表面张力 从力定义

❖表面张力从力定义：表面张力是作用在单位长度表面上的表面收缩力。

从功定义：表面张力是增加单位表面所做的表面功。

、从能定义：表面张力是单位表面所具有的表面能。

溶胶包括扩散和沉降电动现象包括电泳、电渗、沉降电位和流动电位。

溶胶的扩散双电层可分为两层，一层紧密层(也叫Stern 层或吸附层)，另一层为扩散层。

亲水地层，毛细管现象是动力。

分子由亲水的极性部分和亲油的非极性部分组成，少量存在就能大大降低溶液表面张力的物质，即为表面活性剂。

表面活性剂降低表面张力原因：再睡内部一个水分子收到周围水分子的作用力的合理为0，但在表面的水分子由于上层空间气体分子对他的吸引力小鱼内部也像分子对他的吸引力，该分子收到的合理部位0，其合理方向垂直只想液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小趋势，这种收缩力成为bmzl，加入便面活性剂bmhxj 具有qsjt与qyjt，为了保持稳定，亲友及伸向气相亲水基伸向水箱，亲友段与水分子间有吃力，降低了表面张力。

hlb值越小，表面活性剂越亲油。

表面活性剂的作用：①增溶作用②乳化作用③起泡作用④润湿作用❖基本构造单元－单元片－基本结构层－粘土矿物。

晶层：四面体晶片与八面体晶片以适当的方式结合，构成晶层（1）1：1型晶层：由一个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体晶片构成（5层原子面）2：1型晶层：由两个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体晶片构成（7层原子面）。

粘土矿物的单位构造：基本结构层加上层间域。

❖晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，产生过剩电荷的现象。

❖阳离子交换容量：分散介质pH=7时，1000g粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）造浆率：一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为15mPa.s钻井液的体积数，m3/T。

❖高岭石特点A、1：1型粘土矿物。

几乎不存在晶格取代，负电量少C、晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距C=7.2Å非膨胀型粘土矿物高岭石上下相临的层面，一面为OH面，另一面为O面，而O 与OH很容易形成氢键，层间引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层。

❖CEC低（30-150 mmol/kg) 在三种常见的粘土矿物中，高岭石的ＣEC最低。

原因在于高岭石几乎不存在晶格取代，所以带负电荷很少，周围吸附的阳离子数目少，可发生交换的阳离子数目就更少了，所以CEC小。

❖Ｅ、造浆率低高岭石晶层间以氢键为主，引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层间，水化作用仅限于外表面，故水化分散能力差，造浆率低。

❖蒙脱石特点A、2：1型粘土矿物B、存在晶格取代C、晶层间引力以分子间力为主，引力弱。

膨胀型◆蒙脱石上下相临的层面皆为O面，晶层间引力以分子间力为主，层间引力较弱，水分子易进入晶层。

◆蒙脱石由于晶格取代产生较多的负电荷，在它周围必然会吸附等电量的阳离子，水化阳离子给粘土带来厚的水化膜，使蒙脱石膨胀。

❖D、CEC 大Ｅ、造浆率高◆蒙脱石晶层间引力以分子间力为主，层间引力较弱，水分子易进入晶层，引起蒙脱石水化膨胀。

◆蒙脱石负电荷多，吸附阳离子数量多，水化阳离子给粘土带来厚的水化膜，使蒙脱石水化膨胀。

因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高❖伊利石特点A、2：1型粘土矿物B、存在晶格取代，取代位置主要在Si-O四面体中，C、晶层间引力以静电力为主。

由于伊利石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层表面近，与吸附的K+产生很强的静电力，层间引力较强，水分子不易进入晶层.❖C、晶层间引力以静电力为主，引力强❖由于伊利石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层表面近，与吸附的K+产生很强的静电力，层间引力较强，水分子不易进入晶层.☞K+的大小刚好嵌入硅氧四面体片构成的六方网格内切圆空穴中，周围有12个氧与它配伍，起到连接作用，水分子不易进入晶层；D、CEC 介于高岭石与蒙脱石之间伊利石由于晶格取代作用产生的负电荷由K+来平衡，由于伊利石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层表面近，故与K+产生很强的静电力，K+不易交换下来。

