钻井液常规性能参数
答∶钻井液的密度是指单位体积钻井液的质量，一般用符号 p表示，常用单位是g/cm³或kg/m²。答∶钻井液的粘度分为塑性粘度和表观粘度（也称为有效粘度、视粘度）。答∶塑性粘度是指钻井液在层流时，钻井液中的固体颗粒与固体颗粒之间、固体颗粒与液体分子之间、液体分子与液体分子之间内摩擦力（剪切力）的总和，符号PV，常用单位是mPa·s（或）cP。答∶钻井液的表观粘度就是钻井液内所有颗粒的内摩擦力的总和。用漏斗粘度计测得的漏斗黏度就是一种表观粘度。表观粘度也可以用旋转粘度计测得，单位是mPa·s。漏斗粘度是指一定量的钻井液从规定的漏斗粘度计中流出所需的时间，用马氏（或范式）漏斗测定，用FV表示，单位是s。答∶钻井液的切力是指钻井液中的粘土颗粒，由于其形状不规则，表面带电性和亲水性不均匀，形成网状结构。当钻井液静止时，破坏其内部单位面积上的网状结构所需的最小切应力，称为钻井液的极限静切力，用符号θ表示，单位是mg/cm³。钻井液静止10s后测得的切力称为初切力，用θ1，表示;静止10min后测得的切力称为终切力，用θ10表示。答∶钻井液的触变性是指搅拌后钻井液变稀（切力降低），静置后又变稠的性质。终切力与初切力的差值表示了钻井液的触变性，差值越大，触变性越强;反之，触变性越弱。答∶在压差作用下，钻井液中的部分水向井壁岩石的裂隙或孔隙中渗透，这种现象称为滤失。滤失的多少称为滤失量（失水量）。在井内静止条件下的滤失称为静滤失，在井内循环条件下，即滤饼形成和破坏达到动态平衡时的滤失称为动滤失。在滤饼未形成之前，钻井液中的大量水分在短时间内迅速渗入地层，称为瞬时滤失。油压滤失仪测定失水的压差为0.098MPa。答∶钻 井 液 在 常 温 及（API标 准）100lbfin²（=0.689MPa）压差作用下，30min 内，透过直径75mm的过滤面积所滤失的水量称为API滤失量，常用符号B表示，单位是 mL。答∶钻井液在高温（API标准300°F=150℃）、高压（API标准为500lbf/in²=3.5MPa）作用下，300min内，透过直径为75mm（高温高压滤失测定仪过滤面积直径为53mm，故测定结果需乘以2）的过滤面积所滤失的水量称为高温高压滤失，用"HTHP"表示，单位是mL。答∶在滤失过程中，随着钻井液中的部分水进入岩层，钻井液中的固相颗粒便附着在井壁上形成滤饼，测滤失时，在滤纸上附着一层滤饼，其标准以厚度来衡量，单位是mm。答∶钻井液形成的滤饼表面有一定的粘滞性。当一物体在其表面产生相对运动时，会受到一定的摩擦阻力，这个摩擦阻力称为滤饼的摩擦系数。答∶钻井液的含砂量是指钻井液中不能通过200目筛网（边长为74μm）的砂粒，也可以指直径大于74μm的砂粒占钻井液总体积的百分数。答∶钻井液的酸碱值代表钻井液含酸、碱的程度，即钻井液中的氢离子（H+）或氢氧根离子（OH-）的浓度，用字母pH表示，又称pH值。pH值为7时，显中性;7<ph≤14时，显碱性;0≤ph<7时，显酸性。答∶钻井液中的固相含量是指钻井液中除液体以外的全部固体占钻井液总体积的百分数。答∶（1）可以平衡地层及油、气、水层压力，防止井喷，保护和巩固井壁，防止地层中的高压油、气、水侵入钻井液而破坏钻井液性能。（2）密度不能过大，否则会把油层压死，使机械钻速降低。答∶提高钻井液密度一般可在钻井液中加入惰性的、密度大的固体粉末，如重晶石粉、石灰石粉、蚌壳粉等，还可加入可溶性盐类，如 NaCI、CaCl2等。答∶（1）机械除砂，即用振动筛、除砂器、除泥器清除钻井液中的钻屑、砂粒等有害固相，减少钻井液固相含量，从而降低密度。（3）使用化学絮凝剂，使部分固体颗粒聚结沉淀而降低密度。答∶钻井对钻井液粘度的要求是既不能太高，也不能太低，粘度大，流动阻力就大，功率消耗就大，高粘度钻井液不利于钻头牙齿对井底岩石的冲击切削。应根据钻井速度、设备功率及所钻地层的特点确定合适的钻井液粘度，满足携带岩屑，保持井底清洁的要求。（2）加入水溶性高分子化合物，如使用Na—CMC、水解聚丙烯腈。答∶钻井液具有切力，有利于携带和悬浮岩屑、重晶石等，不会因停泵而发生沉砂卡钻，也不至于因重晶石沉淀而难于加重。若钻井液切力太大，则清除砂粒、钻屑困难。