【正文】 井液基礎配方 在處理 劑 研究、評價、篩選的基礎上，確定 了 強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液所需的處理劑及 用量 范 圍 。 (2)實驗 用 設 備 高速攪拌機， GJ1 型 ； 攪拌機， S361 型 ； 中壓失水儀， ZNS 型 ； 六速旋轉粘度計 ， 2NND6 犁 。 (6)合理的選擇抑制劑加入鉆井液中，則是現今常用的處理泥頁巖水化膨脹的主要方法。 鉆井液 方面 (1)使用合適的鉆井液密度，取得力學穩(wěn)定，盡量避免鉆井液濾液侵入； (2)對裂縫性地層采用封堵等措施，進一步降低其滲透率； (3)增加鉆井液中部分離子的濃度，增大其化學勢，從而誘發(fā)反滲透，以抵消泥頁巖井壁失穩(wěn)機理分析 第 5頁（共 24頁） 水力侵入。然而，這只能限于一定程度的范圍內，若由于脫水作用而導致泥頁巖產生微裂隙，不僅使得泥頁巖滲透性增強，而且使其粘結強度減弱，這也就減弱了泥頁巖的穩(wěn)定性。上述因素的共同作用導致了暴露在鉆井液中的泥頁巖趨于不穩(wěn)定。另外，還由于泥頁巖與鉆井液之間的不利的粘土陽離子交換，這 都減小了有效應力。當處于超平衡鉆進時，鉆井液液柱壓力就會侵入泥頁巖，引起孔隙壓力增加。 所以當泥頁巖與鉆井液濾液接觸時，首先產生表面水化，在表面水化的過程中會產生離子水化，在表面水化和離子水化完成后，才發(fā)生滲透水化。因此，只有表面存在可交換陽離子的粘土才會產生離子水化，也只有陽離子交換容量大的粘土礦物才會發(fā)生明顯的滲透水化。水化的離子在液體中離解，遠離粘土礦物表面。離子水化一方面給粘土帶來水化膜，同時水化離子與水分子爭奪粘土晶面的連接位置。所有粘土礦物都會發(fā)生表面水化，在這一階段，大約吸附 4個水分子層厚的水，作用距離為 lnm，從而導致結晶膨脹。 在這些因素的作用下，泥頁巖發(fā)生水化，一般存在表面水化、離子水化和滲透水化三種 機理。對泥頁巖的水化機理進行深入了解是研究泥頁巖井壁穩(wěn)定的基礎。 泥頁巖水化膨脹機理分析 泥頁巖的主要成分是粘土礦物。 總之，以上導致井壁失穩(wěn)的三種因素可以歸結為一種因素，即力學因素。 這四方面的作用使泥頁 巖地層吸水膨脹，產生膨脹應變，從而產生水化應力， 使井周圍巖的應力分布和材料特性發(fā)生顯著變化，最終導致井壁失穩(wěn)，發(fā)生鉆井復雜事故。由于泥頁巖結構和組分上的特點，采用不同的鉆井液體系，這種作用的差別也是很大的。當井內液柱壓力偏高時， 則相應使井壁發(fā)生張性破壞而造成井漏。當地應力、巖石強度和孔隙壓力等不可控因素與井內液柱壓力、鉆井液化學成分等之間不能達到適度平衡時，可能引起不同的井眼破壞。在鉆開井眼前，地下巖石處于應力平衡狀態(tài)。其原因十分復雜，就其主要原因可歸納為力學因素、物理化學因素和工程技術措施等三個方面，但后兩方面最終均因影響井壁應力分布和井壁巖石的力學性能而造成井壁不穩(wěn)定。 新型抑制性鉆井液的研究 第 4 頁（共 25 頁） 1 泥頁巖井壁失穩(wěn)機理分析 泥頁巖井壁失穩(wěn)機理分析 井壁不穩(wěn)定的實質是力學不穩(wěn)定。聚胺類抑制劑由于有和鉀離子直徑相當的 NH+或者小胺等存在，主要抑制機理是中和作用和鑲嵌作用；聚合醇是一類來源于海洋鉆井的環(huán)境友好型抑制劑，抑制效果一般；葡萄糖類衍生物（例如 MEG）是表面活性物質，具有成膜效應，是一類價格較高的環(huán)境友好型處理劑；新型有機正電膠處理劑擁有更多的正電荷，同時具有水濕性和油濕性，是一種強抑制劑但同樣價格價高；有機鋁由于其在溶解和結晶狀態(tài)下均有相當的抑制性，也是一類新型抑制劑。 瀝青類處理劑抑制機理是吸附作用和封堵作用，但其會造成環(huán)境污染。 而常用的有機類抑制性鉆井液的抑制劑有聚陰離子處理劑、聚陽離子處理劑和兩性離子聚合物處理劑。其中硅酸鹽的抑制機理是成膜效應和封堵效應；季銨鹽抑制機理是中和作用、吸附和鑲 嵌作用；甲酸鹽和乙酸鹽抑制機理是成膜效應和羧酸根與水的成鍵作用。這兩種處理劑要在加量較大的情況下才能有一定的抑制性，并且抑制性并不顯著。常用的處理劑有氯化鉀和氯化鈣。 現今常用的抑制性鉆井液可分為無機和有機兩類。如泥頁巖失穩(wěn)引起的井壁坍塌和縮徑；上部地層大井眼、高鉆速時，低密度固相污染引起的鉆井液流變性能控制困難及井眼的清潔；鉆遇鹽、膏、 鹽水層是鉆井液穩(wěn)定性的惡化等問題。目前現場使用的鉆井液普遍存在抑制性不足的問題，從而使鉆井液綜合性能難以提高，特別是隨著我國穩(wěn)定東部發(fā)展西部戰(zhàn)略方針的開展，勘探領域向新區(qū)拓展，鉆遇地層日趨復雜，鉆井液抑制能力已不能滿足勘探開發(fā)形勢發(fā)展的需要。