《鉆井液與完井液》復(fù)習(xí)思考題-油氣井工程版

1、鉆井液復(fù)習(xí)思考題第一章概述1 鉆井液的定義油氣鉆井過程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱2. 鉆井液的主要應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘察鉆探、石油天然氣鉆井、地下水等資源鉆采、礦山鉆掘工程、工程地質(zhì)勘察、基礎(chǔ)工 程施工、地質(zhì)災(zāi)害治理等領(lǐng)域中。顯然，鉆井液與工程漿液在地質(zhì)、礦產(chǎn)、冶金、煤炭、資源、能源、環(huán) 境、交通、建筑等部門的地下巖土工程中具有重要作用。3鉆井液的基本功用是哪些？1 攜帶和懸浮巖屑懸浮作用：在接單根、起下鉆或因故停止循環(huán)時，鉆井液又將井內(nèi)的鉆屑懸浮在鉆井液 中，使鉆屑不會很快下沉，防止沉砂卡鉆等情況的發(fā)生。2 穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力穩(wěn)定井壁（1）選擇合適的鉆

2、井液密度：使液柱壓力能夠平衡地層壓力，從而防止井塌等井下復(fù)雜情況的發(fā)生。（2）鉆井液具有良好的濾失造壁性能：在井壁上形成一層薄而韌的泥餅，以穩(wěn)固已鉆開的地層并阻止液相侵入地層，減弱泥頁巖水化膨脹和分散的程度。3 冷卻和潤滑鉆頭、鉆具 1、通過鉆井液不斷地循環(huán)作用，將這些熱量及時帶走。2、利用鉆井液良好的潤滑作用，降低摩擦4 傳遞水動力（1）直接破碎巖石：鉆井液在鉆頭噴嘴處以極高的流速沖擊井底，從而提高了鉆井速度和破巖效率。高壓噴射鉆井正是利用了這一原理， 即采用高泵壓鉆進，使鉆井液所形成的高速射流對井底產(chǎn)生強大的沖擊力，從而顯著地提高了鉆速。（2）帶動井下工具：在使用渦輪或螺桿鉆具鉆進時，鉆井

3、液由鉆桿內(nèi)以較高流速流經(jīng)渦輪葉片或螺桿轉(zhuǎn)子，使 渦輪或螺桿旋轉(zhuǎn)并帶動鉆頭破碎巖石。（5）傳遞井下信息、及時發(fā)現(xiàn)油氣顯示和高、低壓地層鉆井液攜帶至地面的巖屑、油、氣、水等信息，可以顯示井下地層含油氣情況，我們稱之為鉆井液錄井”或巖屑錄井”。（6）懸浮加重劑、套管和鉆具等（7）保護油氣層（8）保護環(huán)境和人身健康4 鉆井液的主要類型（按密度、分散介質(zhì)、固相含量）？不同分類方法'水基.掐1制性和非抑制愷油碁.純油碁和合戒基p基*空氣、天然勺*二氫化碳氣等很固相汪固相5談?wù)勀銓︺@井液技術(shù)未來發(fā)展趨勢的看法。體系簡單，成本低有效解決鉆探鉆井過程中的復(fù)雜技術(shù)問題，如井漏、井噴和井塌滿足環(huán)保要求，如鉆

4、屑、廢棄鉆井液的處理保護油氣層，提高采收率及油氣井產(chǎn)量6鉆井液的循環(huán)方式有哪些？簡要描述。正循環(huán)反循環(huán)局部反循環(huán)7 以正循環(huán)為例，描述鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的組成。r h 1|淤漿濁（輜）一潴漿泉一高圧膠管I水龍頭:主動鉆桿|I扎內(nèi)鉆桿一孔底鉆旦返環(huán)空8什么是鉆井液循環(huán) 阻力（循環(huán)壓降）。循環(huán)阻力損失是指鉆進過程中在泥漿循環(huán)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的阻力損失。泥漿循環(huán)系統(tǒng)主要由地面管匯、 鉆桿、P k p k（p P2 P3 巳）鉆具（如巖心管、螺桿馬達、渦輪）和環(huán)形空間等組成。P1、P2、P3、P4分別為流體流經(jīng)地面管匯、鉆桿、鉆具和環(huán)形空間時的阻力損失。9.影響鉆井液循環(huán)阻力的因素有哪些？? 循環(huán)通道的長度，

5、主要取決于鉆孔的深度。鉆孔越深，壓力損失越大。? 循環(huán)液的流變性。循環(huán)液的粘性越大，壓力損失越大。? 泵量或流速的大小。泵量或流速越大，壓力損失越大。? 過流斷面的截面積。鉆井口徑越大（鉆桿直徑不變），壓力損失越小。第二章粘土膠體化學(xué)理論1為什么說粘土與鉆探（井）有十分密切的關(guān)系？（1）粘土作為鉆井液的重要組成成分，配漿原材料。 （2）鉆井過程中井眼的穩(wěn)定性，泥頁巖的主要組成 部分，75%地層為泥頁巖，90%的井壁不穩(wěn)定發(fā)生在泥頁巖。 （3）油氣層的保護，粘土礦物膨脹與鉆井液 配漿粘土堵塞。2. 粘土礦物有哪兩種基本的構(gòu)造單元？硅氧四面體與硅氧四面體晶片，鋁氧八面體與鋁氧八面體晶片3. 什么叫

6、“晶格取代”？在粘土礦物晶體中，一部分陽離子被另外陽離子所置換，而晶體結(jié)構(gòu)不變，產(chǎn)生過剩電荷的現(xiàn)象。4. 什么是邙日離子交換容量”？分散介質(zhì)pH=7時，100g粘土所能交換下來的陽離子的毫摩爾數(shù)（以一價陽離子毫摩爾數(shù)表示）。5. 試述“造漿率”的定義？一噸干粘土所能配制粘度（表觀粘度）為15mPas鉆井液的體積數(shù)，m3/T。6. 高嶺石的晶體構(gòu)造特點？A、1:1型粘土礦物B、幾乎不存在晶格取代，負電量少C、晶層間引力以氫鍵為主，引力強，晶層間距C=7.2?高嶺石上下相臨的層面，一面為 0H面，另一面為 0面，而0與0H很容易形成氫鍵，層間引力較強，晶層間連接緊密，水分子不易進入晶層。D、C.E

7、.C低（3-15 mmol/100g）在三種常見的粘土礦物中，高嶺石的C .E.C最低。原因在于高嶺石幾乎不存在晶格取代，所以帶負電荷很少，周圍吸附的陽離 子數(shù)目少，可發(fā)生交換的陽離子數(shù)目就更少了，所以C.E.C小。E、造漿率低 高嶺石晶層間以氫鍵為主，引力較強，晶層間連接緊密，水分子不易進入晶層間，水化作用僅限于外表面，故水化分散能力差，造漿 率低。7蒙脫石的晶體構(gòu)造特點？A、2: 1型粘土礦物B、存在晶格取代，取代位置主要在AI-0八面體中，即 AI3+被Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代，產(chǎn)生的負電荷由等量的Na+或Ca2+來平衡。C、晶層間引力以分子間力為主，引力弱，晶層間距C=9.6

