巖土鉆掘工程學(xué)課程試題庫(kù)2.doc

巖土鉆掘工程學(xué)課程試題庫(kù)2 考慮到巖土鉆掘工程學(xué)的講課分成“巖土鉆掘工藝”與“鉆井液”兩大部分，而且分別考試，所以這里把“鉆井液試題庫(kù)”單列出來。一、概念與術(shù)語1. 陽(yáng)離子交換容量一種離子從粘土顆粒中置換出帶相同電荷等量等大小，一般用mcq/100g。2. 同晶置換在不改變晶格構(gòu)架的情況下，硅氧四面體中的硅被低價(jià)鋁離子或鐵離子所置換，鋁氧八面體中的鋁被低價(jià)鎂離子所置換。3. 造漿率 配得表觀粘度為15mPas的泥漿是每噸粘土所造漿的立方數(shù)。4. 取代度 高分子纖維素鏈節(jié)中三個(gè)羥基被鈉羧甲基取代的程度。5. 剪切稀釋作用 泥漿的表觀粘度隨剪切速率的增加而降低的現(xiàn)象。6. 觸變性 泥漿靜止時(shí)粘土顆粒之間互相吸附而形成結(jié)構(gòu)，當(dāng)外加一定切力使泥漿流動(dòng)時(shí)，結(jié)構(gòu)拆散，流動(dòng)性增加，此種特性稱為泥漿觸變性。7. 失水造壁性 在井中液體壓力差的作用下，泥漿中的自由水通過井壁孔隙或裂隙向地層中滲透，稱為泥漿的失水。失水的同時(shí)，泥漿中的固相顆粒附著在井壁上形成泥皮（泥餅），稱為失水造壁性。8. 充氣鉆井液 氣體分散在鉆井液中形成的穩(wěn)定分散體系稱做充氣鉆井液。9. 聚結(jié)穩(wěn)定性泥漿中的固相顆粒是否容易自動(dòng)聚結(jié)變大，降低其分散度的特性。10. 塑性粘度反映流體在層流下達(dá)到動(dòng)平衡時(shí)，固相顆粒之間、固相顆粒與液相之間以及液相內(nèi)部?jī)?nèi)摩擦力的大小。11. 壓差卡鉆壓差卡鉆是指鉆具在井中靜止時(shí)，在鉆井液與地層孔隙壓力之間的壓差作用下，緊壓在井壁泥餅上而導(dǎo)致的卡鉆。12. 油氣層損害在鉆井、完井、井下作業(yè)及油氣田開采全過程中，造成油氣層滲透率下降的現(xiàn)象稱為油氣層損害。13. 循環(huán)阻力損失 鉆井液在循環(huán)流動(dòng)過程中，流經(jīng)地面管路、鉆桿、孔底鉆具、鉆頭和環(huán)狀間隙時(shí)，形成一定的水力損失或稱為壓力損失，也可稱為壓降。14. 水解度聚丙烯酰胺發(fā)生水解反應(yīng)后產(chǎn)物中的丙稀酸單元和丙稀酰單元的總和與原料的總結(jié)構(gòu)單元數(shù)之比。15. 網(wǎng)袋水泥法鉆進(jìn)遇到較大溶洞時(shí)，為了降低水泥的大量流失，采用網(wǎng)袋注水泥，以控制水泥漿的擴(kuò)散流失范圍。16. 暫堵型鉆井液用粘性可變、體積可變和強(qiáng)度可變的材料研制鉆井液，根據(jù)鉆井周期的需要，通過對(duì)材料配方的調(diào)整來控制變化時(shí)間，從而達(dá)到在鉆井期間鉆井液具有強(qiáng)的護(hù)壁堵漏效果，而在成井后開采時(shí)，在近井地層中侵入的鉆井液粘度下降，體積驟減，強(qiáng)度脆化，從而使地下流體通道暢通，提高生產(chǎn)井的產(chǎn)量。17. 四面體與八面體 每個(gè)四面體的中心是一個(gè)硅原子，它與四個(gè)氧原子以相等的距離相連，四個(gè)氧原子分別在四面體的四個(gè)頂角上；每個(gè)八面體的中心是一個(gè)鋁原子，它與三個(gè)氧原子和三個(gè)氫氧原子以等距離相連。18. 不分散低固相泥漿指泥漿中固相含量不超過泥漿重量的4，不分散指，粘土顆粒由于高聚物的存在而聚合變粗，高聚物對(duì)泥漿中的巖屑起絮凝作用，不使其分散，便于機(jī)械除去。