鉆探技能知識試題庫2

江西省煤田地質(zhì)局鉆探技能知識競賽復(fù)習(xí)題二（鉆井液部分）一、概念與術(shù)語共15題1、陽離子交換容量【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鋁離子或鐵離子所置換，鋁氧八面體中的鋁被低價鎂離子所置換?！?、造漿率 【配得表觀粘度為15mPa?s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【漿靜止時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時，結(jié)構(gòu)拆散，流動性增加，此種特性稱為泥漿觸變性?！?、 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，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?！?、 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)到動平衡時，固相顆粒之間、固相顆粒與液相之間以及液相內(nèi)部內(nèi)摩擦力的大小?！?1、 壓差卡鉆【壓差卡鉆是指鉆具在井中靜止時，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?！?2、循環(huán)阻力損失【鉆井液在循環(huán)流動過程中，流經(jīng)地面管路、鉆桿、孔底鉆具、鉆頭和環(huán)狀間隙時，形成一定的水力損失或稱為壓力損失，也可稱為壓降?！?3、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?！?4、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，高聚物對泥漿中的巖屑起絮凝作用，不使其分散，便于機(jī)械除去。】15、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】二、簡答題共14題確定鉆井液循環(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?！砍Ｓ玫哪酀{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（改善潤滑性）等。3. 影響泥漿失水量的因素有那些？ 【單位滲濾面積的濾失量（Vf）與泥皮透CA率K、固相含量因素（―—1）、濾失壓差厶P、滲濾時間t等因素的平方根成正比；與濾液C粘度的平方根成反比。4、 常用的泥漿有機(jī)處理劑有哪些？【降失水劑：Na—CMC,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；抑制頁巖水化：聚丙稀酰胺?！?、 如何測定泥漿含砂量？【（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，計算出砂子體積的百分含量?！?、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）抑制頁巖水化；（6）流型調(diào)節(jié)作用?！?、如何根據(jù)所要求的泥漿密度計算粘土粉的加量？ 【配制1m3體積的泥漿所需粘土重量q按以下過程推導(dǎo)計算：X1000Y(-1X1000—1 2 3—1一九13式中：11――粘土的比重，2.6?2.8；12――泥漿的比重；13――水的比重.】8、鉆孔護(hù)壁堵漏對水泥漿性能要求的特點是什么？【（1）好的流動性；（2）快干早凝；（3）后期強(qiáng)度要求不高】9.如何測定泥漿的固相含量？【對泥漿中固相含量的測定，一般采用“蒸餾原理”取一定量（20m1）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，計算泥漿中的固相含量，其單位為重量或體積百分比?！?0、 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?！?1、 簡述造漿粘土質(zhì)量評價的方法【評價造漿膨潤土優(yōu)劣的測試項目包括：（1）蒙脫石含量；（2）膠質(zhì)價和膨脹倍數(shù)；（3）陽離子交換容量、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?！?2、 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：卩低，n大，有利于攜帶鉆屑；鉆頭水眼：卩大，n小,有利于水力破巖】13、 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】14、 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??；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，E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。此時如不及時處理，鉆井液的穩(wěn)定性將完全喪失。當(dāng)NaCl濃度在3％左右時，分散鉆井液的粘度和切力分別達(dá)到最大值?！咳?、填空題共14題鉆井液的主要功能有（）、（）、（）、（）、（）、（）和（）等?！緮y帶和懸浮巖屑、穩(wěn)定井壁和平衡地層、冷卻和潤滑鉆頭鉆具、傳涕水功率、傳遞井下信息，及時發(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)油氣戻等。