8、?- 40?，屬膨脹型粘土礦物。蒙脫石上下相臨的層面皆為O面，晶層間引力以分子間力為主，層間引力較弱，水分子易進入晶層。蒙脫石由于晶格取代產(chǎn)生較多的負電荷，在它周圍，必然會吸附等電量的陽離子，水化陽離子給粘土帶來厚的水化膜，使蒙脫石膨脹。D、C.E.C大（70-130 mmol/100g 土）原因在于蒙脫石存在晶格取代，所以帶負電荷較多，周圍吸附的陽離子數(shù)目較多，可發(fā)生交換的陽離子數(shù)目 多，所以C.E.C大。E、造漿率高因為蒙脫石具有很強的水化膨脹能力，造漿率高，所以它是鉆井泥漿的主要配漿材料。8伊利石的晶體構(gòu)造特點？A、2: 1型粘土礦物B、存在晶格取代，取代位置主要在Si-O四面體中，且取

9、代數(shù)目比蒙脫石多，產(chǎn)生的負電荷由等量的 K+來平衡C、晶層間引力以靜電力為主，引力強，晶層間距C=10?，屬非膨脹型粘土礦物。D、C.E.C大介于高嶺石與蒙脫石之間（20-40mmol/100g 土）伊利石由于晶格取代作用產(chǎn)生的負電荷由 K+ 來平衡，由于伊利石取代位置主要在 Si-O 四面體中，產(chǎn)生的負電荷離晶層表面近，故與 K+ 產(chǎn)生很強 的靜電力，K+不易交換下來。K+的大小剛好嵌入相鄰晶層間的氧原子網(wǎng)格形成的空穴中，起到連接作用，周圍有12個氧與它配伍，因此， K+連接通常非常牢固，不易交換下來。E、造漿率低 9列舉造漿粘土的評價手段？ 蒙脫石含量；膠質(zhì)價和膨脹倍數(shù)；陽離子交換容量、鹽

10、基總量和鹽基分量；可溶性鹽含量；造漿率；流變 特性和失水特性。10何謂粘土的水化膨脹？ 粘土吸水后體積增大的性質(zhì)。11按照存在狀態(tài)來分的話，粘土礦物中水分有哪些分類？（1 ）結(jié)晶水 .這種水是粘土礦物晶體構(gòu)造的一部分，只有溫度高于300 度以上時，結(jié)晶受到破壞，這部分水來釋放出來。 （ 2）吸附水 . 由于分子間引力和靜電引力，具有極性的水分子可以吸附到帶電的粘土表面 上，在粘土顆粒周圍形成一層水化膜，這部分水可以隨粘土顆粒一起運動，所以也稱為束縛水。（3）自由水. 這部分水存在于粘土顆粒的孔穴或孔道中，不受粘土的束縛，可以自由的運動。12表面水化的定義及其分類？ 由粘土晶體表面直接吸附水分子

11、和通過所吸附的可交換性陽離子間接吸附水分子而導(dǎo)致的水化。直接水化：粘土表面上的H+和0H-通過氫鍵吸附水分子間接水化：通過所吸附的可交換性陽離子間接吸附水分 子。13 何謂滲透水化 ？ 當粘土層面間的距離超過 10 ? 時，表面吸附能量已經(jīng)不是主要的了， 此后粘土的繼續(xù)膨脹是由滲透壓力和 雙電層斥力所引起的。隨著水分子進入粘土晶層間，粘土表面吸附的陽離子便水化而擴散到水中，形成擴 散雙電層，由此，層間的雙電層斥力便逐漸起主導(dǎo)作用而引起粘土層間距進一步擴大。14膨脹量有哪些評價方法？ 吸水量法和膨脹量法 .（1 ）吸水量法 吸水量：總吸水量，單位重量土吸附水的總量（重量或質(zhì)量） ；? 比親水量：

12、單位表面積吸水量 （相當于表面水化膜厚度 ）（2）膨脹量法 膨脹量：單位重量粘土的膨脹體積（體積不受限制） ，另外一種表示方法水化應(yīng)力，即體積保 持不變時，泥頁巖水化所產(chǎn)生的應(yīng)力效應(yīng)膨脹量測定儀15影響粘土水化的因素有哪些？粘土礦物本身的特性 交換性陽離子的種類 水溶液中電解質(zhì)的濃度 16粘土水化擴散雙電層的基本結(jié)構(gòu)有哪些組成？1. 吸附層 吸附層是指靠近粘土顆粒表面較近的一薄層水化陽離子，其厚度一般只有幾個? （ 0. 1 nm）。這一薄層水化陽離子，由于與粘土顆粒表面距離近，陽離子的密度大，靜電吸引力強，被吸附的陽離子與 粘土顆粒一起運動難以分離。 2. 擴散層 擴散層是吸附層外圍起直到溶

13、液濃度均勻處為止（離子濃度差為 零）由水化陽離子及陰離子組成的較厚的離子層。? 這部分陽離子由于本身的熱運動，自吸附層外圍開始向濃度較低處擴散，因而與粘土顆粒表面的 距離較遠，靜電引力逐漸減弱（呈二次方關(guān)系減弱） ，在給泥漿體系接入直流電源時，這層水化離 子不能與粘土顆粒一起向電源正極運動而相反向電源負極運動。 擴散層中陽離子分布是不均勻的， 靠近吸附層多，而遠離吸附層則逐漸減少，擴散層的厚度，依陽離子的種類和濃度的不同，約為 10100 ?。 3. 滑動面 它是吸附層和擴散層之間的一個滑動面。這是由于吸附層中的陽離子與粘 土顆粒一起運動，而擴散層中的陽離子則有一滯后現(xiàn)象而呈現(xiàn)的滑動面。17什

14、么是熱力電位？熱力電位 E 它是粘土顆粒表面與水溶液中離子濃度均勻處之間的電位差。? 熱力電位的高低，取決于粘土顆粒所帶的負電量。? 熱力電位愈高，表示粘土顆粒表面帶的負電量愈多，能吸附的陽離子數(shù)目也愈多。18什么是電動電位？電動電位z 它是滑動面處與水溶液離子濃度均勻處的電位差。電動電位取決于粘土顆粒表面負電量與吸 附層內(nèi)陽離子正電量的差值。電動電位愈高，表示在擴散層中被吸附的陽離子愈多，擴散層愈厚。 19影響電動電位的因素有哪些？1 陽離子的種類 陽離子的種類決定了陽離子電價的高低和陽離子的水化能力。當粘土顆粒吸附高價陽離 子時，由于一個離子帶的電荷多，粘土顆粒表面的總電荷量一定時，吸附層