K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴中，起到连接作用，周围有12个氧与它配伍，因此，K+连接通常非常牢固，不易交换下来Ｅ、造浆率低钻井液：指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1.携带、悬浮岩屑2.稳定井壁和平衡地层压力3.冷却与润滑钻头钻具4.传递水动力5.获取地层信息井喷原因：泥浆比重不足，未灌满泥浆，抽吸作用，泥浆漏失，异常地层压力。

调整钻井液密度原则：平衡地层压力和地层构造应力。

加水溶性盐的同时要加入缓蚀剂防腐,还要注意析盐现象盐结晶抑制剂：为防止盐从钻井液中析出所加的物质。

抑制机理：通过离子交换转变为相应的盐,选择性地吸附在刚析出的盐晶表面,使盐晶发生畸变,不利于盐在其表面继续生长变大。

控制在8-11范围，较弱的碱性环境。

碱度定义:用0.01mol/L的标准硫酸中和1mL样品(滤液f 、钻井液m)至指示剂变色时所需的体积。

储备监督=742（Pm-FwPf）钻井液滤失量：在一定温度、一定压差和一定时间内通过一定过滤面积的滤液体积。

造壁性：在滤失过程中，随着钻井液中的自由水进入岩层，钻井液中的固相颗粒附着在井壁上形成泥饼，这就是钻井液造壁性。

滤失作用: 在压差作用下,钻井液中的自由水向井壁岩石的裂缝或空隙中渗透的现象,称为滤失作用。

质量好的滤饼一般薄而韧，表现为结构致密，耐冲刷，且摩阻系数小。

羟乙基淀粉是一种非离子型的淀粉醚。

羧甲基淀粉（CMS）一种阴离子型的淀粉醚。

羧甲基纤维素（CMC）是通过吸附稳定胶体颗粒作用达到降低滤失量的目的（氢键）。

改性树脂为阴离子水溶性聚电解质、井液流变性通常是用钻井液的流变曲线、塑性粘度、动切力、静切力、表观粘度等流变参数来进行描述的。

触变性的机理：触变体系一般存在空间网架结构。

在剪切作用下，结构被搅散，结构恢复过程需要一定的时间来完成。

恢复结构所需的时间和最终的凝胶强度(切力)的大小，反映某种流体触变性的强弱。

钻井液对触变性的要求：①结构恢复要快（有利钻屑悬浮，防止沉砂）②最终切力要适当（防止开泵阻力大，压力激动）剪切稀释性:钻井液表观粘度随剪切速率增大而降低的特性。

Bingham 模式：τ=τd+μPγ τd 切力或屈服μP－直线斜率的倒数。

塑性粘度，Pa·S值，Paμp的物理意义：反映了在层流情况下塑性流体网架结构的破坏与恢复处于平衡时，悬浮的固相之间、固相颗粒与液相之间、连续液相内部的内摩擦作用的强弱。

切力（屈服值τd）：τd的物理意义：反映钻井液在层流状态下粘土颗粒之间及高分子之间相互作用力的大小（形成空间网架结构能力的强弱）。

n值主要与流体的结构强弱有关，结构越强，n越小。

增粘剂：改性纤维素类：羧甲基纤维素钠（CMC）、羟乙基纤维素钠（HEC）等。

2) 正电胶。

常见降粘剂：1）改性单宁降粘作用机理: 通过结构中的羟基与粘土表面的羟基形成氢键吸附在粘土颗粒表面,水化基团在水中电离,形成扩散双电层,提高了粘土颗粒表面负电和水化层厚度,拆散粘土颗粒连接所产生的结构,降低了钻井液的粘度和切力。

（2）改性木质素磺酸盐：（3）烯类单体低聚物降粘机理: ①通过氢键或阳离子链节吸附在粘土颗粒表面,未吸附链节的极性基团通过增加粘土颗粒表面负电和水化层厚度,拆散粘土颗粒连接所产生的结构。