19. 氣液比泡沫鉆井液中，氣相與液相成分的體積比。20. 脲醛樹脂水泥球脲醛樹脂水泥球選用脲醛樹脂膠漿液、水泥和水玻璃，與水調(diào)配而成。該水泥球具有強(qiáng)的抗水稀釋性能，與巖石粘結(jié)力強(qiáng)，且有可堵期可調(diào)、早期強(qiáng)度高的特點(diǎn)。21. 雙液注漿利用專門雙液灌注器，讓兩種注漿材料同步定量均勻混和的注漿方法。22. 沉降穩(wěn)定性指在重力作用下泥漿中的固體顆粒是否容易下沉的特性。23. 動(dòng)切力鉆井液在層流狀態(tài)下達(dá)到動(dòng)平衡時(shí)形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)弱。24. 聚合度 聚合物分子中所含單體單元的數(shù)目。二、 簡(jiǎn)答題1. 確定鉆井液循環(huán)泵量應(yīng)考慮哪些因素？（1）根據(jù)巖屑的上返速度確定；（2）根據(jù)循環(huán)液中巖屑的含量不超過某一定制確定。2. 常用的泥漿無機(jī)處理劑有哪些？ （1）純堿：調(diào)節(jié)pH；（2）燒堿：調(diào)節(jié)pH；（3）鈣鹽：提供鈣離子、膠凝堵漏、配制化學(xué)處理劑；（4）氯化鈉：配制鹽水泥漿；（5）氯化鉀：提供鉀離子；（6）硅酸鈉：抑制泥頁(yè)巖水化膨脹、膠凝堵漏、沉淀鉆井液中部分鈣離子和鎂離子；（7）六偏磷酸鈉：作為分散劑或降粘劑；（8）硫酸鋇：泥漿加重劑；（9）石灰石：加重劑、暫堵劑；（10）其它處理劑：石墨（改善潤(rùn)滑性）等。3. 簡(jiǎn)述脲醛樹脂水泥球的特點(diǎn)和使用方法。脲醛樹脂水泥球選用脲醛樹脂膠漿液、水泥和水玻璃，與水調(diào)配而成。該水泥球具有強(qiáng)的抗水稀釋性能，與巖石粘結(jié)力強(qiáng)，且有可堵期可調(diào)、早期強(qiáng)度高的特點(diǎn)。使用時(shí)做成雞蛋大小的形狀，依次投入孔內(nèi)，用魚尾鉆頭刮，再用巖心管上下擠壓，可取得較好的效果。4. 影響泥漿失水量的因素有那些？單位滲濾面積的濾失量與泥皮的滲透率K、固相含量因素、濾失壓差P、滲濾時(shí)間t等因素的平方根成正比；與濾液粘度的平方根成反比。5. 常用的泥漿有機(jī)處理劑有哪些？降失水劑：NaCMC，磺化褐煤；稀釋劑：丹寧類高聚物，腐植酸；絮凝劑：聚丙稀酰胺；提粘劑：CMC,胍爾膠；抑制頁(yè)巖水化：聚丙稀酰胺。6. 如何測(cè)定泥漿含砂量？（1）在玻璃量筒內(nèi)加入泥漿（20毫升或40毫升），再加入適量水不超過160毫升，用手指蓋住筒口，搖勻，倒入過濾筒內(nèi)，邊倒邊用水沖洗，直到泥漿沖洗干凈，網(wǎng)上僅有砂子為止。（2）將漏斗放在玻璃量筒上，過濾筒倒置在漏斗上，用水把砂子沖入玻璃量筒內(nèi)，等砂子沉淀到底部細(xì)管后，讀出含砂量體積，計(jì)算出砂子體積的百分含量。7. 有機(jī)處理劑在泥漿中有哪些作用？（1）降失水作用；（2）稀釋作用；（3）絮凝作用；（4）增粘作用；（5）抑制頁(yè)巖水化；（6）流型調(diào)節(jié)作用。8. 如何根據(jù)所要求的泥漿密度計(jì)算粘土粉的加量？ 配制1m3體積的泥漿所需粘土重量q按以下過程推導(dǎo)計(jì)算： 式中：粘土的比重，2.62.8；泥漿的比重；水的比重9. 鉆孔護(hù)壁堵漏對(duì)水泥漿性能要求的特點(diǎn)是什么？（1）好的流動(dòng)性；（2）快干早凝；（3）后期強(qiáng)度要求不高。10. 如何測(cè)定泥漿的固相含量？