15、中被陽離子中和的電量多，于 是電動電位低，擴散層中的陽離子數(shù)目少，擴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 粒吸附的是低價陽離子，吸附層中被陽離子中和的電量少，電動電位高，擴散層中的陽離子數(shù)目多，擴散 層以及水化膜厚，粘土顆粒不易聚結(jié)。2.陽離子濃度 陽離子（例如Na+）雖水化能力強，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，同樣會使泥漿由分散轉(zhuǎn)為聚結(jié)。（1）陽離子濃度大，陽離子擠入吸附層的機會增大，結(jié)果使電動電位降低，擴散層以及水化膜變?。此^壓縮 雙電層），分散體系由分散轉(zhuǎn)化為聚結(jié)； （2）陽離子濃度大，陽離子數(shù)目多，陽離子本身水化不好，

16、同時陽 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)。泥漿使用時受鹽（NaCI ）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。又如鈣膨潤土用純堿改性處理時，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。如鈣膨潤土改性而加入鈉鹽，加入 Na2CO3而粘土顆粒分散；若加入 NaCI，則粘土顆粒聚結(jié)。故泥漿處理加入無機鹽時，必須考慮陰離子的 影響。20試述雙電層理論對鉆井泥漿應(yīng)用的指導(dǎo)意義。原生膨潤土礦多為鈣膨潤土，造漿時加入一價鈉鹽，提供Na+

17、，因離子交換吸附，擴散雙電層中陽離子由Ca2+轉(zhuǎn)為Na+，Z電位升高，擴散層增厚，粘土分散，泥漿穩(wěn)定。泥漿受鈣侵時，Ca2+的濃度增大，擴散雙電層中Na+轉(zhuǎn)為Ca2+，Z電位下降，擴散層變薄，粘土顆粒聚結(jié)，泥漿失去穩(wěn)定性。為處理泥漿而加入 低價陽離子電解質(zhì)時，應(yīng)嚴格控制加量，過量會起壓縮擴散層的副作用，同時必須考慮陰離子的影響。反 過來，可以通過加入低價或高價陽離子無機處理劑來調(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。21什么是泥漿的沉降穩(wěn)定性？ 沉降穩(wěn)定性又稱動力穩(wěn)定性，是指在重力作用下泥漿中的固體顆粒是否容易下沉的特性。泥漿中固體顆粒 的沉降決定于重力和阻力

18、的相對關(guān)系。要提高泥漿分散體系的沉降穩(wěn)定性，必須縮小粘土顆粒的尺寸，即應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)粘土造漿，以提高其分散度，其次應(yīng)提高液相的比重和粘度。22什么是泥漿的聚結(jié)穩(wěn)定性？ 泥漿的聚結(jié)穩(wěn)定性是指泥漿中的固相顆粒是否容易自動降低其分散度而聚結(jié)變大的特性。泥漿分散體系中的粘土顆粒間同時存在著相互吸引力和相互排斥力，這兩種相反作用力便決定著泥漿分散體系的聚結(jié)穩(wěn) 定性。第三章 鉆井液的流變性、濾失性和潤滑性 23什么是鉆井液的流變性？可用哪些參數(shù)來表述?是指在外力作用，物質(zhì)發(fā)生流動和變形的特性；對鉆井液而言，其流動性是主要的方面。該特性通常用鉆井液的流變曲線和塑性粘度 （Plastic Viscosity）、動

19、切力（Yield Point）、靜切力（Gel Strength）、表觀粘度（Apparent Viscosity） 等流變參數(shù)來進行描述。24試述剪切速率和剪切應(yīng)力的定義 .指垂直于流速方向上單位距離流速的增量，y =dv/dx，流速單位：m/s;距離單位：m。因此剪切速率：1/s。流速越大，剪切速率越大。剪切應(yīng)力T液流中各層的流速不同，故層與層之間必然存在著相互作用。由于液體內(nèi)部內(nèi)聚力的作用，流速較快的液層會帶動流速度較慢的相鄰液層，而流速較慢的液層又會阻礙流 速較快的相鄰液層。這樣在流速不同的各液層之間會發(fā)生內(nèi)摩擦作用，即出現(xiàn)成對的內(nèi)摩擦力（即剪切力 ），阻礙液層剪切變形。通常將液體流動

20、時所具有的抵抗剪切變形的物理性質(zhì)稱做液體的粘滯性。剪切應(yīng)力T：流體單位面積上的內(nèi)摩擦力25. 鉆井液有哪幾種基本的流型 ？通常將剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系遵守牛頓內(nèi)摩擦定律的流體，稱為牛頓流體；不遵守牛頓內(nèi)摩擦定律的 流體，稱為非牛頓流體。水、酒精等大多數(shù)純液體、輕質(zhì)油、低分子化合物溶液以及低速流動的氣體等均 為牛頓流體，高分子聚合物的濃溶液和懸浮液等一般為非牛頓流體。大多數(shù)鉆井液都屬于非牛頓流體。牛頓流體：t =卩y塑性流體：t = t 0+卩P Y假塑性流體:t = K y nn<1膨脹性流體:t = K 丫 nn>1牛頓流型：牛頓流體膨脹流型：膨脹性流體塑性流型：塑性流體假塑性

21、流型：假塑性流體卡森流型：卡森流體目前廣泛使用的多數(shù)鉆井液為塑性流體（賓漢流體）和假塑性流體。26. 試述賓漢流體（塑性流體）流變曲線的特點？高粘土含量的鉆井液、高含蠟原油和油漆等都屬于塑性流體。（1 ）曲線不過原點，在 T軸上有一截距T S粘土礦物具有片狀或棒狀結(jié)構(gòu)，形狀很不規(guī)則，顆粒之間容易彼此連接在一起，形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)粘土顆粒間作用力1擴散雙電層斥力2水化膜彈性斥力3范德華引力/靜電吸引力等不過原點的原因：由于顆粒間以端 -端和（或）端-面連接，形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，要使體系流動，就必破壞這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。TS物理意義：反映鉆井液在靜止時形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的強弱（2）在低剪切速率范圍內(nèi)，為曲線段流體開始