分別從室內研究（包括抑制性鉆井液體系 處理劑及配方的優(yōu)選 ，抑制性鉆井液體系的性能評價） ，抑制性鉆井液 體系的 現場實際應用效果及分析， 這兩 個方面對該 種新型抑制性鉆井液 體系 進行分析研究 ，最后對該鉆井液體系進行總結。新型抑制性鉆井液的使用 能很好的解決泥頁巖井壁失穩(wěn)、水化膨脹等這些鉆井過程中碰到的問題 。學生掌握基礎和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力， 畢業(yè)設計 (論文 )是否完成規(guī)定任務，達到了學士學位論文的水平，是否同意參加答辯 。學生的學習態(tài)度和組織紀律，學生掌握基礎和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力， 畢業(yè)設計 (論文 )是否完成規(guī)定任務，達到了學士學位論文的水平，是否同意參加答辯 。北京， 2020. [10] 張金波，鄢捷年 .鉆井液中暫堵劑顆粒尺寸分布優(yōu)選的新理論和新方法 [J].石油學報，2020,25（ 6） . [11] 蘇長明，劉汝山，于培志，等 .正電性鉆井液體系研究與應用 [J].石油鉆井工藝， 2020,26（ 3）： 1721,82. [12] 郭健康，鄢捷年，王奎才 .強抑制性 KCl/硅酸鹽鉆井液體系及其在蘇丹六區(qū)的應用 .鉆井液與完井液， 2020,22（ 1）： 1418. [13] API RP 13B1, 2020. Remended Practice Stand. Proced. for Field Testing WaterBased Drilling Fluids. [14] Benayada, B., Habchi, ., Khodja,M., 2020. Stabilisation of clay walls during drilling in Southern Algeria. Appl. Energy 75, 51–60. [15] Benna, M., KbirAriguib, N., Clinard, C., Bergaya, F., 2020. Static ?ltration of puri?ed sodium bentonite clay suspensions. Effect of clay content. Appl. Clay Sci. 19,103–120. [16] Khodja M., 2020. Drilling ?uid: performance study and environmental considerations,. Thesis, Institut National Polytechnique, Toulouse, France. [17] McDonald, M., Reifsnyder, R., Sidorkiewicz, V., LaPlant, D., 2020. Silicatebased drilling ?uids: a highly inhibitive mud system offering HSamp。 認真查閱資料，在已有的知識上著重掌握新的知識，結合實際資料進行分析； 在掌握系統(tǒng)知識的基礎上，根據實際情況，進行 新型抑制性鉆井液的 研究，不懂要主動問老師，做到多學多問。 資料條件：收集了各種類型新型抑制性鉆井液的設計參數，工作原理，各種油田地質資料以及應用資料 計算機條件：計算機 1 臺及圖文打印設備與相應計算軟件； 計劃機時： 200 機時。 需要研究的關鍵問題：（ 1）抑制性鉆井液處理劑及配方的優(yōu)選（ 2）抑制性鉆井液的性能評價（ 3）抑制性鉆井液現場實際應用效果及分析（ 4）對該新型抑制性鉆井液進行總結，得出結論。 4 主要研究內容，重點研究的關鍵問題 主要研究內容： 對于不同地區(qū)，不同地層情況研究和選擇適合的抑制性鉆井液。聚胺類抑制劑由于有和鉀離子直徑相當的 NH+或者小胺等存在，主要抑制機理是中和作用和鑲嵌作用；聚合醇是一類來源于海洋鉆井的環(huán)境友好型抑制劑，抑制效果一般；葡萄糖類衍生物（例如 MEG）是表面活性物質，具有成膜效應，是一類價格較高的環(huán)境友好型處理劑；新型有機正電膠處理劑擁有更多的正電荷，同時具有水濕性和油濕性，是一種強抑制劑但同樣價格價高；有機鋁由于其在溶解和結晶狀 態(tài)下均有相當的抑制性，也是一類新型抑制劑。 瀝青類處理劑抑制機理是吸附作用和封堵作用，但其會造成環(huán)境污染。 