泥浆技术员应知应会基础知识与试题
第一章 钻井液性能与钻井的关系
第一节 钻井液的功用
1、 携带和悬浮岩屑
2、 稳定井壁和平衡地层压力
3、 冷却和润滑钻头、钻具
4、 传递水动力
第二节 钻井液性能
一、密度
是指一定体积的钻井液质量与其体积的比值。
符号：ρ
公式：钻井液密度（ρ）=钻井液质量（m）/钻井液体积（v）
二、粘度
1、 塑性粘度：钻井液在层流时，钻井液中的固体颗粒之间、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的总和。
符号：η塑
单位：mpa﹒s
2、 表观粘度：用一定体积的钻井液流经规定尺寸的小孔所需的时间来表示，故也叫漏斗粘度
符号：Γ
单位：s
三、切力：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，常易形成网状结构，破坏钻井液中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，简称：切力。
符号：θ
单位：mg/cm2
初切（θ1）：钻井液静止1min后所测的切力。
终切（θ10）：钻井液静止10min后所测的切力。
触变性：初切与终切的差值。
四、滤失和滤饼
1、 滤失：在井眼内钻井液中的部分水分因受压差的作用而渗透到地层中去的现象。 滤失量：钻井液滤液进入地层的多少。
（1） 静滤失：钻井液在静止条件下的滤失作用。
（2） 动滤失；钻井液在循环条件下，滤饼形成和破坏达到动太平衡时的滤失。
动滤失量：在一定剪切速率下测定的滤失量。
（3） 瞬时滤失：在钻井过程中，地层被钻开，滤饼在未形成之前，钻井液中的大量水分
在短时间内迅速渗入地层。
2、 API滤失量：钻井液在常温及一定压差作用下（0.098MPa），30min内,透过直径为75mm的过滤面积所滤失的水量。
3、 高温高压滤失：钻井液在高温（150℃）、高压（3.5MPa）作用下, 透过直径为75mm的过滤面积所滤失的水量。
4、 滤饼：因液柱与地层的压差作用，在滤失的同时，粘土颗粒在井壁上形成一层粘土与处
理剂的堆积物。
符号：K
单位：mm
五、滤饼的摩擦系数：钻井液形成的滤饼表面上有一定的粘滞性，当一物体在其表面产生相
对运动时所受到的摩擦力。
六、含砂量；钻井液中不能通过200目筛子的砂粒（直径大于0.074mm），占钻井液总体积
的百分数。
符号：N
七、酸碱值（PH值）：代表钻井液含酸、碱的程度。
八、固相含量：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。
表示：%
第三节 钻井对钻井液性能的基本要求
一、钻井液密度
1、 密度对钻井的影响：一是平衡地层压力
二是对钻速的影响
2、 钻井对密度的要求：适当
3、 密度的调整
（1）提高钻井液密度：
① 加入惰性的、密度大的固体。如：重晶石、石灰石
② 加入可溶性盐类。 如：NaCl、CaCl2、KCl
（2）降低钻井液密度：
① 机械除砂；
② 清水稀释；
③ 加发泡剂；
④ 加絮凝剂。
二、钻井液粘度
1、 钻井液对粘度的要求
粘度高：钻速低、流动阻力大、排量低、不易除气、除砂困难。
粘度低：不利于携带岩屑净化井底，不利于悬浮加重材料。
要求：粘度适当
2、 粘度的调整
（1）提高粘度
① 提高固相含量
② 固体颗粒间形成局部网状结构
③ 加入水溶性高分子化合物
④ 提高固相分散度
（2）降低粘度
① 加水
② 加稀释剂
③ 升高温度
三、钻井液切力
1、 钻井液对切力的要求
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。