對(duì)泥漿中固相含量的測(cè)定，一般采用“蒸餾原理”。取一定量（20ml）泥漿，置于蒸餾管內(nèi)，用電加熱高溫將其蒸干，水蒸氣則進(jìn)入冷凝器，用量筒收集冷凝的液相，然后稱出干涸在蒸餾器中的固相的重量，讀出量筒中液相的體積，計(jì)算泥漿中的固相含量，其單位為重量或體積百分比。11. 怎樣設(shè)計(jì)鉆孔護(hù)壁堵漏的綜合技術(shù)措施？（1）各種鹽類地層，采用鹽水泥漿；（2）粘土、泥巖、頁(yè)巖，鈣處理泥漿、鉀基泥漿，乳化瀝青泥漿和油包水活度平衡泥漿；（3）流砂、砂礫、松散破碎地層，鈉羧甲基纖維素泥漿、鐵鉻鹽泥漿、木質(zhì)素磺酸鹽泥漿和腐植酸泥漿；（4）裂隙地層，優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土泥漿；（5）巖溶地層，化學(xué)堵漏，包括水泥堵漏、脲醛樹脂堵漏；（6）高壓油、氣、水地層，高比重泥漿，同時(shí)采用暫堵技術(shù)。（7）高溫地層，選用耐高溫的造漿粘土，如海泡石和凹凸棒石粘土等。采用抗溫和抗鹽能力較強(qiáng)的有機(jī)處理劑。丙烯酸類的衍生物、腐植酸類的磺化體，以及各種樹脂具有較高的抗溫能力。減少粘土加量，對(duì)付粘土分散度增大的情況。12. 屏蔽暫堵鉆井液的技術(shù)要點(diǎn)用壓汞法測(cè)出油氣層孔喉分布曲線及孔喉的平均直徑。按平均孔喉直徑的1/22/3選擇架橋顆粒(通常用細(xì)目CaCO3的粒徑，使這類顆粒在鉆井液中的含量大于3。 選擇粒徑更小的顆粒(大約為平均孔喉直徑的1/4)作為充填顆粒，其加量應(yīng)大于1.5。再加入12可變形的顆粒，其粒徑應(yīng)與充填顆粒相當(dāng)，其軟化點(diǎn)應(yīng)與油氣層溫度柏適應(yīng)。這類顆粒通常從磺化瀝青、氧化瀝青、石蠟、樹脂等物質(zhì)中進(jìn)行選擇。13. 簡(jiǎn)述造漿粘土質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法評(píng)價(jià)造漿膨潤(rùn)土優(yōu)劣的測(cè)試項(xiàng)目包括：（1）蒙脫石含量；（2）膠質(zhì)價(jià)和膨脹倍數(shù)；（3）陽(yáng)離子交換容量、鹽基總量和鹽基分量；（4）可溶性鹽含量；（5）造漿率；（6）流變特性和失水特性。14. 寫出一套抗高溫泥漿的配方（1）4%7%膨潤(rùn)土3%7%SMC0.31%表面活性劑（ABS、OP10等）；（2）34膨潤(rùn)土十27SMC十15FCLS。三、填空題1. 鉆井液的主要功能有攜帶和懸浮巖屑、穩(wěn)定井壁和平衡地層 、冷卻和潤(rùn)滑鉆頭鉆具、傳遞水功率 、傳遞井下信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣顯示和高低壓地層、 懸浮加重劑、套管和鉆具等、保護(hù)油氣層等。2. 粘土礦物基本構(gòu)造單元有硅氧四面體和一層鋁氧八面體兩種。3. 常見的粘土礦物有蒙脫石、伊利石和高嶺石。4. 一般來說，鉆井液處于平板型層流狀態(tài)時(shí)，對(duì)攜巖效果較好，當(dāng)動(dòng)塑比0/p越大或流性指數(shù)n 越小 ，越有利于提高攜巖效率，一般要求0/p的比值為 0.36-0.48 Pa/mPas。5. 現(xiàn)場(chǎng)鉆井液常用四級(jí)固相控制設(shè)備指振動(dòng)篩、旋流除砂器、旋流除泥器和離心機(jī)。6. 井壁不穩(wěn)定的三種基本類型是指坍塌、縮徑和地層壓裂。7. 