泥漿工藝原理復(fù)習(xí)資料自動保存的樣本

1、泥漿工藝原理復(fù)習(xí)資料第一章一一鉆井液概論鉆井液：指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。鉆井液功用：(1)攜帶和懸浮巖屑(2)穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力(3)冷卻和潤滑鉆 頭、鉆具(4)傳遞水動力。密度低密度活性固相(粘土)： 2.2g cm-3兵”三2.3g cm-3 低密度惰性固相(鉆屑)：2.5 g cm-3，2.7 gcm-3(平均：. 二2.6 g cm-3)鉆井液密度低密度：| g cm-3中高密度：1.8 g cm-3 壬：三：2.5g cm-3高密度：2.5g cm-3 -： f 壬 3.0 g cm-3超高密度：3.0 g cm-3加重材料API 重晶石

2、：.二4.2 g cm-3石灰石粉：2.7g cm-32.9 g cm-3鐵礦粉：4.9 g cm-3 ,5.3 g cm-3鈦鐵礦粉：4.5 g cm-3 ,5.1 g cm-3方鉛礦:7.4 g cm-37.7 g cm-3無機處理劑純堿：2.5 gcm-3燒堿：2.02.2 g cm-3鉆井液密度作用穩(wěn)定井壁，防井塌。實現(xiàn)近平衡鉆井技術(shù)，減少壓持效應(yīng)，提高機械鉆速。平衡地層壓力，防止井噴、井漏和鉆井液受地層流體污染。鉆開油氣層，合理選擇鉆井液密度，減少鉆井液對產(chǎn)層的傷害。實際應(yīng)用中，大多數(shù)鉆井液pH控制在8-11之間，維持一個較弱的堿性環(huán)境。酚酞變色點：pH=8.3左右；甲基橙變色點：p

3、H=4.3左右。常溫下：10%NaC0(aq) pH=11.1; Ca(OH)(飽和 aq) pH=12.1 ; 10%Na0H(aq) pH=12.9; 232鉆井液組成分散介質(zhì)+分散相+化學(xué)處理劑連續(xù)相+不連續(xù)相液相+固相+化學(xué)處理劑鉆井液含砂量：鉆井液中不能經(jīng)過200目篩的砂粒體積占鉆井液體積的百分數(shù)。一般【即粒徑 74、|的砂粒占鉆井液總體積的百分數(shù)】第二章一粘土礦物和粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ)相：物質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)完全相同的均勻部分。分散度：分散相的分散程度。分散度二：廣=1吸附：物質(zhì)在兩相界面上自動濃集的現(xiàn)象。【包括：物理吸附、化學(xué)吸附】粘土礦物的兩種基本晶體構(gòu)造：硅氧四面體(硅氧四面體晶片)

4、、鋁氧八面體(鋁氧八面體晶片)。主要粘土礦物一一多數(shù)粘土顆粒粒徑 2、|晶格取代：物質(zhì)結(jié)構(gòu)中某些原子被其它化合價不同的原子取代而晶體骨架保持不變的作用。交換性陽離子：粘土為保持電中性在分散介質(zhì)中吸附的等電量的陽離子。離子交換特點：等電量、同電性、速度慢。陽離子交換容量（CEC）:分散介質(zhì)pH=7時，100g粘土所能交換下來的陽離子毫摩爾數(shù)。 單位：mmol （ 100g 粘土）-1.高嶺石非膨脹性粘土礦物，1: 1構(gòu)型，CEC: 315 mmol，（ 100g粘土）-1晶層間作用力：氫鍵力，引力強；相關(guān)性質(zhì)：晶層間連接緊密、陽離子交換容量低、水化分散膨脹性差、礦物較穩(wěn)定。蒙脫石配漿用土，2:

5、1構(gòu)型，CEC: 70130 mmol （ 100g粘土）-1晶層間作用力：分子間作用力，引力弱；相關(guān)性質(zhì)：晶格取代（主要在八面體）而帶負電、比表面積大、陽離子交換容量高、 水化膨脹能力強。伊利石最豐富粘土礦物，2: 1構(gòu)型，CEC: 2040 mmol （ 100g粘土）-1晶層間作用力：分子間作用力、K+連接；相關(guān)性質(zhì)：晶格取代（主要在四面體）而帶負電、單位晶胞電荷數(shù)高、陽離子交換容 量低、水化膨脹能力差。附加一一伊利石水化膨脹性差原因分析：K+大小剛好嵌入相鄰晶層間的氧原子網(wǎng)格形成 的空穴中，周圍12個氧與K+配位，K+將相鄰晶層牢固的連接在一起（晶格固定作用）； 伊利石負電荷主要產(chǎn)生在