切力太大：除砂除钻屑困难，密度上升快，含砂高，机械磨损大，开泵困难，易憋漏地 层，转动扭矩大，浪费动力，滤饼质量差，滤失大，易引起缩径、井漏、卡
钻等事故。
切力太小：携带和悬浮岩屑能力降低，停泵易造成沉砂，下钻不到底甚至沉砂卡钻。 要求：根椐情况选择适当的切力。
2、 切力的调整
（1）提高切力
① 提高钻井液中固体颗粒含量
② 提高粘土颗粒分散度
③ 加入适当电解质（如NaCl、KCl、CaCl2）
④ 加入水溶性高分子化合物
（2）降低切力
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
② 加稀释剂
四、钻井液的滤失量和滤饼
1、 滤失量与滤饼之间隔的关系
同一钻井液：滤失量愈大，滤饼愈厚。不同钻井液：滤失量相同滤饼厚度不一定相同，致密而坚韧的滤饼能控制滤失量较小。在其它条件相同的情况下，压差对滤失也有影响，不同的钻井液存在三种不同的情况：
（1）随压差增大而变大
（2）不随压差变化而变化
（3）压差越大，滤失量反而愈小
2、 影响滤失量与滤饼质量的因素
（1）钻井液中膨润土的含量
（2）固体颗粒的分散度
（3）滤液粘度的影响
（4）地层岩石的孔隙度与渗透率
（5）钻井液液柱与地层的压力差
（6）温度对滤失与滤饼的影响
（7）时间对滤失与滤饼的影响
3、钻井工艺对滤失量和滤饼的要求
钻井液的滤饼质量高，具有润滑作用，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。钻井液滤失量过大，滤饼过厚而虚，会引起下列问题：
（1）损坏油气层
（2）环空变小，泵压升高
（3）易引起泥包钻头，下钻遇阻、遇卡或堵水眼
（4）在高渗透性地层引起阻卡，甚至压差卡钻
（5）电测不顺利，电测解释不准确，易漏掉油气层
（6）易泡垮地层，形成不规则井眼，引起井漏等
4、滤失量的确定原则
钻井液的滤失量并不是越小越好
（1）浅时可放宽，井深时要从严
（2）裸眼时间短时可放宽，裸眼时间长要从严
（3）使用不分散剂时可放宽，使用分散剂时要从严
（4）矿化度高者可放宽，矿化度低者要从严
（5）在油气层中钻进，尤其是在高温高压时，滤失量应在10-15ml
（6）在易塌地层钻进，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
（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
（10）根椐钻井液类型，及具体情况选择适当的降滤失剂
总之，要根椐钻井实际情况，以井下情况正常为原则，正确制定并及时调整钻井液滤失量，既要快速节省，又要保证井下安全、不损害油气层。
5、 降滤失量的方法
（1）控制固相，清除岩屑和劣质粘土等到有害固相，使膨润土含量保持在一定范围内。
（2）钻井液受污染后，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。
五、滤饼摩擦系数
滤饼摩擦系数太大，对钻具摩擦阻力大，磨损严重，易粘附卡钻，起下钻遇阻。因此，滤饼摩擦系数越小越好。
降低摩阻的方法：加入润滑剂、混一定量的原油、加入高分子聚合物等。
六、钻井液含砂量
1、钻井对含砂量的要求
含砂量高：密度高、钻速低、滤饼质量差、滤失量大、滤饼摩擦系数大。影响固井质量，电测遇阻，地质资料不准确，对设备磨损严重。因此，含砂量越小越好。一般控制在0.5%以下。
2、降低含砂量方法
（1）机械除砂。
（2）化学除砂。
七、钻井液PH值
1、钻井液的酸碱度
2、钻井液酸碱度对其性能的影响
（1）对钻井液类型的影响
（2）对粘土水化分散的影响