鹽水鉆井液的三種基本類型是欠飽和鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液和海水鉆井液。8. 井內(nèi)鉆井液的濾失有三種：靜濾失、動(dòng)濾失和瞬時(shí)濾失。9. CMC的兩個(gè)主要性能指標(biāo)是：取代度和聚合度。10. 在鉆井液中，NaOH用做pH調(diào)節(jié)劑，重晶石做加重劑，F(xiàn)ClS用做稀釋劑，LV-CMC用做降濾失劑。11. 油氣層敏感性評(píng)價(jià)包括水敏、酸敏、速敏、鹽敏和堿敏等。12. 粘土礦物1：1型基本結(jié)構(gòu)層由一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成。13. 按分散介質(zhì)分，鉆井液可以分為水基鉆井液、油基鉆井液和氣基鉆井液等。14. 一般來說，要求鉆井液濾失量要小、泥餅要薄而致密 。18. 鉆井液降濾失劑按材料來源分主要有腐植酸類、纖維素類、丙烯酸類、淀粉類和樹脂類。19. 油基鉆井液主要由基油、水、乳化劑、潤(rùn)濕劑、親油膠體、石灰和加重材料。20. 在鉆井液中，重晶石做加重劑，F(xiàn)ClS用做稀釋劑。三、 論述與計(jì)算題1. 分析粘土礦物的構(gòu)造特點(diǎn)，比較說明蒙脫石和高嶺石的造漿能力（1）高嶺石礦物晶胞是由一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成，故稱為1:1型粘土礦物，高嶺石重疊的晶胞之間是氫氧層與氧層相對(duì)，形成結(jié)合力較強(qiáng)的氫鍵，因而晶胞間聯(lián)結(jié)緊密，不易分散。高嶺石礦物晶體結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，即晶格內(nèi)部幾乎不存在同晶置換現(xiàn)象，僅有表層OH的電離和晶體側(cè)面斷鍵才造成少量的電荷不平衡，因而其負(fù)電性較小。由于負(fù)電性很小，致使這種粘土礦物吸附陽(yáng)離子的能力低，所以水化等“活性”效果差。由上可知，高嶺石礦物由于晶胞間連接緊密，可交換的陽(yáng)離子少，故水分子不易進(jìn)入晶胞之間，因而不易膨脹水化，造漿率低，每噸粘土造漿量低于3m3。同時(shí)因可交換的陽(yáng)離子量少，粘土接受處理的能力差，不易改性或用化學(xué)處理劑調(diào)節(jié)泥漿性能。因此，高嶺石不是好的造漿粘土。（2）由于蒙脫石礦物的晶胞是由兩層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成，故稱為2:1型作用力是弱的分子間力。因而晶胞間聯(lián)結(jié)不緊密，易分散微小顆粒，甚至可以分離至一個(gè)晶胞的厚度，一般小于1m的顆粒達(dá)50%以上。從形狀上看，晶胞片的長(zhǎng)度往往為其厚度的幾十倍，是薄片狀的顆粒。蒙脫石礦物晶體構(gòu)造的另一特點(diǎn)是同晶置換現(xiàn)象很多，即鋁氧八面體中的鋁被鎂、鐵、鋅等所置換，置換量可達(dá)2035%。硅氧四面體中的硅也可被鋁所置換，置換量較小，一般小于5%。因此，蒙脫石晶胞帶較多的負(fù)電荷，其陽(yáng)離子交換容量大。2. 從鉆井液的材料組成入手，分析不同流變曲線的形成機(jī)理泥漿流動(dòng)時(shí)的剪切應(yīng)力與剪切速率之間的關(guān)系用流變方程和流變曲線來表達(dá)。不同泥漿的流變關(guān)系大體上可以分為四種理論流型，即牛頓流型、賓漢流型、冪律流型和卡森流型。一種具體泥漿的實(shí)際流型與哪一種理論流型較相近，就認(rèn)為它屬于該理論流型。