6、四面體晶片，離晶層表面近，K+與晶層的負電荷之間的靜電引 力比氫鍵強，水不易進入晶層間，只在晶層外表面發(fā)生水化作用，水化膨脹性差?！空惩岭娦裕?）永久負電荷：粘土在自然界形成時發(fā)生晶格取代作用而產(chǎn)生的負電荷。（2）可變負電荷：粘土電荷數(shù)量隨介質(zhì)pH值改變而改變的負電荷。（3）正電荷：粘土介質(zhì)pH值低于9時，粘土晶體端面上所帶正電荷?？勺冐撾姾僧a(chǎn)生原因分析：粘土晶體端面上與鋁連接的OH中的H在堿性或中性條件下 解離而使端面帶上負電荷；粘土晶體端面上吸附OH-、SiO2-等無機陰離子或吸附有機陰 3離子聚電解質(zhì)而使端面待負電荷。正電荷產(chǎn)生原因分析：粘土端面裸露的鋁氧八面體在酸性條件下從介質(zhì)中解離出

7、OH-而 使端面帶負電荷。【AlOH在H+條件下斷AlO間 鍵】粘土水化膨脹作用機理粘土礦物水分：結(jié)晶水：粘土礦物晶體結(jié)構(gòu)中的水。 吸附水(束縛水)：粘土表面因分子間引力、靜電引力而吸附的水?！驹谡惩帘?面形成水化膜】自由水：存在于粘土顆?？籽ɑ蚩椎乐?，不受粘土束縛，能夠自由運動的水。粘土水化分類：表面水化、滲透水化?！揪Ц衽蛎洝B透膨脹】表面水化：粘土晶體表面吸附水分子、交換性陽離子(本身也水化)而引起。表面水化推動力：晶層間范德華力、水化能、晶層間靜電引力。表面水化特點：表面水是多層的，層間、層內(nèi)水經(jīng)過氫鍵結(jié)合，膨脹壓大，體積膨脹 小。滲透水化：粘土晶層間陽離子濃度大于溶液內(nèi)部濃度，產(chǎn)生滲

8、透壓，引起水分向粘土 晶層間擴散，增大晶層間間距，形成擴散雙電層。滲透水化推動力：雙電層斥力、滲透斥力。滲透水化特點：膨脹壓小、體積膨脹大。影響粘土水化膨脹的因素：粘土晶體部位不同，水化膜厚度也不同?！緦用嫔虾瘢嗣嫔媳　空惩恋V物不同，水化作用強弱不同。粘土吸附的交換性陽離子不同，水化程度不同?！锯c土是配制鉆井液的理想材料】擴散雙電層：膠體離子帶電，周圍分布著電荷數(shù)相等的反離子，在固液界面形成雙 電層，反離子一方面受固體表面電荷吸引而靠近固體表面，另一方面，由于熱運動， 又有擴散到液相內(nèi)部去的能力，兩種相反結(jié)果使得反離子擴散地分布在膠粒周圍，構(gòu) 成擴散雙電層。吸附層：固體表面緊密吸引著的部分反

9、離子(溶劑化離子)。電動點位-：吸附溶劑化層界面(滑動面)到均勻液相內(nèi)的電位。熱力學(xué)電位10：固體表面到均勻液相內(nèi)部的電位。影響雙電層厚度與電動電位(-的因素一一主要取決于溶液電解質(zhì)反離子價數(shù)及電解質(zhì)濃度溶液中加入電解質(zhì)后，更多的反離子進入吸附層，擴散層離子數(shù)目下降，雙電層厚度 下降，電動電位下降?！倦p電層被壓縮到吸附層時，膠體不帶電】反離子濃度：濃度越高，壓縮越多，電位降低越多。反離子價數(shù)：價數(shù)越高，壓縮越多，-電位降低越多。附加：擴散雙電層對粘土穩(wěn)定性的影響？擴散雙電層越厚，-電位越高，水化膜厚度越厚，空間位阻效應(yīng)越強，粘土顆粒所受 斥力越強，越難聚結(jié)，易保持分散度，粘土穩(wěn)定性越強；向溶液

10、中加入電解質(zhì)，電解 質(zhì)壓縮擴散雙電層，-電位降低，水化膜變薄，空間位阻效應(yīng)減弱，粘土顆粒所受斥 力減弱，易聚結(jié)變大，發(fā)生沉降，穩(wěn)定性變差。沉降（動力）穩(wěn)定性：重力作用下分散相粒子是否容易下沉的性質(zhì)。聚結(jié)穩(wěn)定性：分散相粒子是否容易自動聚結(jié)變大的性質(zhì)。鉆井液四大基本性能：流變性、失水造壁性、抑制性、潤滑性第三章一一鉆井液流變性流變性：鉆井液在外力的作用下發(fā)生流動和變形的特性。流變性相關(guān)性質(zhì)（1） 靜切應(yīng)力一一塑性流體開始流動時的最低切應(yīng)力，又稱”凝膠強度”。產(chǎn)生原因：存在空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。實質(zhì)：鉆井液凝膠強度的高低?！俱@井液內(nèi)部結(jié)構(gòu)強弱】影響因素：粘土含量和分散度：含量大，分散度高，L大。粘土顆粒的Z