22、流動后，存在以下一對矛盾：結(jié)構(gòu)拆散結(jié)構(gòu)恢復(fù)在低剪切速率下，可供拆散的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較多，結(jié)構(gòu)拆散速度結(jié)構(gòu)恢復(fù)速度拆散程度隨剪切速率增加而增大T T / Y （表觀粘度）J （ 3 ）在中、高剪切速率范圍內(nèi)，為直線段f可供柝徵的阿架騎構(gòu)數(shù)量丨一騎構(gòu)拆敵理度. - 體系中游離的叛往數(shù)呈結(jié)構(gòu)恢盤速度'當F達到某一債時結(jié)構(gòu)拆敢罐度二第構(gòu)恢箋速度網(wǎng)架苗構(gòu)數(shù)魚術(shù)曼產(chǎn)生同樣詢需皿變 Y27. 分別敘述鉆井液靜切力、塑性粘度和動切力的含義。賓漢模式（適合于中、高剪切速率）t = t 0+ n p y式中： t 0 ：動切力或屈服值（Yield Point），Pan p :塑性粘度，Pas，實際中使用mPas

23、（1 ）塑性粘度卩p物理意義：反映流體在層流下達到動平衡（網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的拆散速度等于其恢復(fù)速度）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。3靜切力Ts使流（2）動切力T0物理意義：鉆井液在層流狀態(tài)下達到動平衡時形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的強弱 體開始流動的最低剪切應(yīng)力28. 影 響 鉆 井 液 塑 性 粘 度 的 因 素 有 哪 些？響因素A.固相含量 固相顆粒數(shù)一 璽性粘度且卩B, 同相分散度*粒數(shù)ft -塑性姑度叩JC. 同相類型活性13相：茯水中分敵性強的固相，如磁潤土惰性周相：在水中分散棒強的固相，如鉆屑活性固相洋量一固相分散度一塞性粘度彳1（固相含量一余）m液相粘度?一.內(nèi)摩擦

24、力1 一 塑性粘度越訂E*溫度1*粧相粘度T-塑性粘度7 J29.在鉆進過程中，如何調(diào)節(jié)（增加或降低）鉆井液的塑性粘度?加預(yù)水化膨潤土加增粘劑降低使用固控設(shè)備使用化學(xué)絮凝劑加水稀釋30.影響鉆井液動切力的因素有哪些?31. 在鉆進過程中，如何調(diào)節(jié)（增加或降低）鉆井液的動切力？增加1加預(yù)水化膨潤土 2加高分子聚合物3加適量的電解質(zhì) 降低1加降粘劑2加水稀釋3消除引起t 0 升高的電解質(zhì)32. 對于非加重鉆井液，其塑性粘度和動切力一般應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)？對于非加重鉆井液，塑性粘度np 一般應(yīng)控制在512mPas,動切力t 0應(yīng)控制在1.414.4Pa。33. 試述假塑性流體（冪律流體）流變曲線的特

25、點？r疋網(wǎng)扯熔構(gòu)國'I屮連蛻的剛果站恂（2）曲觀無直緩廉康因T ISfiYfli丈.怖運中形狀不琨則的料子哥直動方向饒向 和寰幣*施功PR力耳於.1, 八2毓動方向/134 . 分別敘述冪律流體稠度系數(shù)和流性指數(shù)的物理意義？氛幕律模式1 =1£工式1th K i開度桑數(shù)，Pj：s*n t流性揃數(shù)，無因次，CKn< In越小，表明越偏離牛頓流體K越大，粘度越大流性指數(shù)n物理意義：反映流體偏離牛頓流體的程度。稠度系數(shù)K物理意義：主要反映鉆井液粘度的大小，35. 分別敘述卡森流體卡森動切力和極限高剪粘度的物理意義? 卡森模式t 1/2 = T C1/2+ n 31/2 Y 1

26、/2式中：tc 卡森動切力（卡森屈服值）,Pa；n-極限高剪切粘度（水眼粘度）,mPas（1）卡森動切力T C物理意義：反映鉆井液網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的強弱影響因素與調(diào)整：同 T0（1）極限高剪切粘度n物理意義：反映鉆井液內(nèi)摩擦力的強弱影響因素與調(diào)整：同n p36. 敘述鉆井液表觀粘度的物理含義？如何測量？n a定義：剪切應(yīng)力 t與對應(yīng)剪切速率 丫之比無特殊說明，n a是指丫 =1022 s-1時的n a広51】陽10226600 X 10 ' = - 0 6007237. 什么是鉆井液的剪切稀釋特性？它對鉆井工作有何好處？表觀粘度隨剪切速率增大而降低的特性。要求鉆井液具有較強的剪切稀釋性環(huán)形空間

27、：丫低，n a大，有利于攜帶鉆屑鉆頭水眼： 丫大，n a小，有利于水力破巖38. 如何評價鉆井液的觸變性？以終切和初切的差值來表示39. 如 何 測 量 鉆 井 液 的 初 切和 終 切？弊切和初切的測氏*A,苗速lOmin 配漿吋;初切在00rp下轉(zhuǎn)1D也 靜止10*測尊rp的切力=0 .511 X 0 3終切測晟fiOOrpmT轉(zhuǎn)伽.靜ll Iftmtn T測3rpn）的幼力=0 .511 X <9 3 I40.分別敘述層流、紊流和平板型層流的攜巖特點？層流對井壁沖刷作用小，有利于井壁穩(wěn)定存在轉(zhuǎn)動靠壁”現(xiàn)象，攜巖效率低紊流攜巖特點 巖屑不存在轉(zhuǎn)動和滑落現(xiàn)象，幾乎全部都能攜帶到地面上來

28、，環(huán)形空間里的巖屑比較少。缺點：巖屑滑落大，要求 上返速度高，泵排量大；由于沿程壓降與流速的平方成正比，功率損失與流速的立方成正比所以用紊流攜巖還會使鉆頭的水馬力降低，不利于噴射鉆井。紊流時的高流速對井壁沖蝕嚴重，容易引起易塌地層井壁垮榻。平板型對井壁沖刷作用小攜巖效率高（低速，0.50.6m/s）解決了低粘度鉆井液攜帶巖屑 的問題（不分散低固相泥漿）41 在鉆探過程中，如何使鉆井液達到平板型層流？1選用XC生物聚合物、HEC、PHP和FA368等高分子聚合物作為主處理劑.并保持其足夠的濃度。它們 在體系中形成的結(jié)構(gòu)使動切力值增大；2通過有效地使用固控設(shè)備。除去鉆井液中的無用固相，降低固體顆粒

29、濃度，以達到降低塑性粘度、提高動塑比的目的。3在保證鉆井液性能穩(wěn)定的情況下、通過適量地加入石灰、石膏、氯化鈣和食鹽等電解質(zhì)，以增強體系中固體顆粒形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的能力。42.什么是壓力激動？列舉產(chǎn)生壓力激動的原因。壓力激動：由于鉆柱上下運動或泥漿泵開動等原因，使井內(nèi)液柱壓力發(fā)生突然 變化（升高或降低）的現(xiàn)象。產(chǎn)生壓力激動的原因起鉆：液柱壓力降低下鉆：液柱壓力升高開泵：液柱壓力升高43 分別敘述濾失和造壁性的含義 。是指鉆井液濾失量的大小 所形成泥餅的質(zhì)量44. 鉆井液瞬時濾失、靜濾失和動濾失？瞬時濾失沒有泥餅，濾失速率很大，濾失時間很短，濾失量不大。動濾失壓差大，等于靜液柱壓力加上環(huán)空壓力降和地層