（3）对处理剂的影响
3、PH值对钻井工艺的影响
（1）PH值过高，会促进泥页岩水化膨胀和分散，不利稳固井壁，引起井下复杂情况。
（2）PH的变化，可以预测井下情况。
4、钻井对钻井液PH值的要求
（1）一般钻井液PH值控制在8.5-9.5范围内
（2）饱和盐水钻井液PH值控制在8.0-9.0范围内
（3）不分散型：PH=7.5-8.5
（4）分散型：PH﹥10
（5）钙处理钻井液PH﹥11。为防止CO2腐蚀，PH值应控制在9.5以上。
八、钻井液中固相含量
1、固相含量
（1）有用固相：钻井液配方中有用的固相。如：膨润土、化学处理剂、加重剂等。
（2）无用固相：对钻井液性能有害的固相。如：钻屑、劣质土和砂粒等。
2、固相含量与钻井的关系
固相含量越低越好，一般控制在5%左右。
固相含量过高的危害
（1）钻井液密度大，钻速下降，钻头寿命短。
（2）滤饼质量差，滤失量增大，降低油层渗透率，影响固井质量。
（3）含砂量高，对钻井设备磨损严重。
（4）钻井液性能不稳定，粘、切高，流动性差，易发生粘土侵和化学污染。增加成本。
（5）影响地质资料和电测资料的录取，如砂样混杂、电测不顺利等。
3、钻井液固相控制的方法
（1）清水稀释法
（2）替换部分钻井液法
（3）大池子沉砂法
（4）化学絮凝法
（5）机械设备清除法。
第二章 钻井液常用处理剂
1、 增粘剂：用来增加钻井液粘度的处理剂。
H-CMC、抗盐增粘剂、PAC、高效复合离子
2、 降滤失剂：用来降低钻井液滤失量的处理剂。
K-1、NPAN、CMS、L-CMC、
3、抑制剂：
PHP、FA-367、K-PAM、FT-388、无机聚合物防塌剂
4、无机处理剂
NaCl、KCl、NaOH、NaCO3
5、加重剂
石灰石、重晶石
6、 其它处理剂
（1）润滑剂
（2）消泡剂
（3）解卡剂
（4）堵漏剂
（5）乳化剂
（6）泡沫剂
第三章 钻井液有关计算
一、井眼容积的计算 公式：V
4D2H
式中D——井径，mm
H——井深，m
例：某井深2000米，使用93/4in钻头，计算井眼容积是多少？
解：根据题意及1in=25.4mm知
V
4D2H
9.7525.4
4(1000)22000
96.3(m3)
答：井眼容积为96.3m3
二、管柱体积和内容积的计算
计算公式：V容d2L40000
V体(D2d2)L40000
式中 V容——管柱内容积，m3
V体——管柱体积，m3
D——管柱外径，cm
d——管柱内径，cm
L——管柱长度，cm
三、钻柱外环形容积的计算
计算公式：V环(D2d2)L40000
式中 V环——环形容积，m3
D——井眼直径，cm
d——管柱外径，cm
L——井深，m
例：某井深1800m，井眼直径24.4cm（9in），钻具结构为：钻铤7in×80m＋钻杆5in×1720m，计算环空容积是多少？
复习题
一、选择题
1、钻井液密度在钻井液中的主要作用是（ ）。
（A）携带岩屑 （B）平衡地层压力 （C）悬浮岩屑 （D）冷却润滑钻具
2、为提高钻井液密度，通常在钻井液中添加（ ）。
（A）膨润土 （B）原油 （C）重晶石 （D）水
3、通常在保证携带岩屑的前提下，粘度应尽量（ ）。
（A）高 （B）低 （C）保持不变 （D）提高
4、钻井液的初切是钻井液静止（ ）后所测得的切力。
（A）1min （B）3min （C）5min （D）10min
5、钻井液和终切是钻井液静止（ ）后所测得的切力。
（A）1min （B）3min （C）5min （D）10min
6、在钻井过程中钻井液（ ）才能形成滤饼。
（A）有压力 （B）有滤失 （C）无压力 （D）无滤失
7、井壁形成滤饼能（ ）和阻止进一步滤失。