粘土礦物基本構(gòu)造單兀有（）和（）兩種?！竟柩跛拿骟w和一層鋁氧八面體兩種】常見的粘土礦物有（）、（）和（）。 【蒙脫石、伊利石和高嶺石】一般來說，鉆井液處于（、狀態(tài)時，攜巖效果較好，當(dāng)動塑比T0/np越（）或流性指數(shù)n越Q,越有利于提高攜巖效率，一般要求T0/np的比值為（）Pa/mPa-so【平板型層流狀態(tài)時，對攜巖效果較好，當(dāng)動塑比to/n越大或流性指數(shù)n越小，越有利0p于提高攜巖效率，一般要求To/n的比值為0.36-0.48Pa/mPa-s?！?p現(xiàn)場鉆井液常用四級固相控制設(shè)備指（）、（）、（）、（）?！菊駝雍Y、旋流除砂器、旋流除泥器和離心機(jī)】井壁不穩(wěn)定的三種基本類型是指（）、（）、（）?！咎?、縮徑和地層壓裂?！葵}水鉆井液的三種基本類型是（）、（）和（）?！厩凤柡望}水鉆井液、飽和鹽水鉆井液和海水鉆井液】& 井內(nèi)鉆井液的濾失有三種：（）、（）和（）。 【靜濾失、動濾失和瞬時濾失】CMC的兩個主要性能指標(biāo)是：（）和（）?！救〈群途酆隙??！吭阢@井液中，NaOH用做劑，重晶石做劑，F(xiàn)C1S用做劑，LV-CMC用做（）劑?！綨aOH用做pH調(diào)節(jié)劑，重晶石做加重劑,FC1S用做稀釋劑,LV-CMC用做降濾失劑?！空惩恋V物1：1型基本結(jié)構(gòu)層由（）和（）組成?！?型基本結(jié)構(gòu)戻由一層硅氧四面體和一戻鋁氧八面體組成】按分散介質(zhì)分，鉆井液可以分為（）、（）和（）等?！俱@井液可以分為水基鉆井液、油基鉆井液和氣基鉆井液等?！恳话銇碚f，要求鉆井液濾失量要泥餅要（）而（）【要求鉆井液濾失量要小、泥餅要薄而致密o】鉆井液降濾失劑按材料來源分主要有（）、（）、（）、（）和（、等 【°腐植酸類、纖維素類、丙烯酸類、淀粉類和樹脂類?！克摹⒄撌鲱}共7題1、分析粘土礦物的構(gòu)造特點，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，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。同時因可交換的陽離子量少，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晶胞的厚度，一般小于lym的顆粒達(dá)50%以上。從形狀上看，晶胞片的長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)20?35%。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，其陽離子交換容量大?！?、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，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，對于水敏性地層，應(yīng)盡量減少鉆井液對地層的滲水，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)對泥漿失水量影響因素的分析和第二節(jié)對巖土的水化性分析可以歸納出針對水敏性地層配制泥漿時的幾個要點。（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?！?、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??；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，e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。此時如不及時處理，鉆井液的穩(wěn)定性將完全喪失。當(dāng)NaCl濃度在3%左右時，分散鉆井液的粘度和切力分別達(dá)到最大值?！?、怎樣設(shè)計鉆孔護(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，同時采用暫堵技術(shù)。（7）高溫地層，①選用耐高溫的造漿粘土，如海泡石和凹凸棒石粘土等。②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。③減少粘土加量，對付粘土分散度增大的情況?！?、 論述不分散低固相泥漿技術(shù)【（1）要求:不分散低固相聚合物鉆井液的要求：不分散、低固相。1） 不分散：固相粒子粒度不變，不再分散，新鉆屑也不分散。2） 低固相：低密度固相特別是活性固相含量較低。不分散目的：盡量減少亞微米顆粒（VI微米）含量，保證鉆井液良好性能，減少亞微米顆粒對鉆速的影響。低固相目的：包被鉆屑，阻止分散，降低低密度固相含量。（2）分類： 清水或鹽水、油水乳狀液、低固相聚合物鉆井液等三大類。（3） 性能指標(biāo)1） 固相含量（不含加重劑）W5%（W/V）2） 巖屑/膨潤土（D/B）W2：13） 動塑比（YP/PV）=0.36?0.48Pa/mPa?s4） 動切力（YP）=1.5?3Pa5） 濾失控制視情況具體分析：地層穩(wěn)定，放寬；坍塌地層，從嚴(yán)；油層，盡量低。6） 優(yōu)良流變參數(shù)：n=3?6mPa.s,T=0.5?3Pa。（4）常用處理劑:聚丙烯酰胺及其衍生物包括80A系列、SK系列、PAC系列等,VAMA、XC、FA367、XY27等?！?、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3?6