关于钻井液

1．钻井液的组成是什么？

答：钻井波是由液相，固相和化学处理剂组成。液相可以是水（淡水、咸水）、油（原油、柴油）或乳状液（油包水和水包油）固相包括有用固相（造浆土和加重材料）和无用固相（钻屑）。化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。

2．钻井液的作用有哪些？
答：1）清除井底岩屑，并携带至地面。
2）冷却，润滑钻头和钻具，给地层以冲击力，加快破碎岩石速度。
3）悬浮岩屑。
4）平衡地层压力，防上井喷、井漏、井塌和卡钻等事故。
5）形成低渗透性泥饼巩固井壁。
6）涡轮钻具的井底动力液。
7）控制腐蚀。
8）承受部分钻柱和套管的重量．
9）帮助录井。
10）减少油气层伤害。

3．何谓黏土的扩散双电层？它是怎样形成的？
答：由于黏土表面带负电行，在钻井液中形成一个负由场，粘枯上周围就吸引与粘土所带负电荷数相同的带正电的离子。其中一部分正电离子吸附在粘土颗粒表面上，形成紧密层（吸附层），其余的正离子则扩散分布在溶液中，称为扩散层。这种分布模型称为扩散双电层。在淡水中的扩散双电层是由粘土晶层中的可交换阳离子电离、扩散而形成的。

4．何谓粘土的ξ电位？
答：粘土的ξ电位是指由粘土颗粒所具有的负电荷与紧密层（吸附层）中的阳离子相抵消后的剩余电位，通常为负值。它是粘土颗粒在体系中运动时所具有的实际电位，又称电动电位。

5．粘土矿物有几种基本种？黏土矿物的两种基本构造单位是什么？
答：常见的粘土矿物有：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、伊蒙混层、绿蒙混层、凹凸棒石和海泡石等。粘土矿物的两种基本构造单位为硅一氧四面体和铝一氧八面体。

6．什么是黏土的水化作用？什么是胶体体系？
答。粘土的水化是指水分子被粘土表面及其所带阳离子极化后定向排列而形成水化膜的作用。它包括表面水化（主要由粘土表面吸附产生）和渗透水化（主要由吸附阳离子在表面和本体浓度差产生）两种。胶体体系一般是指分散相的粒径在1nm~1μm范围的体系。

7．黏土的阳离子交换容量（CEC）的含义是什么？
答：CEC是指分散介质在PH=7时，每100g黏土能交换下来的阳离子的毫克当量数（按1价阳离子定义）。

8．什么是分散体系？以膨润土井液为例说明哪种成分是分散相，哪种成分是分散介质？
答：一种或几种物质分散在另一种与它互不相容的物质中的这种体系称为分散体系。被分散的物质称为分散相，分散颗粒所在的连续相称为分散介质。如膨润土钻井液，水是分散介质，粘土为分散相。

9．粘土颗粒聚结的主要原因有哪些？
答：1）电解质的阳离子压缩了粘土颗粒的双电层，降低了ξ电位。阳离子价数越高，聚结作用越强。
2）阳离子表面活性剂吸附后降低粘土负电性，并造成表面脱水。
3）线型水溶性高级物的桥联作用均能造成黏土颗粒的聚结作用。

11．为什么高岭石的阳离子容量比蒙脱石低，其水化能力较蒙脱石差？
答：因为高岭石结构中基本没有同晶置换（晶格取代）现象，带负电荷很少，故可交换阳离子很少。因此，表面水化和渗透水化作用都很弱。而蒙脱石则相反，它有较多的晶格取代现象，负电荷丰富，有大量的可交换阳离子，有很强的表面水化。渗透水化作用。

11．试分析PH值增高粘土的阳离子交换容量是增加的原因？
答：铝-氧八面体中A1—0一H键是两性的，在碱性环境中H+易电离，使粘土表面负电而增加。此外，溶液中OH-浓度增多，它以氢键吸附于粘土表面，使黏土表面的负电荷增多，从而增加粘土的阳离子交换容量。

12．吸附的定义是什么？何谓物理吸附和化学吸附？
答．物质在两相界面上自动浓集的现象称为吸附。仅由范德华引起的吸附是物视吸附。吸附质与吸附剂表面间的力是化学健力的叫化学吸附。