30、壓力之差，泥餅厚度厚度維持不變，且較薄，單位時間的濾失量開始較大，隨后逐漸減 小，最后穩(wěn)定在某一固定值。靜濾失壓差不太大，泥餅較厚，單位時間濾失量一般比動濾失量小。45. 如何測定鉆井液的靜濾失？敘述其測定條件。靜濾失量的測定通常采用API標準進行測試，測試裝置主要有濾失儀和高溫高壓濾失儀兩種；API濾失量測定儀是最常用的評價鉆井液濾失量的裝置，其滲濾面積為45.8 cm 2,實驗壓差為0.69MPa（100psi），測試溫度一般為室溫，濾失時間30min，濾失材料為符合標準的直徑為90mm 的濾紙。但是室內(nèi)試驗往往測定0.69 MPa，7.5min的濾失量。高溫高壓濾失量測定儀國內(nèi)使用的主要

31、是模擬 Baroid公司GGS-42型，實驗條件為：3.5MPa壓差，溫度150'C。測量時間30min，其濾失面積比常溫 API濾失儀小一 半。因此，測得的濾失量應(yīng)該乘以2，才為鉆井液的實際高溫高壓濾失量。46列舉影響鉆井液靜濾失量的因素。A 2KAp11濾失時間Vf/ A * t1/2，如果不考慮鉆井液的瞬時濾失量，單位面積濾失量與時間的平方根成直線關(guān)系。測定鉆井液API濾失量時，應(yīng)該以30min計算，但我們一般通常只測 7.5min，然后乘以2。2濾失壓差從公式可以推岀，鉆井液的濾失量與濾失壓差的平方根成正比，即如果泥餅不可壓縮，壓差 增大，濾失量增加。3濾液的粘度和溫度從公式可

32、以看岀，濾失量與濾液粘度的平方根成反比，即隨著鉆井液粘度的增加濾失量降低。濾液粘度與有機高分子處理劑的加量以及鉆井液的溫度有關(guān)。一般情況下，流體的粘度隨著高 分子加量的增大而升高，隨溫度的增加而降低。對于相同溫度下的鉆井液我們可以通過提高鉆井液粘度的 方法降低濾失量.d、固相含量和類型的影響 根據(jù)鉆井 液靜濾失方程，濾失量應(yīng)該與I上叭丿成正比.鉆井液固相含 量越高，而泥餅中固相含量越小，濾失量越小。鉆井液 的固相含量會嚴重影響鉆速，固相含量越高鉆速越低，因此，鉆井液的固相含量不能夠提得很高，我們只 能從泥餅著手，減小泥餅固相含量。一是采用優(yōu)質(zhì)膨潤土配漿.二是加入有機高分子處理劑e.泥餅壓實性與

33、滲透性對濾失量的影響對于鉆井液，往往泥餅是泥餅越厚鉆井液的濾失量越大，泥餅越薄濾失量越小。主要原因是泥餅的滲透性存在差別。一般情況下（以API失水為例），泥餅越薄說明泥餅的壓實程度比較大，比較致密，滲透性差，所以濾失量小。滲濾壓差影響著泥餅的壓實性，高壓差有利于泥餅的壓實。有的資料指出，泥餅的壓縮系數(shù)一般為0.80-0.87;而加重鉆井液泥餅的壓縮系數(shù)只有0.32-0.69。f、地層滲透率對鉆井液濾失量的影響在泥餅尚未形成之前，地層是泥漿濾失的第一滲透介質(zhì)，所以地層滲透性大小決定了鉆井液瞬時濾失量的大小。泥餅形成之后，才逐漸對濾失起主要作用，地層成為第二濾失介質(zhì)。如果地層滲透率很大或者有裂縫存

34、在，甚至?xí)l(fā)生漏失，鉆井液固相顆粒太小，不能夠堵塞或架橋 在井壁處形成泥餅，此時的濾失量就非常大了。47. 試述鉆井液濾失性和鉆井作業(yè)的關(guān)系。對于裂縫性地層、硬脆性地層、活性泥頁巖地層等會引起地層粘土礦穩(wěn)定現(xiàn)象；如果是油氣層，濾液侵入會引起儲層粘土礦物膨脹，減小油氣流動通道，降低油氣層滲透率；鉆井液固相的侵入會堵塞儲層孔隙，降低儲層滲透率，總之都會造成油氣層損害，降低油氣層產(chǎn)能，造成 能源的巨大浪費。48. 在實際鉆井作業(yè)中，關(guān)于鉆井液濾失性總的指導(dǎo)原則是哪些？有哪些定量的指標（分別針對油氣層和 一般地層）？在實際鉆進過程中，鉆井液的濾失量是不斷變化的，總的原則是：淺層可可以稍大，儲層必須減小

35、；對于大斜度井、大位移井、水平井等特殊工藝井，不僅要求鉆井液濾失量低， 還要求泥餅具有良好的潤滑性，防止粘附卡鉆、鍵槽卡鉆等。在鉆開油氣層時，應(yīng)盡力控制濾失量，以減 輕對油氣層的損害。一般情況下，此時的API濾失量應(yīng)小于5m1，模擬井底溫度的 HTHP濾失量應(yīng)小于15ml。 鉆遇易坍塌地層時，濾失量需嚴格控制,API濾失量最好不大于 5ml。對一般地層，API濾失量應(yīng)盡量控制在10ml以內(nèi)，HTHP濾失量不應(yīng)超過 20ml。49 .在鉆探實際中，如何控制鉆井液的濾失量。1使用膨潤土造漿。膨潤土顆粒細，呈片狀，水化膜厚，能形成致密的滲透性小的泥餅，而且可在固相較 少的情況下滿足對鉆井液濾失性能和

36、流變性能的要求。一般情況下，加入適量的膨潤土可以將鉆井液的濾 失量控制到鉆井和完井工藝要求的范圍。膨潤土是常用的配漿材料，同時也是控制濾失量和建立良好造壁 性的基本處理劑。2加入適量純堿、燒堿或有機分散劑 （如煤堿液等），提高粘土顆粒的電動電位、水化程度 和分散度。3加入CMC或其它聚合物以保護粘土顆粒，阻止其聚結(jié)，從而有利于提高分散度。同時，CMC和其它聚合物沉積在泥餅上亦起堵孔作用，使濾失量降低。4加入一些極細顆粒（如超細碳酸鈣、瀝青等）堵塞泥餅孔隙，以使泥餅的滲透性降低，抗剪切能力提高。50.鉆井液的潤滑性通常包括哪兩個方面？鉆井液的潤滑性能通常包括泥餅的潤滑性能和鉆井液這種流體自身的潤

