子的疏水基形成疏水层，阻止水分子进入岩屑粒子内部，层间吸附的小阳离子靠静电作用拉紧层片，抑制岩屑水化膨胀和分散。
二是小阳离子所带的正电荷可中和岩屑带的负电荷，削弱岩屑粒子间的静电排斥作用，从而降低岩屑的分散趋势。
用小阳离子作抑制剂比用KCl还有一些优越之处。
其一是吸附了小阳离子的钻屑表面具有一定的疏水性，不易粘附在亲水性的钻头、钻铤和钻杆表面，具有明显的防泥包作用；其二是小阳离子具有一定的杀菌作用，可有效地防止某些处理剂如淀粉类的生物降解；其三是小阳离子不会明显影响钻井液的矿化度，具有不影响测井解释和减弱钻具在井下的电化学腐蚀等优点。
2.絮凝剂（大阳离子）的作用机理
大阳离子的主要作用是絮凝钻屑，清除无用固相，保持聚合物钻井液的低固相。
因为对岩屑的包被吸附作用和负电性降低作用。
大阳离子带有阳离子基团，靠静电作用吸附在钻屑上，吸附力较强，相对分子量较大，分子链足够长，桥联作用较好；
大阳离子可降低钻屑的负电性，减小粒子间的静电排斥作用，形成密实絮凝体，絮凝效果优于阴离子聚合物。
3.钻井液的功能：携带和悬浮岩屑；稳定井壁和平衡地层压力；冷却和润滑钻头，钻具；传递水动力。
4.膨润土在淡水钻井液中的作用有哪些？增加粘度和切力，提高井眼净化能力；形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量；对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性；防止井漏。
5.不同的交换性阳离子引起水化程度不同的原因是：
粘土单元晶层间存在两种力：一是晶层间阳离子水化产生的膨胀力和带负电荷的晶层之间的斥力；另一种是粘土单元晶层-层间阳离子-粘土单元晶层之间的静电引力。
如果粘土单元晶层-层间阳离子-粘土单元晶层之间的静电引力大于晶层间的斥力，粘土就只能发生晶格膨胀。
如果晶层之间的产生的斥力大到足以破坏单元晶层-层间阳离子-粘土单元晶层之间的静电引力，黏土便发生渗透膨胀，形成扩散双电层，双电层斥力使单元晶层分离开。
6.试举例说明无机处理剂在钻井液中的作用机理A、离子交换吸附主要是粘土颗粒表面的Na+与Ca2+之间的交换。
通过Na+浓度的增加，使之能够与钙蒙脱土颗粒表面的Ca2+发生交换，从而使粘土的水化和造浆性能提高，分散成更小的颗粒，表现为钻井液的粘度、切力升高，滤失量降低；B、调控钻井液的pH值向钻井液中加入Na2CO3，NaOH等，提高pH，提高黏土水化分散能力。
C、沉淀作用如果有过多的Ca2+或Mg2+侵入钻井液，将会削弱粘土的水化和分散能力，破坏钻井液的性能。
此时，可先加入适量烧碱除去Mg2+，然后用适量纯碱除去Ca2+。
D、络合作用在受到钙侵的钻井液中加入足量的六偏磷酸钠，则可通过络合反应除去Ca2+。
E、与有机处理剂生成可溶性盐通过加入适量烧碱才使之转化为可溶性盐，如单宁酸钠和腐植酸钠，才能充分发挥其效能。
这也是钻井液应始终保持碱性环境的一个重要原因。
F、抑制溶解的作用在钻遇岩盐和石膏地层时，常使用盐水钻井液和石膏处理的钻井液；其目的是为了抑制和防止上述可溶性岩层的溶解，使井径保持规则。
7.聚合物钻井液的优点固相含量低，且亚微米粒子
所占比例也低；具有良好的流变性，主要变现为较强的
剪切稀释性和适宜的流型；机械钻速高；稳定井壁能力
强，井径比较规则；对油气层的损害小，有利于发现和
保护产层；可防止井漏的发生；钻井成本低
8.简述影响钻井液静滤失量的因素静滤失方程：滤失
量V f与渗滤时间t的平方根成正比，与渗滤压差△p的
平方根成正比；与滤液粘度μ的平方根成反比，与固体
含量因素（f sc／f sm-1）成正比，与泥饼的渗透率K的平
方根成正比。
同时，随温度的升高，V f也逐渐增大。