泥漿的流型主要取決于構(gòu)成泥漿的材料組成及其它們的含量。粘土含量較少的細(xì)分散泥漿比較接近于牛頓流型，其剪切應(yīng)力主要由相互無連接力的粘土微粒及水分子之間的摩擦力構(gòu)成。反映該類泥漿粘稠性的流變參數(shù)是牛頓粘度。由于一般泥漿（在未加稀釋劑和高聚物加量很少的情況下）存在粘土顆粒之間的結(jié)合力，具有一定程度的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。因此，泥漿在發(fā)生流動(dòng)之前需要克服一定的結(jié)構(gòu)力。其流型用賓漢流型來反映較為合適。反映該類泥漿粘稠性的流變參數(shù)是動(dòng)切力o和塑性粘度p。當(dāng)泥漿中的線形高聚物或類似油微粒的可變形物質(zhì)含量較高，并且泥漿結(jié)構(gòu)力很低時(shí)，可以用冪律關(guān)系來描述泥漿流型。這種流型的切應(yīng)力隨剪切速率的變化不是線性關(guān)系，而是由快到慢呈冪指數(shù)關(guān)系，也就是說流動(dòng)慢時(shí)切力增加得快，流動(dòng)快時(shí)切力增加得慢。其原因是線形高聚物等在流動(dòng)中具有順流方向性。流速越大，順流方向性越強(qiáng)，阻力增加得越慢。反映該類泥漿粘稠性的流變參數(shù)是稠度系數(shù)K和流型指數(shù)n。對(duì)于許多泥漿而言，既存在著粘土顆粒的空間網(wǎng)架，又有線形高聚物或類似的物質(zhì)，也就是說既存在結(jié)構(gòu)力，又有剪切稀釋作用。因此，用卡森流型來反映其流變關(guān)系更為合適。反映該類泥漿粘稠性的流變參數(shù)是卡森動(dòng)切力c和卡森高剪粘度。3. 論述在水敏性地層中如何用鉆井液保護(hù)孔壁在粘土、泥頁(yè)巖等水敏性地層中鉆進(jìn)，突出問題之一是鉆井井壁的遇水膨脹、縮徑，甚至流散、垮孔。其原因是粘土、泥頁(yè)巖中存在著大量的粘土礦物，尤其是蒙脫石粘土礦物的存在，使井壁粘土接觸到鉆井液中的水時(shí)，即發(fā)生粘土的吸水、膨脹、分散。這樣的地層又稱之為水敏性地層。顯然，對(duì)于水敏性地層，應(yīng)盡量減少鉆井液對(duì)地層的滲水，也就是降低泥漿的失水量以及增強(qiáng)井壁巖土的抗水敏性，抑制分散是最為關(guān)鍵的問題。從第三節(jié)對(duì)泥漿失水量影響因素的分析和第二節(jié)對(duì)巖土的水化性分析可以歸納出針對(duì)水敏性地層配制泥漿時(shí)的幾個(gè)要點(diǎn)。（1）選優(yōu)質(zhì)土。由于水化效果好，粘土顆粒吸附了較厚的水化膜，泥漿體系中的自由水量大大減少，所以優(yōu)質(zhì)土泥漿的失水量遠(yuǎn)低于劣質(zhì)土的。（2）采取“粗分散”方法。使粘土顆粒適度絮凝，而非高度分散，從而使井壁巖土的分散性減弱，保持一定的穩(wěn)定性。（3）添加降失水劑。Na-CMC、PAM等降失水劑通過增加水化膜厚度，增大滲透阻力、井壁網(wǎng)架隔膜作用，可使失水量明顯減少。（4）提高基液粘度。泥漿中的“自由水”實(shí)際上是濾向地層的基液，其粘度愈高，向地層中滲濾的速率就愈低。（5）調(diào)整泥漿比重，平衡地層壓力。井眼中液體壓力與地層中流體的壓力差是泥漿失水的動(dòng)力，盡可能減少壓力差，維持平衡鉆進(jìn)是降失水的有效措施。（6）利用特殊離子對(duì)地層的“鈍化”作用。一些特殊離子的嵌合作用可以加強(qiáng)粘土顆粒之間的結(jié)合力，從而使井壁穩(wěn)定性提高。