含砂量高，导致磨损设备，降低钻速，流阻力大，启泵困难，易憋泵或憋漏地层，滤饼质量差、滤失大，易引起缩颈、井漏、卡钻等事故;若切力太小，则携带和悬浮岩屑的能力降低，甚至卡钻。因此必须根据实际情况选择适当的钻井液切力。答∶（1）加水或低浓度处理剂溶液，增大颗粒间距离，降低粘土含量。（3）加入适当电解质，如NaCI、CaCl2、石灰等。答∶（1）对于井壁为泥页岩的地层，滤失过大会引起地层岩石水化膨胀、剥落，造成井径扩大或缩小。（2）滤液大量进入油气层，会引起油气层的渗透率等物性变化，降低产能。（3）滤饼在井壁堆积太厚，环空间隙变小，泵压升高。（4）在高渗透地层易造成较厚的滤饼而引起阻卡，甚至发生压差卡钻。（5）电测不顺利，并且由于钻井液滤液进入地层较深，水侵半径增大，若超过测井仪所测范围，其结果是电测解释不准确而易漏掉油气层。答∶滤饼的厚度与钻井液的滤失量有密切关系。对同一钻井液而言，滤失量越大，滤饼越厚。滤饼质量高，有利于防止粘附卡钻，有利于井壁稳定，防止地层坍塌与剥蚀掉块。答∶（1）进行钻井液固体控制，清除岩屑和劣质粘土等有害固相，使膨润土含量保持在一定范围内。（2）钻井液受污染后，应加电解质清除污染，恢复粘土良好的水化分散状态。（3）加入降滤失剂，依靠高分子化合物的保护作用和增加滤液粘度来降低滤失量。（3）使用不分散处理剂时可放宽，使用分散剂时要从严。（5）在油气层中钻进，滤失量越低越有利于减少损害，尤其是在高温、高压时，滤失量应在10～15mL，（一般地层为20mL）。（6）在易塌地层钻进，滤失量需要严格控制，API滤失量小于5mL。（7）一般地层API滤失量小于10mL，高温、高压滤失量小于20mL，也可根据具体情况适当放宽。（8）要求滤饼薄而坚韧，以利于保护井壁，避免压差卡钻。（9）加强对钻井液滤失性能的监测。正常钻进时，每4h 测一次常规滤失量。对定向井、丛式井、水平井、深井、复杂井要增高高温、高压滤失量和滤饼的润滑性，对其要求也相应高。总之，要根据钻井实际情况，以井下情况正常为原则，正确制定并及时调整钻井液的滤失量，既要快速节省，又要保证井下安全，不损害油气层。答∶滤饼摩擦系数太大，将对钻具产生较大摩擦阻力，且易粘附卡钻，起下钻遇阻，对钻具磨损严重。因此，滤饼摩擦系数越小对钻井越有利。为降低滤饼摩擦系数，可在钻井液中加入润滑剂，如混入一定量的原油、液体润滑剂，加人高分子聚合物（如聚丙烯酰胺）等。答∶含砂量高时，钻井液密度升高，钻速降低，滤饼质量变差，滤失量变大，滤饼摩擦系数变大，影响固井质量，对设备磨损严重。所以，钻井要求钻井液含砂量越小越好，一般控制在0.3% 以下。答∶（1）机械除砂∶利用振动筛、除砂器、除泥器等设备除砂。（3）化学除砂∶通过加入化学絮凝剂，将细小砂粒由小变大，再配合机械设备除砂。答∶（1）一般钻井液 pH值控制在8.5～9.5范围内。（2）深井钻井液应严格控制CO2含量，pH值大于10。（3）不分散型钻井液∶pH值控制在7.5～8.5。答∶提高pH值可加入烧碱、纯碱和熟石灰等处理剂。在常温下它们的水溶液具有以下pH值∶10%的NaOH3溶液，pH=12.9；10%的NaCO3溶液，pH=11.1；Ca（OH）2。饱和溶液，pH= 12.1。答∶有用固相是指钻井液配方中有用的固相，如适量的粘土、化学处理剂、加重剂等。无用固相是指对钻井液性能有害的固相，如钻屑、劣质粘土和砂粒等。答∶（1）钻井液中固相含量越低越好，一般控制在5%左右。（2）现场应根据需要配备良好的净化设备，彻底清除无用固相。（3）必须严格控制膨润土含量，所使用的钻井液密度越高、井越深、温度越高，膨润土的含量应越低，一般控制在30～80g/L。（4）在非加重钻井液中，固相的体积含量不应超过10%。答∶通过固相控制，不断清除在钻井过程中被钻碎而进入钻井液的钻屑、砂粒和劣质粘土等有害固相，使膨润土和重晶石等有用固体维持在合适的范围内，保持低固相含量和低胶体含量指标，既提高钻速，又保持钻井液性能良好，保证井下安全正常。答∶固相控制的方法主要有清水稀释、化学絮凝、机械设备清除法。
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首次发布时间：2024-05-08
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