钻井液完井液化学5.ppt
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1、1 第一章第一章 钻井液钻井液概论概论 本章要求掌握:本章要求掌握:钻井液、完井液概念钻井液、完井液概念 钻井液、完井液的组成和类型钻井液、完井液的组成和类型 钻井液、完井液的主要作用钻井液、完井液的主要作用 钻井液基本性能参数钻井液基本性能参数 钻井液技术发展简史钻井液技术发展简史 2课程内容包括课程内容包括三大基础:三大基础:o粘土胶化粘土胶化o流变学流变学o处理剂化学处理剂化学三大体系:三大体系:o水基水基o油基油基o气体类气体类两大工艺:两大工艺:o固控技术固控技术o复杂情况预防及处理复杂情况预防及处理两大技能:两大技能:o钻井液、完井液配制钻井液、完井液配制o钻井液、完井液性能钻井液
2、、完井液性能测试测试3习题:习题:1、9、101.试阐述钻井液在钻井过程中的主要作用。9.密度为1.60g/cm3的盐水钻井液被蒸干后,得到8的柴油和68的蒸馏水。已知钻井液中Cl-含量为92000ml/l,试求该钻井液的固相含量。10.将1ml钻井液用蒸馏水稀释到50ml,然后用0.01M亚甲基蓝标准溶液进行滴定。到达滴定终点时该溶液的消耗量为3.6ml,试求钻井液中膨润土的含量(用g/l表示)。41.试阐述钻井液在钻井过程中的主要作用。控制压力、冷却润滑、传递水功率、破岩清岩、形成泥饼、携带并悬浮钻屑及加重剂、保护油气层。作业讲评(chapter1,No9)已知:fo=8%(0.08),f
3、w=68%(0.6),Cl=92 000 mg/L求:fs解:NaCl质量浓度 查表,NaCl质量分数为14%,Cf=1.054 计算fs,答:该钻井液的固相含量为20%。5610.将1ml钻井液用蒸馏水稀释到50ml,然后用0.01M亚甲基蓝标准溶液进行滴定。到达滴定终点时该溶液的消耗量为3.6ml,试求钻井液中膨润土的含量(用g/l表示)。fc=14.33.6=51.48(g/L)7 第二章第二章、粘土胶体化学基础粘土胶体化学基础 本章要求重点掌握内容:本章要求重点掌握内容:1.几种粘土矿物的晶体构造及其特点。几种粘土矿物的晶体构造及其特点。2.粘土水化机理。粘土水化机理。3.扩散双电层理
4、论和电解质对电动电势的扩散双电层理论和电解质对电动电势的影响。影响。4.胶体体系的基本概念。胶体体系的基本概念。5.聚结稳定性和沉降稳定性概念及其影响聚结稳定性和沉降稳定性概念及其影响因素。因素。8习题习题 2、3、82.常见的粘土矿物有哪些?它们的晶体构造各有何特点?3.什么叫粘土的阳离子交换容量?其大小与水化性能有何关系?与钻井液性能、井壁稳定性又有何关系?8.什么叫电位?其大小与粘土胶体的稳定性有何关系?粘土胶体的电位受哪些因素的影响?常见的粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石晶体构造特点:(列表、文字分别陈述均可)矿物名称矿物名称晶型晶型晶层间距晶层间距晶格取代晶格取代补偿离子补偿离子CE
5、CCEC高岭石高岭石1:17.2315伊利石伊利石2:19.640O-(Al-Mg)K K70130蒙脱石蒙脱石2:110T-(Si-Al)Na、Ca204092.常见的粘土矿物有哪些?它们的晶体构造各有何特点?103.什么叫粘土的阳离子交换容量?其大小与水化性能有何关系?与钻井液性能、井壁稳定性又有何关系?粘土的阳离子交换容量是指在分散介质pH为7的条件下,粘土所能交换下来的阳离子总量。一般来说,阳离子交换容量大的粘土矿物水化能力强。地层中的粘土矿物如果阳离子交换容量大,易发生水化膨胀,造成井壁不稳定,可能引起井下事故。118.什么叫电位?其大小与粘土胶体的稳定性有何关系?粘土胶体的电位受哪