（7）利用大分子鏈網(wǎng)在井壁上的隔膜作用。泥漿中的大分子物質(zhì)相互橋接，濾余后附著在井壁上形成阻礙自由水繼續(xù)向地層滲漏的隔膜。（8）利用微顆粒的堵塞作用。在泥漿中添加與地層空隙尺寸相配伍的微小顆粒，可以堵塞滲漏通道，降低泥漿的失水量。4. 試論述充氣鉆井液的組成、特點(diǎn)、配制方法和適用條件氣體分散在泥漿中形成的穩(wěn)定分散體系稱做充氣泥漿。由于泥漿具有較大的粘度和切力，氣泡在泥漿中穩(wěn)定的壽命較長(zhǎng)。 充氣泥漿是氣泡和粘土顆粒為內(nèi)相，水為外相的多相分散體系，其組成包括：氣體(氣泡)、粘土、起泡劑和穩(wěn)泡劑、泥漿處理劑和水。充氣泥漿與普通泥漿相比，可進(jìn)一步降低泥漿的比重 (可低達(dá)0.3左右)，從而降低液柱壓力以對(duì)付低壓和漏失地層。其次失水量較小，粘度較大，也有利于控制地層的穩(wěn)定。比重低，液柱壓力小，有利于孔底鉆頭破碎巖石，鉆進(jìn)效率高。在泥漿攪拌機(jī)中配制性能合乎要求的原漿。在原漿中加入起泡劑和穩(wěn)泡劑，強(qiáng)力攪拌。待泥漿充分充氣膨脹后測(cè)量充氣泥漿的比重、粘度和失水特性，合乎要求即可用常規(guī)泥漿泵入井內(nèi)循環(huán)使用。適用條件：低壓地層、干旱缺水地區(qū)等。5. 論述賓漢流體流變參數(shù)0和p的主要影響因素與調(diào)整措施0的主要影響因素：固相含量、活性固相含量、降粘劑、高分子聚合物、電解質(zhì)。0增大措施：加入預(yù)水化搬土、高分子聚合物、加適量電解質(zhì)0降低措施：加降粘劑、加水稀釋、消除引起0升高的電解質(zhì)p的主要影響因素：固相含量、固相類型、固相分散度、液相粘度、溫度；p增大措施：加予水化搬土、加增粘劑；p降低措施：使用固控設(shè)備、加水稀釋、使用化學(xué)方法絮凝。6. 為什么鉆井作業(yè)要求鉆井液具有良好的剪切稀釋性？環(huán)形空間： 低， a大，有利于攜帶鉆屑； 鉆頭水眼： 大， a小，有利于水力破巖。7. 論述不分散低固相聚合物鉆井液能顯著提高鉆速的原因聚合物鉆井液固相含量低，亞微米粒子比例小，剪切稀釋性好，卡森極限粘度低，懸浮攜帶鉆屑能力強(qiáng)，洗井效果好，這些優(yōu)良性能都有利于提高機(jī)械鉆速。8. 分析解釋淡水鉆井液受鹽侵后的主要性能變化規(guī)律及其機(jī)理粘度、切力先增加后減小；失水一直增大。隨著進(jìn)入鉆井液的Na+濃度不斷增大，從而壓縮雙電層，擴(kuò)散層厚度減小，電位下降，粘土顆粒問的靜電斥力減小，水化膜變薄，顆粒的分散度降低，顆粒之間端面和端端連接的趨勢(shì)增強(qiáng)。由于絮凝結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，導(dǎo)致鉆井液的粘度、切力和濾失量均逐漸上升。此時(shí)如不及時(shí)處理，鉆井液的穩(wěn)定性將完全喪失。當(dāng)NaCl濃度在3左右時(shí)，分散鉆井液的粘度和切力分別達(dá)到最大值。9. 舉例分析說明鉆井液降粘劑的作用機(jī)理降粘劑可吸附在粘土顆粒帶正電荷的邊緣上，使其轉(zhuǎn)變成帶負(fù)電荷，同時(shí)形成厚的水化層，從而拆散粘土顆粒間以“端面”、“端端”連接而形成的結(jié)構(gòu)，放出包裹著的自由水，降低體系的粘度與粘土爭(zhēng)奪吸附基團(tuán)，可有效地拆散粘土與聚合物間的結(jié)構(gòu)，同時(shí)能使聚合物形態(tài)收縮，減弱聚合物分子間的相互作用，從而具有明顯的降粘作用10. 