（A）保护钻具 （B）提高钻速 （C）巩固井壁 （D）保护钻头
8、钻井液的API滤失量是在（ ）压力和常温下测定的滤失量。
（A）10kPa （B）30kPa （C）686kPa （D）1034kPa
9、测定钻井液滤失量所用滤纸的过滤面积为（）左右。
（A）20cm3 （B）30cm3 （C）45cm3 （D）100cm3
10、钻井中要求钻井液含砂量（ ）。
（A）越小越好 （B）越大越好 （C）适当高些 （D）适当低些
11、钻井中钻井液的含砂量一般控制在（ ）。
（A）0.5%以上 （B）0.5%以下 （C）1.5%以下 （D）1.5%左右
12、钻井液的（ ）时，有机处理剂易在高温下发酵变质。
（A）PH值过低落 （B）PH值过高 （C）密度高 （D）密度低
13、一般钻井液PH值控制在（ ）。
（A）7-8.5 （B）8.5-9.5 （C）9-10 （D）6-7
14、钻井液的总矿化度是指钻井液中所含水溶性（ ）的总质量浓度。
（A）无机盐 （B）有机盐 （C）盐 （D）固体
15、钻井液的含盐量是指（ ）的含量。
（A）盐 （B）氯化钠 （C）碳酸钠 （D）钾盐
16、配钻井液所用膨润土，其主要成分是以（ ）为主。
（A）蒙脱石 （B）高岭石 （C）伊利石 （D）重晶石
17、重晶石粉是一种以（ ）为主要成分的天然矿石。
（A）硫酸钙 （B）硫酸钡 （C）碳酸钙 （D）二氧化碳
18、钻井液粘度、切力过大会（ ）。
（A）导致流动阻力增大 （B）引起流动阻力减小
（C）冲刷井壁加剧 （D）使钻头不易泥包
19、固体烧碱0.2吨,能配制成质量浓度为10%t/m3R的烧碱水( )。
（A）3m3 （B）5m3 （C）2m3 （D）6m3
20、某井内有密度为1.20g/cm3的钻井液150m3，欲将其密度降为1.15g/cm3，需加水（ ）。
（A）40m3 （B）50m 3 （C）200.3m 3 （D）191.4m3
二、判断题
1、在其他条件相同时，钻井液密度增加机械钻速下降。（ ）
2、钻井液密度过大易造成沉砂卡钻。（ ）
3、钻井液密度过低容易发生井喷、井塌、缩径及携带能力下降等。（ ）
4、油、气侵入钻井液后，会导致钻井液密度很快下降。（ ）
5、钻井液的粘度是指钻井液在流动时，液体分子与液体分子之间，液体分子与固体颗粒之间，以及固体颗粒与固体颗粒之间的内摩擦力的总和。（ ）
6、在其他条件相同时，钻井液粘度越高，机械钻速越低。（ ）
7、粘度、切力过大的危害是流动阻力大，钻速成慢；易引起井下复杂情况；易泥包钻
头；易引起卡、喷、漏和井塌等事故。影响气测并易造成气侵。（ ）
8、降低钻井液粘度和切力的最常用方法是加清水稀释。（ ）
9、滤饼（质量）的好坏用渗透性即致密程度、强度、摩阻性及厚度来表示。（ ）
10、同一钻井液其滤失量越大，滤饼越厚。（ ）
11、钻井液的滤失量越小越好。（ ）
12、固相含量是指钻井液中不溶物的全部含量及可溶性盐类。（ ）
13、钻井液中固相含量越低越好。（ ）
14、固相颗粒越大对钻速影响也越大。（ ）
15、钻井液含砂量大，易造成钻头、钻具等机械设备的磨损。（ ）
16、PH值过高，对巩固井壁、防止缩径和坍塌都不利，往往会引起井下复杂情况的发
生。（ ）
17、总矿化度是指钻井液中所含可溶性无机盐的总质量浓度。（ ）
18、对水敏性地层，含有一定量K+的钻井液有利于防塌。（ ）
19、钻井液加重材料必须具备的条件是本身密度较大的惰性物；本身强度低，磨损性小，易粉碎又不磨损钻井泵的配件；对钻具腐蚀性小。（ ）
20、HV-CMC的主要作用做淡水或盐水钻井液的增粘剂，抗钙能力较差。（ ）