6、些因素的影响?电位:滑动面到均匀液相的电位降。稳定性的概念,电位越高,聚结稳定性越好影响因素:反离子浓度、反离子价数12第三章第三章 钻井液的流变性钻井液的流变性Chapter 3 The Rheology of Drilling Fluids本章要求重点掌握:本章要求重点掌握:1.几种流型的概念和数学模型。几种流型的概念和数学模型。2.流变参数的胶体化学性质。流变参数的胶体化学性质。3.流变性测量原理和流变参数直读公式。流变性测量原理和流变参数直读公式。4.钻井液流变性与钻井工程的关系。钻井液流变性与钻井工程的关系。5.钻井液流变性能的调节与维护。钻井液流变性能的调节与维护。13习题习题 4
7、、5、8 4.用旋转粘度计测得 600=35,300=23,试计算钻井液的下列流变参数:表观粘度(a)、塑性粘度(p)、动切力(0)、流性指数(n)和稠度系数(K)。5.中原油田文33-38井在深2676m处的钻井液密度为1.32g/cm3,在60时用Baroid286型无级调速旋转粘度计测得下列数据:(1)以剪切速率(s-1)为横坐标,剪切应力(Pa)为纵坐标,绘制该井浆的流变曲线,并判断其流动特性,最接近于何种流变模式。(2)试计算每种剪切速率所对应的井浆表观粘度。(3)已知在该井段,钻井液在环形空间的平均流速为79.3cm/s,钻井时使用 81/2(21.6cm)钻头,5(12.7cm)
8、钻杆,采用试算法确定井浆在环形空间的n、值。(4)试计算该井浆的卡森模式参数和。8.试简要阐述钻井液流变性与钻井作业的关系。转速/rmin-16004003002001008060402063刻度盘读数52.338.832.825.518.516.514.011.510.08.27.514 AV()=600/2 mPa.s 牛顿流体牛顿流体 Newtonian Fluids:=300=600/2mPa.s 宾汉流体宾汉流体 Bingham Fluids:PV(s)=600-300mPa.s YP(0)=0.511(300-s)Pa 假塑性体假塑性体 Power Law Fluids:n=3.3
9、22 lg(600/300)K=0.511300/511n Pa.sn 卡森流体卡森流体 Casson Fluids:=1.43 (6001/2-1001/2)2 mPa.s c=0.243 (2.45100 1/2-6001/2)2 Pa 静切力静切力:=0.5113 Pa 158.试简要阐述钻井液流变性与钻井作业的关系。影响影响钻井速度钻井速度;影响环空影响环空携带岩屑携带岩屑能力;能力;影响影响井壁稳定井壁稳定;影响岩屑和加重物质的影响岩屑和加重物质的悬浮悬浮;影响井内压力激动;影响井内压力激动;影响钻进泵压和排量;影响钻进泵压和排量;影响固井质量。影响固井质量。16第四章第四章 钻井液
10、的滤失和润滑性能钻井液的滤失和润滑性能The Filtration Properties and Lubricity of Drilling Fluids 本章要求:本章要求:1.1.掌握三个(瞬、静、动)失水概念。掌握三个(瞬、静、动)失水概念。2.2.了解失水造壁性与钻井工程的关系。了解失水造壁性与钻井工程的关系。3.3.掌握静失水方程及其影响因素。掌握静失水方程及其影响因素。4.4.了解钻井液润滑性参数及测定方法。了解钻井液润滑性参数及测定方法。17本 章 作 业1、4、6、71.写出钻井液的静滤失方程,并注明各符号的意义。4.使用API滤失量测定仪测得1min滤失量为4.5ml,7.5
11、min滤失量为12.6ml,试计算这种钻井液的瞬时滤失量和API滤失量。6.试简述钻井液滤失性与钻井作业的关系。7.评价钻井液润滑性的技术指标是什么?通常用哪些仪器测定该性能?有哪些途径可改善钻井液的润滑性?18Vsp=4.5-(12.6-4.5)/(7.50.5-10.5)*10.5=-0.16(ml)V30=2(V7.5-Vsp)+Vsp=2*(12.6+0.16)-0.16=25.36(ml)4.使用API滤失量测定仪测得1min滤失量为4.5ml,7.5min滤失量为12.6ml,试计算这种钻井液的瞬时滤失量和API滤失量。191.1.失水量过大的危害:失水量过大的危害:导致水敏性泥页
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