37、滑性兩方面。鉆井液和泥餅的摩阻 系數(shù)，是評價鉆井液潤滑性能的兩個主要技術(shù)指標。51 潤滑性較好的鉆井液對鉆井而言，有哪些優(yōu)點？減小鉆具的扭矩、磨損和疲勞，延長鉆頭軸承的壽命；減小鉆柱的摩擦阻力，縮短起下鉆時間；能用較小的動力來轉(zhuǎn)動鉆具；能防粘附卡鉆，防止鉆頭泥包。52. 列舉你所知道的鉆井液潤滑劑。鉆井液潤滑劑品種一般可分為兩大類，即液體后者如石墨、塑料小球、玻璃小球等。近年來鉆井液潤滑劑品種發(fā)展最快的是惰性固體類潤滑劑，液體潤滑劑中主要發(fā)展了高負荷下起作用的極壓潤滑劑及有利于環(huán)境保護的無毒潤滑劑；由于環(huán)境保護的原因，瀝青類潤滑劑的用量正逐年減少。（1惰性固體潤滑劑 塑料小球 玻璃小球，石墨粉

38、彈性石墨（2）液體類潤滑劑該類產(chǎn)品主要有原油、礦物油、植物油和表面活性劑等53. 鉆井工作對鉆井液潤滑劑有哪些要求？潤滑劑必須能潤滑金屬表面，并在其表面形成邊界膜和次生結(jié)構(gòu)。應(yīng)與基漿有良好的配伍性，對鉆井液的流變性和濾失性不產(chǎn)生不良影響。不降低巖石破碎的效率。具有良好的熱穩(wěn)定性和耐寒穩(wěn)定性。不腐蝕金屬，不損壞密封材料。6.不污染環(huán)境，易于生物降解，價格合理，且來源充足。54. 簡述惰性潤滑劑的作用機理。固體潤滑劑能夠在兩接觸面之間產(chǎn)生物理分離，其作用是在摩擦表面上形成一種隔離潤滑薄膜，從而達到減小摩擦、防止磨損的目的。多數(shù)固體類潤滑劑類似于細小滾珠，可以存在于鉆柱與井壁之間，將滑動摩 擦轉(zhuǎn)化為

39、滾動摩擦，從而可大幅度降低扭矩和阻力。固體類潤滑劑的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和防腐蝕能力等良好，用。55. 試述液體潤滑劑的作用機理。礦物油、植物油、表面活性劑等主要是通過在金屬、巖石和粘土表面形成吸附膜，使鉆柱與井壁巖石接觸（或水膜接觸）產(chǎn)生的固一固摩擦，改變?yōu)榛钚詣┓菢O性端之間或油膜之間的摩擦，或者通過表面活性劑的非極 性端還可再吸附一層油膜。從而使回轉(zhuǎn)鉆柱與巖石之間的摩阻力大大降低，減少鉆具和其它金屬部件的磨 損，降低鉆具回轉(zhuǎn)阻力。第四章 鉆井液配漿原材料與處理劑56. 膨潤土在淡水鉆井液中的作用有哪些？增加粘度和切力，提高井眼凈化能力；形成低滲透率的致密泥餅，降低濾失量；對于膠結(jié)不良的地層

40、，可改善井眼的穩(wěn)定性；防止井漏。57掌握加重材料用量的計算方法。加重前、后的體積關(guān)系鉆井液在加重前、后的質(zhì)量關(guān)系58. 為什么要將鉆井液的 pH控制在一個弱堿性（8<pH<10 ）的環(huán)境？1、增加鉆井液中粘土的分散程度2、適當控制Ca2+、Mg2+等離子的存在狀態(tài)3、減輕鉆具腐蝕，鐵的活性比氫強，容易與氫離子發(fā)生反應(yīng)造成腐蝕4、一些處理劑的要求，在弱堿性狀態(tài)才能充分發(fā)揮作用。59. 列舉純堿和燒堿在鉆井液中的主要作用。純堿作用：A. 改善粘十的水化分散性能，因此加入適量純堿可使新漿的濾失量下降.粘度、切力增大。B. 過量的純堿會導(dǎo)致粘十顆粒發(fā)牛聚結(jié)，使鉆井液性能受到破壞。C. 在鉆

41、水泥塞或鉆井液受到鈣侵時.加入適量純堿使Ca2+沉淀成CaC03，從而使鉆井液性能變好，即含羧鈉基官能團（COONa）的有機處理劑在遇到鈣侵（或Ca2+濃度過高）而降低其溶解性時，一 般可采用加入適量純堿的辦法恢復(fù)其效能。燒堿作用:a. 主要用于調(diào)節(jié)鉆井液的 pH值；b. 與丹寧、褐煤等酸性處理劑一起配合使用，使之分別轉(zhuǎn)化為丹寧酸鈉、腐植酸鈉等有效 成分；c. 還可用于控制鈣處理鉆井液中Ca2+的濃度等。60. 列舉石灰在鉆井液中的主要作用。 作用：a. 在鈣處理鉆井液中，石灰用于提供Ca2+,以控制粘土的水化分散能力，使之保持在適度絮凝的狀態(tài)；b. 在油包水乳化鉆井液中，CaO用于使烷基苯磺

42、酸鈉等乳化劑轉(zhuǎn)化為烷基苯磺酸鈣，并調(diào)節(jié)pH值。注意事項：在高溫條件下石灰鉆井液可能發(fā)生固化反應(yīng)，使性能不能滿足要求，因此在高溫深井中應(yīng)慎用。此外，石灰還可配成石灰乳堵漏劑封堵漏層。61. 試述無機處理劑在鉆井液中的作用機理。無機處理劑都是水溶性的無機堿類和鹽類，其中多數(shù)可提供陽離子和陰離子，也有一些與水形成膠體或生 成絡(luò)合物。它們在鉆井液中的作用機理可歸納為以下方面：1 離子交換吸附主要是粘土顆粒表面的 Na+與Ca2+之間的交換。通過Na+濃度的增加，使之能夠與鈣蒙脫土顆粒表面的Ca2+發(fā)生交換，從而使粘土的水化和造漿性能提高，分散成更小的顆粒，表現(xiàn)為鉆井液的粘度、切力升高，濾失量降低；相反