論述屏蔽暫堵鉆井液的基本原理及其技術(shù)要點(diǎn)基本原理：是利用正壓差，在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)，使鉆井液中起暫堵作用的各種類型和尺寸的固體顆粒進(jìn)入油氣層的孔喉，在井壁附近形成滲透率接近于零的屏蔽暫堵帶(或稱為屏蔽環(huán))，從而可以阻止鉆井液以及水泥漿中的固相和濾液繼續(xù)侵入油氣層。由于屏蔽哲堵帶的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于油氣井的射孔深度因此在完井投產(chǎn)時(shí)，可通過射孔解堵。技術(shù)要點(diǎn)：（1）用壓汞法測(cè)出油氣層孔喉分布曲線及孔喉的平均直徑。（2）按平均孔喉直徑的1/22/3選擇架橋顆粒(通常用細(xì)目CaCO3的粒徑，使這類顆粒在鉆井液中的含量大于3。（3）選擇粒徑更小的顆粒(大約為平均孔喉直徑的1/4)作為充填顆粒，其加量應(yīng)大于1.5。（4）再加入12可變形的顆粒，其粒徑應(yīng)與充填顆粒相當(dāng)，其軟化點(diǎn)應(yīng)與油氣層溫度相適應(yīng)。這類顆粒通常從磺化瀝青、氧化瀝青、石蠟、樹脂等物質(zhì)中進(jìn)行選擇。11論述擴(kuò)散雙電層理論對(duì)鉆井工作的實(shí)際應(yīng)用意義(1) 雙電層理論對(duì)鉆井泥漿應(yīng)用的指導(dǎo)意義在于：原生膨潤(rùn)土礦多為鈣膨潤(rùn)土，造漿時(shí)加入一價(jià)鈉鹽，提供Na+，因離子交換吸附，擴(kuò)散雙電層中陽(yáng)離子由Ca2+轉(zhuǎn)為Na+，電位升高，擴(kuò)散層增厚，粘土分散，泥漿穩(wěn)定。泥漿受鈣侵時(shí)，Ca2+的濃度增大，擴(kuò)散雙電層中Na+轉(zhuǎn)為Ca2+，電位下降，擴(kuò)散層變薄，粘土顆粒聚結(jié)，泥漿失去穩(wěn)定性。為處理泥漿而加入低價(jià)陽(yáng)離子電解質(zhì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制加量，過量會(huì)起壓縮擴(kuò)散層的副作用，同時(shí)必須考慮陰離子的影響?？梢酝ㄟ^加入低價(jià)或高價(jià)陽(yáng)離子無機(jī)處理劑來調(diào)節(jié)泥漿的分散或適度聚結(jié)，用以配制不同種類（分散的或適度聚結(jié)的）的泥漿。(2) 從井壁穩(wěn)定的角度來看，雙電層理論也有重要的指導(dǎo)意義：若所鉆地層的膨潤(rùn)土含量較高，在外界陽(yáng)離子的作用下，電位升高，水化分散性增強(qiáng)，易使井壁水化分散，給鉆井工作帶來井眼縮徑、垮塌等不利影響。因此，在石油天然氣鉆井、基礎(chǔ)工程鉆掘及其他遇到泥巖、頁(yè)巖、粘土等地層鉆進(jìn)時(shí)，采取壓縮雙電層，降低電位的措施，能使井壁、槽壁的穩(wěn)定性增強(qiáng)。12. 如何以鉆井液技術(shù)為主預(yù)防井噴？（1）選用合理的鉆井液密度;（2）進(jìn)入油、氣、水層前，調(diào)整好鉆井液性能；（3）嚴(yán)防井漏;（4）及時(shí)排除氣侵氣體;（5）注意觀測(cè)鉆井液的體積;（6）儲(chǔ)備一定數(shù)量的加重鉆井液;（7）分段循環(huán)鉆井液。13 用雙電層理論分析加堿量對(duì)泥漿性能的影響（1）當(dāng)粘土顆粒吸附高價(jià)陽(yáng)離子時(shí)，由于一個(gè)離子帶的電荷多，粘土顆粒表面的總電荷量一定時(shí)，吸附層中被陽(yáng)離子中和的電量多，于是電動(dòng)電位低，擴(kuò)散層中的陽(yáng)離子數(shù)目少，擴(kuò)散層及粘土表面的水化膜薄，粘土顆粒易于聚結(jié)。