13．高分子聚合物产生絮凝的机理是什么？
答：水溶性高聚物长链上的吸附某团同多个粘土颗粒产生吸附就形成了桥联结构，从而使颗粒聚集在一起形成絮凝物。

14．以烷基磺酸钠为例说明阴离子表面活性剂作用的原理？
答；烷基酸酸钠R-SO3NA。水中电离后形成大负离子结构：
R-SO3—NA+，SO3-为亲水基，R-为疏水基，G-受到水的排斥作用穿国表面伸入空间形成界面吸附。R-与水分子的排斥作用降低了溶液的表面张力，从而产生了活性。

15．何谓临界ξ电位？
答：随着电解质浓度到某一足够值使溶胶开始明显聚结时的ξ电位称为临界ξ电位。

16．高岭石的阳离子交换容量与分散度有什么关系？
答：阳离子交换容量随分散度的增加而变大。

17．已知聚丙烯酰胺的分子量700万左右，试计算出聚合度是多少？
答：聚合度n=高聚物分子量/链节分子量=7000000/71=10000

18．什么是不分散低固相钻井液？
答：经过具有絮凝及包被作用的有机高分子化合物处理的，具有较强的抑制分散的能力、低固相含量和较粗颗粒范围的钻井液称为不分散低固相钻井液。

19．不分散低固相钻井液的标准是什么？
答：1）钻井液中协低密度总固相含量低于4％（体积百分比）。
2）钻屑和膨润土含量之比值不超过为2:1。
3）动切力与塑性粘度之比值应控制为0.5:1。
4）允许的滤失量应从井眼稳定条件和钻速两方面考虑，以井下安全钻进为先决条件。
5）在整个钻井过程中不使用分散型的降粘剂。
6）pH值要求为7~8.5。

20．不分散低固相钻井液的优越性有哪些？
答：1）机械钻速高。
2）润滑性好，粘卡申故少。
3）防塌效果好。
4）钻井成本低。

21．不分散低固相钻井液主要用什么处理剂？
答：1）高聚物（如丙烯酸盐类聚合物）。
2）聚阴离子纤维素优质膨润土。
3）降滤失剂（如中分子量的丙烯酸盐类聚合物）。
4）降粘剂（如低分子量共聚物）。

22．固控的方法有几种？
答：１）稀释法。
２）机械法。
３）替换法。
４）化学沉除法。

23．四级固控指什么？
答：指振动筛、除砂器、清洁器（或除湿器）和离心机。

24．筛析法测定钻井液中含砂量是指多大直径的砂子？
答：大于74µm的砂子。

25．流体的基本流型有几种？钻井液属哪个类型？
答：四种：牛顿流型、塑性流型、假塑性流型和膨胀流型。钻井液属于塑性流型或假塑性型。

26．钻井液流变性质与钻井工作关系主要表现在哪些方面？
答：1）破碎岩石能力。
2）携带岩屑的能力。
3）井壁的稳定性。
4）岩屑与加重物的悬浮。
5）井内液柱压力激动。
6）滤失量与造壁性。
7）固井质量。
8）泵压及泵的排量。

27．用钙膨润土配钻井液时为什么加纯碱？
答：纯碱的加入，会使钙膨润土变成钠膨润土，有效地改善膨润土的水化分散性能，从而提高钻井液粘度、切力和降低滤失量，增加造浆率。但纯碱量不能过大。过量的纯碱要压缩双电层，造成粘土颗粒聚结，反而使滤失量增大。

28．钻井液的流动状态有几种？
答：有三种。即紊流、展流和过渡流。

29．层流携带岩屑和紊流携带岩屑有什么本质的不同？
答：层流液体速度分布剖面为尖峰形，中心部位流速高，作用力大，两侧壁作用力小使岩屑转动推向井壁，所以携岩不好。
　  紊流流速分布剖面是平板型无规则乱流，不存在岩屑转动现象，携岩较好，但对井壁冲刷厉害，岩属下沉速度比层流快。

30．平板层流的定义是什么？
答：平板层流属于层流流态，它是相对于牛顿流体的尖峰层流而言的。凡层流的中心部分存在速度不变的流核时，称为平板层流流态。