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第一章 概述
1.钻井液的定义
钻井液是钻探过程中,孔内使用的循环冲洗介质。
2.钻井液的主要应用领域有哪些?
广泛应用于地质勘察钻探、石油天然气钻井、地下水等资源钻采、矿山钻掘工程、工程地质勘察、基础工程施工、地质灾害治理等领域中。
3.钻井液的基本功用是哪些?
平衡地层压力、传递水功率、水力碎岩、冷却和润滑、携带及悬浮岩屑、形成泥饼、传递孔底信号、保护油气层
4.钻井液的主要类型(按密度、分散介质、固相含量)?
5.谈谈你对钻井液技术未来发展趋势的看法。
体系简单,成本低;有效解决钻探钻井过程中的复杂技术问题,如井漏、井喷和井塌;满足环保要求,如钻屑、废弃钻井液的处理;保护油气层,提高采收率及油气井产量
6.钻井液的循环方式有哪些?简要描述。
正循环、反循环、局部反循环
7.以正循环为例,描述钻井液循环系统的组成。
泥浆池(箱)→泥浆泵→高压胶管→水龙头→主动钻杆→孔内钻杆→孔底钻具→上返环空→地面循环槽→沉淀池、净化系统→泥浆池(箱)
8.什么是钻井液循环阻力(循环压降)。
循环阻力损失是指钻进过程中在泥浆循环系统中所产生的阻力损失。泥浆循环系统主要由地面管汇、钻杆、钻具(如岩心管、螺杆马达、涡轮)和环形空间等组成。
9.影响钻井液循环阻力的因素有哪些?
循环通道的长度,主要取决于钻孔的深度。钻孔越深,压力损失越大;循环液的流变性。循环液的粘性越大,压力损失越大泵量或流速的大小。泵量或流速越大,压力损失越大;过流断面的截面积。钻井口径越大(钻杆直径不变),压力损失越小。
第二章 粘土胶体化学理论
1.为什么说粘土与钻探(井)有十分密切的关系?
钻井泥浆是由粘土、水(或油)和少量处理剂混合形成,具有可调控的粘性、比重和降失水等性能,在大多情况下能够满足悬排钻碴、稳定井壁、防止漏失、冷却润滑钻具的基本钻进需要,并且来源广泛,成本较低,配制使用方便,所以成为应用最广泛的钻井液。
2.粘土矿物有哪两种基本的构造单元?
1:1型晶层、2:1型晶层
3.什么叫“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,而晶体结构不变,产生过剩电荷的现象。
4.什么是“阳离子交换容量”?
分散介质pH=7时,100g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)。
5.试述“造浆率”的定义?
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。
6.高岭石的晶体构造特点?
A、1:1型粘土矿物;
B、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=7.2?
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。
7.蒙脱石的晶体构造特点?
A、2:1型粘土矿物
B、存在晶格取代,取代位置主要在Al-O八面体中,即Al3+被Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代,产生的负电荷由等量的Na+或Ca2+来平衡
C、晶层间引力以分子间力为主,引力弱,晶层间距C=9.6?- 40?,属膨胀型粘土矿物。
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。
8.伊利石的晶体构造特点?
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,且取代数目比蒙脱石多,产生的负电荷由等量的K+来平衡。
C、晶层间引力以静电力为主,引力强,晶层间距C=10?,属非膨胀型粘土矿物。
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。
9.列举造浆粘土的评价手段?
蒙脱石含量;胶质价和膨胀倍数;阳离子交换容量、盐基总量和盐基分量;可溶性盐含量;造浆率;流变特性和失水特性。
10.何谓粘土的水化膨胀?
粘土吸水后体积增大的性质。
11.按照存在状态来分的话,粘土矿物中水分有哪些分类?
粘土矿物的水分按其存在的状态可以分为结晶水、吸附水和自由水三种类型。
12.表面水化的定义及其分类?
定义:由粘土晶体表面直接吸附水分子和通过所吸附的可交换性阳离子间接吸附水分子而导致的水化。
直接水化:粘土表面上的H+和OH-通过氢键吸附水分子
间接水化:通过所吸附的可交换性阳离子间接吸附水分子
13.何谓渗透水化?
指由渗透压力和双电层斥力所引起的水化。
14.膨胀量有哪些评价方法?
吸水量法和膨胀量法
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