43、地，若在分散鉆井液中加入適量 Ca(OH)2和CaSO4等處理劑，隨濾液中 Ca2+濃度的提高，一部 分Ca2+會與吸附在粘土顆粒上的 Na+發(fā)生交換，致使鉆井液體系轉(zhuǎn)變?yōu)檫m度絮凝的粗分散狀態(tài)，從而控制粘土的水化與分散。2. 調(diào)控鉆井液的pH值每種鉆井液體系均有其合理的pH值范圍。然而在鉆進過程中，鉆井液的pH值會因發(fā)生鹽侵、鹽水侵、水泥侵和井壁吸附等各種原因而發(fā)生變化，其中pH值趨于下降的情況更為常見。因此，為了使鉆井液性能保持穩(wěn)定，應(yīng)隨時對pH值進行調(diào)整。添加適量的燒堿等無機處理劑是提高 pH值的最簡單的方法，而使用酸式焦磷酸鈉(SAPP)、CaSO4 或CaCI2等無機處理劑時，則會使鉆

44、井液的pH值有所下降。3沉淀作用如果有過多的Ca2+或 Mg2+侵入鉆井液，將會削弱粘土的水化和分散能力，破壞鉆井液的性能。此時， 可先加入適量燒堿除去 Mg2+，然后用適量純堿除去 Ca2+。這種沉淀作用還可用來使某些因受到污染而失效的有機處理劑恢復(fù)其作用。例如褐煤堿液和水解聚丙 烯腈，如遇鈣侵會分別生成難溶于水的腐植酸鈣和聚丙烯酸鈣。此時，可以加入適量純堿，使上述處理劑 恢復(fù)其作用效果，這是由于所生成的 CaCO3的溶解度比腐植酸鈣和聚丙烯酸鈣的溶解度小得多，因而可使處理劑的鈣鹽重新轉(zhuǎn)變?yōu)殁c鹽。4.絡(luò)合作用利用某些無機處理劑的絡(luò)合作用，同樣可以有效地除去鉆井液中的Ca2+、Mg2+等污染離

45、子。例如，在受到鈣侵的鉆井液中加入足量的六偏磷酸鈉，則可通過下面的絡(luò)合反應(yīng)除去Ca2+：Ca2+ (NaPO3)6 = CaNa2(PO3)62-+4Na+該反應(yīng)所生成的絡(luò)離子CaNa2(PO3)62-相當穩(wěn)定，將Ca2+束縛起來，相當于從鉆井液的濾液中除掉了 Ca2+。對于用褐煤堿液或鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽等處理的鉆井液，還可以利用絡(luò)合反應(yīng)提高其抗溫性能。例如， 加入少量重鉻酸鹽可使上述鉆井液的熱穩(wěn)定性明顯提高，其中主要作用機理是氧化和絡(luò)合。通過絡(luò)合能有 效地抑制腐植酸鈉和鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽的熱分解。5與有機處理劑生成可溶性鹽由于許多有機處理劑，如丹寧、腐植酸等在水中溶解度很小，不易吸附在粘土顆粒上

46、，因而不能發(fā)揮其效能。只有通過加入適量燒堿才使之轉(zhuǎn)化為可溶性鹽，如單寧酸鈉和腐植 酸鈉，才能充分發(fā)揮其效能。這也是鉆井液應(yīng)始終保持堿性環(huán)境的一個重要原因6.抑制溶解的作用在鉆遇巖鹽和石膏地層時，常使用鹽水鉆井液和石膏處理的鉆井液；對于大段的鹽膏層，甚至使用飽和鹽水鉆井液。其目的一是為了增強鉆井液抗污染的能力，二是為了抑制和防止上述可 溶性巖層的溶解，使井徑保持規(guī)則。62 闡述常用鉆井液加重劑的化學(xué)組成、特性及適用范圍。重晶石粉重晶石粉是一種以 BaS04為主要成分的天然礦石，經(jīng)過機械加工后而制成的灰白色粉末狀產(chǎn) 品。按照API標準，其密度應(yīng)達到 4.2g/cm3，粉末細度要求通過 200目篩網(wǎng)

47、時的篩余量 <3.0%。重晶石粉 一般用于加重密度不超過 2.30 g/cm3的水基和油基鉆井液，它是目前應(yīng)用最廣泛的一種鉆井液加重劑。（2）石灰石粉石灰石粉的主要成分為 CaCO3,密度為2.72.9 g/cm3。易與鹽酸等無機酸類發(fā)生反應(yīng)，生成CO2、H2O和可溶性鹽，因而適于在非酸敏性而又需進行酸化作業(yè)的產(chǎn)層中使用，以減輕鉆井液對產(chǎn)層的 損害。但由于其密度較低，一般只能用于配制密度不超過1.68 g/cm3的鉆井液和完井液。（3）鐵礦粉（Hematite）和鈦鐵礦粉（limenite）前者的主要成分為 Fe2O3,密度4.95.3 g/cm3;后者的主要成分為TiO2?Fe2O3，

48、密度4.55.1 g/cm3。均為棕色或黑褐色粉末。因它們的密度均大于重晶石，故可用于 配制密度更高的鉆井液。此外，由于鐵礦粉和鈦鐵礦粉均具有一定的酸溶性，因此可應(yīng)用于需進行酸化的 產(chǎn)層。由于這兩種加重材料的硬度約為重晶石的兩倍，因此耐研磨，在使用中顆粒尺寸保持較好，損耗率較低。但另一方面，對鉆具、鉆頭和泥漿泵的磨損也較為嚴重。在我國，鐵礦粉是用量僅次于重晶石的鉆井 液加重材料。（4）方鉛礦粉（Galena） 方鉛礦粉是一種主要成分為PbS的天然礦石粉末，一般呈黑褐色。由于其密度高達7.47.7 g/cm3，因而可用于配制超高密度鉆井液，以控制地層出現(xiàn)異常高壓。由于該加重劑的成本高、貨源少，一

49、般僅限于在地層孔隙壓力極高的特殊情況下使用。如我國滇黔桂石油勘探局在官-3井使用方鉛礦，配制出密度為3.0g/cm3的超高密度鉆井液。63 列舉常見降粘劑名稱、主要化學(xué)組成，舉例說明其作用機理。1、單寧類 是一大類多元酚的衍生物，屬于弱有機酸。?從天然植物提取。單寧酸在水溶液中也可以發(fā)生水解，生成雙五倍子酸和葡萄糖。雙五倍子酸進一步水解，可生成五倍子酸.水解的酸性產(chǎn)物在NaOH溶液中生成雙五倍子酸鈉和五倍子酸鈉， 統(tǒng)稱為丹寧酸鈉或丹寧堿液，即單寧在鉆井液中的有效成分，簡化符號為NaT。單寧酸鈉苯環(huán)上相鄰的雙 酚羥基可通過配位鍵吸附在粘土顆粒斷鍵邊緣的AI3+處，拆散結(jié)構(gòu)；而剩余的-ONa和-C