9.举例说明钻井液页岩抑制剂的作用机理磺化沥青：由于磺化沥青含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩界面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散起到防塌作用。
同时，不溶于水的部分又能填充孔喉和裂缝起到封堵作用，并可覆盖在页岩界面，改善泥饼质量。
但随着温度的升高，磺化沥青的封堵能力会有所下降。
10.举例说明钻井液降粘剂的作用机理。
单宁类降粘剂的作用机理是：单宁酸钠苯环上相邻的双酚羟基可通过配位键吸附在粘土颗粒断键边缘的Al 3+处。
而剩余的一ONa和一COONa均为水化基团，它们又能给粘土颗粒带来较多的负电荷和水化层，使粘土颗粒端面处的双电层斥力和水化膜厚度增加，从而拆散和削弱了粘土颗粒间通过端-面和端-端连接而形成的网架结构，使粘度和切力下降。
因此，单宁类降黏剂主要是通过拆散结构而起降黏作用的。
11.举例说明不分散低固相钻井液体系中，絮凝剂的作用机理是什么？
带负电的选择性絮凝剂易吸附在负电性较弱的钻屑和劣质土颗粒上，通过桥联作用将颗粒絮凝成团块而易于清除；对负电性较强的蒙脱土吸附较少，且蒙脱土颗粒间的静电排斥作用较大而不能形成密实团块，桥联作用形成的空间网架结构还能提高蒙脱土的稳定性。
12.钻井液的受侵及其处理
13.剪切稀释性的要求在高剪切速率γ下，有效的破岩；在
低剪切速率下，有效的携带岩屑；根据现场经验和平板型
层流流核直径的有关计算，一般将动塑比控制在
0.36-0.48(Pa/mPa.s).
14.对抗高温钻井液处理剂的一般要求高温稳定性好，在
高温条件下不易降解；对粘土颗粒有较强的吸附能力，受
温度影响小；有较强的水化基团，使处理剂在高温下有良
好的亲水特性；能有效地抑制粘土的高温分散作用；在有
效加量范围内，抗高温降滤失剂不得使钻井液严重增稠；
在pH值较低时（7～10）也能充分发挥其效力，有利于控
制高温分散，防止高温胶凝和高温固化现象的发生。
15.不分散低固相聚合物钻井液的性能指标固相含量应维持在4％或更小，这是核心指标，是提高钻速的关键；钻屑与膨润土的比例不超过2:1；动切力（Pa）与塑性粘度（mPa·s）之比控制在0．48左右；非加重钻井液的动切力应维持在1．5-3Pa；滤失量控制应视具体情况而定；优化流变参数；在整个钻井过程中应尽量不用分散剂。
16.分散钻井液体系影响聚结稳定性的因素①电解质浓度的影响、②反离子价数的影响、③反离子大小的影响、
④同号离子的影响、⑤相互聚沉影响
17.塑性粘度的影响因素钻井液中的固相含量；钻井液中的黏土的分散程度；高分子聚合物处理剂
18.钻井液动切力的影响因素黏土矿物的类型及浓度；电解质；降粘剂
19.调整塑性粘度和动切力的一般方法
20.聚合物处理剂的作用机理是什么？桥联与包被作用；
絮凝作用；增粘作用；降滤失作用；抑制与防塌作用；
降粘作用
21.分析黏土矿物的结构与性质高岭石：1:1型黏土矿物；
晶层与晶层之间容易形成氢键，因而晶层之间连接紧密；
几乎无晶格取代现象；为非膨胀型的黏土矿物；水化性
能差，造浆性能不好蒙脱石：2:1型黏土矿物；晶格取代
多在八面体中，负电量大，CEC大；晶层间引力以分子
间力为主，引力弱，晶层间距较大，水分子易进入晶层
间，引起晶格膨胀，水化阳离子进入晶层间，使层间距
增加，是膨胀型黏土矿物；晶层的所有表面（内外表面）
均可进行水化及阳离子交换，吸水性强，造浆率高伊利
石：2:1型黏土矿物晶格取代多发生在四面体中，且取代数目比蒙脱石多，晶胞平均负电荷高于蒙脱石，产生负电荷主要由K+来平衡，CEC大，介于高岭石与蒙脱石之间；晶层间引力以静电引力为主，比氢键强，晶层间距较小，是非膨胀型黏土矿物；水化作用仅限于外表面。