而常用的有機類 抑制性鉆井液的抑制劑 有聚陰離子處理劑、聚陽離子處理劑和兩性離子聚合物處理劑。其中硅酸鹽的抑制機理是成膜效應和封堵效應；季銨鹽抑制機理是中和作用、Ⅱ 吸附和鑲嵌作用；甲酸鹽和乙酸鹽抑制機理是成膜效應和羧酸根與水的成鍵作用。這兩種處理劑 要在加量較大的情況下才能有一定的抑制性，并且抑制性并不顯著。常用的處理劑有氯化鉀和氯化鈣。 3 國內外發(fā)展 現狀 現今常用的 抑制性鉆井液較多，主要分為有機和無機兩類 。 抑制劑是新型抑制性鉆井液體系的核心。如， 泥頁巖失穩(wěn)引起的井壁坍塌和縮徑；上部地層大井眼、高鉆速時，低密度固相污染引起的鉆井液流變性能控制困難及井眼的清潔 ；鉆遇鹽、膏、鹽水層是鉆井液穩(wěn)定性的惡化等問題 。目前現場使用的鉆井液普遍存在抑制性不足的問題，從而使鉆井液綜合性能難以提高，特別是隨著我國穩(wěn)定東部發(fā)展西部戰(zhàn)略方針的開展，勘探領域向新區(qū)拓展，鉆遇地層日趨復雜，鉆井液抑制能力已不能滿足勘探開發(fā)形勢發(fā)展的需要。 資料條件：收集了各種類型 新型抑制性鉆井液 的 設計 參數，工作原理，各種油田地質資料以及應用資料 計算機條件：計算機 1 臺及圖文打印設備與相應計算軟件； 計劃機時： 200 機時。 認真查閱資料，在已有的知識上著重掌握新的知識，結合實際資料進行分析； 在掌握系統(tǒng)知識的基礎上，根據實際情況，進行 新型抑制性鉆井液的 研究，不懂要主動問老師，做到多學多問。 5. 畢業(yè)設計 (論文 )的目標及具體要求 通過對新型抑制性鉆井液 的學習和研究，進一步的鞏固所學的專業(yè)基礎知識 ,學會 把各種知識系統(tǒng)化 ,掌握抑制性鉆井液 以及其 它 許多特殊專業(yè)知識。 作者簽名： 日 期： 目 錄 任務書 ..................................................................................................................................Ⅰ 開題報告 ..............................................................................................................................Ⅱ 指導教師審查意見 ..............................................................................................................Ⅲ 評閱教師評語 ......................................................................................................................Ⅳ 答辯會議記錄 ......................................................................................................................Ⅴ 中文摘要 ..............................................................................................................................Ⅵ 外文摘要 ..............................................................................................................................Ⅶ 前 言 ................................................................................................................................... 1 1 泥頁巖井壁失穩(wěn)機理分析 ................................................................................................ 3 泥頁巖井壁失穩(wěn)機理分析 ................