50、OONa均為水化基團，它們又能給粘土顆粒帶來較多的負電荷和水化層，使粘土顆 粒端面處的雙電層斥力和水化膜厚度增加，從而拆散和削弱了粘土顆粒間通過端-面和端-端連接而形成 的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并釋放岀自由水，從而起到稀釋作用。2. 木質(zhì)素磺酸鹽類木質(zhì)素磺酸鹽是木材酸法造紙殘留下來的一種廢液。其主要成分為木質(zhì)素磺酸鈉。鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽俗稱鐵鉻鹽，代號為FCLS。稀釋機理包括兩個方面：一是在粘土顆粒的斷鍵邊緣上形成吸附水化層，從而削弱粘土顆粒之間的端-面和端-端連接，從而削弱或拆散空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，致使鉆井液的 粘度和切力顯著降低；二是鐵鉻鹽分子在泥頁巖上的吸附，有抑制其水化分散的作用，這不僅有利于井壁 穩(wěn)定，

51、還可以防止泥頁巖造漿所引起的鉆井液粘度和切力上升。3. X-40系列降粘劑 X 40系列降粘劑產(chǎn)品包括 X A40及X B40兩種。X - A40是相對分子質(zhì)量較低的聚丙烯酸鈉。其平均相對分子質(zhì)量為5 000左右?？煽果}抗鈣，并可抗150 C的高溫。X- B40是丙烯酸鈉與丙烯磺酸鈉的相對分子質(zhì)量較低的共聚物。作用機理：X -40系列處理劑的之所以具有較強的稀釋作用，主要是由其線型結(jié)構(gòu)、低相對分子質(zhì)量 及強陰離子基團所決定的。一方面，由于其分子量低，可通過氫鍵優(yōu)先吸附在粘土顆粒上，從而頂替掉原 已吸附在粘土顆粒上的高分子聚合物，從而拆散了由高聚物與粘土顆粒之間形成的橋接網(wǎng)架結(jié)構(gòu)”另一方面，低分

52、子量的降粘劑可與高分子主體聚合物發(fā)生分子間的交聯(lián)作用，阻礙了聚合物與粘土之間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形成，從而達到降低粘度和切力的目的。但若其聚合度過大，相對分子質(zhì)量過高，反而會使粘度、切 力增加。4. XY - 27 功能團：陽離子基團、陰離子基團和非離子基團， 屬于乙烯基單體多元共聚物。降粘機理：由于在XY 27的分子鏈中引入了陽離子基團，能與粘土發(fā)生離子型吸附，又由于是線性相對分子質(zhì)量較 低的聚合物，故它比高分子聚合物能更快、更牢固地吸附在粘土顆粒上。而且XY -27的特有結(jié)構(gòu)使它與高聚物之間的交聯(lián)或絡(luò)合機會增加，從而使其比陰離子聚合物降粘劑有更好的降粘效果。兩性離子降粘劑還具有一定的抑制頁巖水化的作

53、用，這是因為分子鏈中的有機陽離子基團吸附于粘土表面之后，一方面中和了粘土表面的一部分負電荷，削弱了粘土的水化作用；另一方面這種特殊分子結(jié)構(gòu) 使聚合物鏈之間更容易發(fā)生締合。64.列舉常見降濾失劑名稱、主要化學(xué)組成，舉例說明其作用機理。 主要分為腐植酸類、纖維素類、丙烯酸類、淀粉類和樹脂類等.1. 腐植酸類 主要來源于褐煤.主要功能團：酚羥基、羧酸基、醇羥基、醌基、甲氧基和羰基等，由于 分子量較大，一般難溶于水，但易溶于堿溶液，生成腐植酸鈉是作為鉆井液降濾失劑的有效成分。褐煤堿液降濾失機理：含有多種官能團的陰離子型大分子如腐植酸鈉吸附在粘土顆粒表面形成吸附水化層，同時提高粘土顆粒的 電動電位，多級

54、分散狀態(tài)，并有相對較多的細顆粒，所以能形成致密的泥餅。此外，粘土顆粒上的吸附水化膜具有堵 孔作用，使泥餅更加致密。2 纖維素類纖維素是由許多環(huán)式葡萄糖單元構(gòu)成的長鏈狀高分子化合物，以纖維素為原料可以制得一系列鉆井液降濾失劑，其中使用最多的是鈉羧甲基纖維素（簡稱CMC ）和羥乙基纖維素（簡稱 HEC）。鈉羧甲基纖維素的降濾失機理 a. 吸附作用.CMC在鉆井液中電離生成長鏈的多價陰離子。其分子鏈上的 羥基和醚氧基為吸附基團，而羧鈉基為水化基團。羥基和粘土顆粒斷鍵邊緣上的 AI3+之間形成配位鍵使 CMC能吸附在粘土上；而多個羧鈉基通過水化使粘土顆粒表面水化膜變厚，粘土顆粒表面電動電位的絕對值升高

55、，負電量增加，從而阻止粘土顆粒之間因碰撞而聚結(jié)成大顆粒（護膠作用），并且多個粘土細顆粒會同時吸附在CMC的一條分子鏈上，形成布滿整個體系的混合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高了粘土顆粒的聚結(jié)穩(wěn)定性，有利于保持鉆井液中細顆粒的含量，形成致密的濾餅，降低濾失量。b.提粘和堵塞作用具有高粘度和彈性的吸附水化層對泥餅的堵孔作用和CMC溶液的高粘度也在一定程度上起降濾失的作用。3.丙烯酸類聚合物 丙烯酸類聚合物是低固相聚合物鉆井液的主要處理劑類型之一。制備這類聚合物的主要原料有丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸和丙烯磺酸等。4 樹脂類 以酚醛樹脂為主體，經(jīng)磺化或引入其它官能團而制得。5.淀粉類淀粉侶tarch）的結(jié)構(gòu)與纖維素相似，屬于碳水化合物.淀粉的降濾失機理一方面是它吸收水分，減少了鉆井液中的自由水；另一方面是形成的囊狀物可進入泥餅的細縫中，從而堵塞水的通路，進一步降低了泥餅的滲透性。65.列舉常見頁巖抑制劑名稱、主要化學(xué)組成，舉例說明其作用機理。1、瀝青類（1）氧化瀝青 氧化瀝青（Oxidized Asphalt）是將瀝青加熱并通入空氣進行氧化后制得的產(chǎn)品。氧化瀝青的防塌作用主要是一種物理作用。它能夠在一定的溫度和壓力下軟化變形，從而封堵裂隙，并在井壁上形成一層致密的保護膜。（2）磺化瀝青目前使用的磺化瀝青（Sulfonated Asphalt）實際上是磺化瀝青的鈉鹽，代號為SA