若粘土顆粒吸附的是低價(jià)陽(yáng)離子，吸附層中被陽(yáng)離子中和的電量少，電動(dòng)電位高，擴(kuò)散層中的陽(yáng)離子數(shù)目多，擴(kuò)散層以及水化膜厚，粘土顆粒不易聚結(jié)。例如，鈣膨潤(rùn)土用碳酸鈉處理，Na+取代Ca2+，因Na+為一價(jià)離子，且水化能力強(qiáng)，粘土顆粒周圍的擴(kuò)散層以及水化膜厚，泥漿趨于分散穩(wěn)定。相反，配制好的泥漿使用時(shí)受鈣侵，Ca2+取代粘土表面吸附的Na+，由于Ca2+是二價(jià)離子，水化能力弱，因而粘土顆粒的水化膜變薄，泥漿由分散轉(zhuǎn)化為聚結(jié)而失去穩(wěn)定性。（2）陽(yáng)離子（例如Na+）雖水化能力強(qiáng)，粘土顆粒水化膜厚，泥漿穩(wěn)定，但Na+濃度有一合適的范圍，若Na+濃度過大，同樣會(huì)使泥漿由分散轉(zhuǎn)為聚結(jié)。這是因?yàn)椋海?）陽(yáng)離子濃度大，陽(yáng)離子擠入吸附層的機(jī)會(huì)增大，結(jié)果使電動(dòng)電位降低，擴(kuò)散層以及水化膜變?。此^擠壓雙電層），分散體系由分散轉(zhuǎn)化為聚結(jié)；（2）陽(yáng)離子濃度大，陽(yáng)離子數(shù)目多，陽(yáng)離子本身水化不好，同時(shí)陽(yáng)離子水化而奪去粘土直接吸附的水分子，因而使粘土顆粒周圍的水化膜變薄，分散體系由分散轉(zhuǎn)為聚結(jié)。泥漿使用時(shí)受鹽（NaCl）侵，是由于Na+過多，起了壓縮雙電層的作用，使泥漿由分散轉(zhuǎn)為聚結(jié)，甚至失去穩(wěn)定性。又如鈣膨潤(rùn)土用純堿改性處理時(shí)，碳酸鈉存在有最佳加量，加量過大則起反作用，造漿量降低，泥漿性能變壞。此外，泥漿的分散穩(wěn)定或聚結(jié)，還受陰離子的影響，如鈣膨潤(rùn)土改性而加入鈉鹽，加入Na2CO3而粘土顆粒分散，若加入NaCl，則粘土顆粒聚結(jié)。故泥漿處理加入無機(jī)鹽時(shí)，必須 考慮陰離子的影響。14對(duì)復(fù)雜地層進(jìn)行分類，提出各自相應(yīng)的鉆井液與護(hù)壁堵漏方案（1）各種鹽類地層，采用鹽水泥漿；（2）粘土、泥巖、頁(yè)巖，鈣處理泥漿、鉀基泥漿，乳化瀝青泥漿和油包水活度平衡泥漿；（3）流砂、砂礫、松散破碎地層，鈉羧甲基纖維素泥漿、鐵鉻鹽泥漿、木質(zhì)素磺酸鹽泥漿和腐植酸泥漿；（4）裂隙地層，優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土泥漿；（5）巖溶地層，化學(xué)堵漏，包括水泥堵漏、脲醛樹脂堵漏；（6）高壓油、氣、水地層，高比重泥漿，同時(shí)采用暫堵技術(shù)。（7）高溫地層，選用耐高溫的造漿粘土，如海泡石和凹凸棒石粘土等。采用抗溫和抗鹽能力較強(qiáng)的有機(jī)處理劑。丙烯酸類的衍生物、腐植酸類的磺化體，以及各種樹脂具有較高的抗溫能力。減少粘土加量，對(duì)付粘土分散度增大的情況。15. 論述泡沫鉆井技術(shù)（1）與空氣和清水比較，由于泡沫的懸碴能力明顯提高，因此可用較低的環(huán)空上返流速（僅為空氣的36%），對(duì)井壁的沖蝕大大降低。（2）要求的風(fēng)量和相應(yīng)的風(fēng)壓較低，用同樣的壓風(fēng)機(jī)可以比