②在聚合物钻井液中,低聚物通过竞争吸附使吸附在粘土颗粒表面的聚合物解吸下来。

特点：降粘效果优于单宁和铁络盐钻井液絮凝剂①非离子型（非选择性絮凝剂）②阴离子型（选择性絮凝剂）③阳离子型（非选择性絮凝剂）可用作润滑剂的表面活性剂主要是水溶性的页岩抑制剂：能抑制页岩膨胀、分散、剥落的化学剂。

主要有：盐、阳离子型表面活性剂、阳离子型聚合物、非离子型聚合物、改性沥青等。

盐：1压缩粘土扩散双电层，降低其负电性2K+、NH4+镶嵌作用，直径相当.阳离子表面活性剂：中和粘土的负电荷。

改变粘土表面润湿性，由亲水变为亲油。

阳离子聚合物：中和粘土的负电荷。

通过吸附桥连在井壁上形成一层保护膜。

非离子型聚合物作用机理：浊点效应当低于一定温度时是水溶性的，但高于此温度时从水中析出形成乳状液,析出的醚类聚合物可黏附在页岩表面，封堵页岩孔隙，减小页岩与水的的接触。

竞争吸附作用多元醇在粘土上的吸附能力大于水与粘土的吸附作用，多元醇可优先吸附到粘土矿物表面，阻止水分子进入，同时也可把吸附在粘土上的水分子挤走。

钻井液体系的分类：1.水基钻井液2.油基钻井液3.气体钻井液 4. 泡沫钻井液水泥浆由水、水泥、外加剂和外渗料组成。

水泥浆稠化时间调节剂：1. 促凝剂CaCl2是最常用的促凝剂和早强剂。

嘉敏效应（水前油后都是阻力）影响采收率的因素（1）油层的非均质性（2）地层表面的润湿性（3）流度比：水油流度比越小，采收率越高4）毛管数对采收率的影响，毛管数越大采收率越高5）布井方式聚合物驱定义：指通过在注入水中加入水溶性高分子量的聚合物，增加水相粘度和降低水相渗透率，改善流度比，提高原油采收率的方法。

驱油用HPAM，为什么要用部分水解？聚丙烯酰胺(PAM)链节上不带电荷，分子在溶液中容易卷曲，其增粘能力较差。

链节中的-CONH2基团又具有孤电子对，在地层中被孔隙表面吸附量较大。

HPAM在水中发生解离，产生－COO-离子，使整个分子带负电荷，所以为阴离子型聚合物。

由于分子链上有静电斥力，在水中分子链较伸展，故增粘性好。

它在带负电的砂岩表面上吸附量较少，因此，是目前最适合于流度控制的聚合物。

分散溶胀溶解聚合物溶液的驱油机理1、改善水-油流度比从而提高原油采收率2、当驱替相孔隙流速大于临界流速时，流体呈粘弹性，强化了增粘效果表面活性剂区常用阴离子型及非离子型表面活性剂溶胀胶束磺酸盐的当量，即磺酸盐的相对分子质量除以磺酸基个数所得的商。

表面活性剂驱油有三种方法：活性水驱、胶束溶液驱、微乳液驱活性水驱提高采收率的机理1）低界面张力机理2）润湿反转机理（3）乳化机理4）提高表面电荷密度机理（5）聚并形成油带机理1)具有活性水驱全部作用机理。

(2)胶束溶液可增溶油，提高了胶束溶液的洗油效率醇和盐等助剂的加入，调整了油相和水相的极性，使表面活性剂的亲油亲水性得到充分平衡，最大限度吸附在油水界面上，产生超低界面张力，强化了胶束溶液驱油的低界面张力机理。

两个辅助成分助表面活性剂：醇、酚。

作用：调整水和油的极性，参与形成胶束，增加胶束增溶能力电解质：无机的酸、碱、盐。

作用：减小极性部分的溶剂化程度，使胶束在更低的表面活性剂浓度下就可形成，使微乳与油或水产生超低界面张力。

微乳驱有胶束溶液驱的全部机理，即(1)低界面张力机理；(2)润湿反转机理；(3)乳化机理(4)增溶机理；(5)提高表面电荷密度机理；(6)聚并形成油带机理。