11、電位和水化膜：Z低，水化膜薄，吸力占優(yōu)勢，l大。處理劑的種類和加量作用：鉆井液靜止時懸浮鉆屑和加重劑。測量方法：用旋轉(zhuǎn)粘度儀測其靜止10分鐘的切力。（用最低轉(zhuǎn)速：每分鐘3轉(zhuǎn)）（2） 動切應(yīng)力 （YP）塑性流體作層流流動時所需的剪切應(yīng)力，反映鉆井液作層 流流動時，粘土顆粒之間及高聚物分子之間的相互作用力。（即結(jié)構(gòu)拆散、恢復(fù)達到 動平衡時的結(jié)構(gòu)強度。）產(chǎn)生原因：存在空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。實質(zhì)：鉆井液在層流條件下的結(jié)構(gòu)強度?！拘纬山Y(jié)構(gòu)的能力的強弱】影響因素：粘土含量和分散度。粒子Z電位和水化膜。處理劑的使用：吸附端面，拆散削弱結(jié)構(gòu)，T。降低。高分子聚合物的使用：吸附橋聯(lián)，T。升高。作用：鉆井過程中懸浮攜帶巖

12、屑。（動態(tài)條件）附加：T。的大小反映了鉆井液攜屑能力的大小T大，說明層流時結(jié)構(gòu)強度大，流核 面積大，攜屑能力強，反之弱。（3）表觀粘度（ AV） 某一流速梯度下，速梯與相應(yīng)切應(yīng)力之比?！炯羟兴俾什煌?，表觀粘度不同】實質(zhì)：鉆井液在流動過程中實際表現(xiàn)出來的總的粘滯性。作用：衡量鉆井液的宏觀流動性。測量方法：用旋轉(zhuǎn)粘度儀。現(xiàn)場習(xí)慣用600轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的1/2值表示。（4）塑性粘度.（ PV） 塑性流體層流流動時的粘度?！静浑S剪切速率的改變而改變】實質(zhì)：鉆井液中結(jié)構(gòu)拆散與恢復(fù)處于動平衡時，固一液之間、液一液之間的內(nèi)摩擦力 的反應(yīng)。影響因素：固相含量：固含高，則PV高。分散度：分散度/，則PV/。液相粘度：液

13、相粘度/，則PV/。水溶性處理劑的粘度：水溶性處理劑的粘度/，則PV/。附加：直接反映了鉆井液中固相含量的高低及分散程度。作用：衡量判斷鉆井液中固相含量的高低及分散程度，高則有害，低則有利。測量方法：吼 七0 0讀數(shù)之差。（5）剪切稀釋性一一表觀粘度隨剪切速率增大而降低的現(xiàn)象。實質(zhì)：高剪切作用破壞了體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使總的粘滯性降低。表征量：T/Up（動塑比），比值越大，表明結(jié)構(gòu)多（T。大），固含低（;?。?，體 系受剪切稀釋明顯，剪切稀釋性越強，反之，越弱。作用：判斷攜屑能力，強則好，有利低速帶砂（結(jié)構(gòu)）。一般要求鉆井液的剪切稀釋能 力強。（太強也有害）。（6）觸變性一一指鉆井液受攪拌后變稀，靜止后又變稠的特性?；颍恒@井液切力（攪拌后）隨靜止時間的增長而增大的特性。產(chǎn)生原因：受攪結(jié)構(gòu)被拆散，粘度、切力下降一一變稀，靜止結(jié)構(gòu)恢復(fù)。實質(zhì)：體系恢復(fù)結(jié)構(gòu)的能力。影響因素：粒子濃度/,結(jié)構(gòu)恢復(fù)快、強，觸變性強。Z電位/,結(jié)構(gòu)恢復(fù)慢、弱，觸變性弱。若是端一面、端一端結(jié)構(gòu)為主，恢復(fù)慢，但最終結(jié)構(gòu)強。（需要一定時間完成定向）若是高聚物吸附土粒形成橋聯(lián)結(jié)構(gòu)，恢復(fù)快，但最終結(jié)構(gòu)強度弱。鉆井液對觸變性的要求：結(jié)構(gòu)恢復(fù)要快（有利鉆屑懸浮，防止沉砂）最終切力要適當(dāng)（防止開泵阻力大，壓力激動）（7）流性指數(shù)n表示假塑性流體中結(jié)構(gòu)的多少及存在的形式。當(dāng)n-1時：表明結(jié)構(gòu)少，且不連續(xù)