钻井职工培训中心培训大纲与辅导教材Word格式文档下载.docx

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井控设备

二、课程的性质、任务和教学目标

（一）性质：

钻井液技术知识涵盖面广泛、内容庞杂，是系多门学科于一体的完整体系。

钻井技术既涉及石油地质知识，又涉及到机械设备维护检修技能，还与井下复杂情况有着密切的关系，同时也受着操作者本人的生产经验影响。

其综合技能既来源于系统性、层次性的专业基础知识学习，又少不了操作者日积月累的现场生产经验。

石油钻井液工的技能培训，不是一蹴而就、立竿见影短期行为，是长期坚持不懈的系统性学习，是随着岗位的需求而不断进行补差的日常学习行为。

（二）任务：

本大纲针对钻井队岗位员工技能现状、人员结构，结合岗位要求，突出岗位应知应会，制定了岗位标准，使岗位员工参照标准寻找自身技能差距，开展日常的知识、技能培训学习活动。

从而夯实岗位基础知识和操作技能，最终实现岗位与岗位员工的专业知识、综合技能及素质相吻合的局面。

（三）教学目标：

通过岗位系统培训，使钻井队泥浆工有计划、有步骤地掌握岗位应知内容和应会技能，夯实岗位基础知识，逐步提升安全生产能力，全面提高综合素质。

经过一完整周期的培训学习，使泥浆工能够增强安全生产意识；

熟知、岗位职责、巡回检查及岗位交接班、岗位负责制内容并自觉认真履行；

熟练掌握钻井液性能、仪器使用和维护；

掌握不同工况下的钻井液调整技术；

掌握各种井下复杂及事故的预防措施和处理方法。

经过技能等级考核，最终达到钻井泥浆工中级工水平。

三、培训内容和基本要求及课时分配：

培训内容

基本要求

课时

第一、第二季度（生产启动-6月30日）

70

一、井控专项培训

20

一）井控应知内容（20）

1.井控概念；

2.井控相关基础理论；

3.井控工作特点；

4.对井控工作的认识；

5.井喷失控的原因与危害；

6.各种工况下的关井程序；

7.井控岗位职责；

8.一次井控基础知识；

9.有毒有害气体防护知识；

10.川庆钻探工程公司井控实施细则。

1．1.了解井控概念及井控相关基础理论知识；

2.2.掌握井控工作的特点，增强对井控工作的认识；

3.3.掌握井喷失控的原因与危害并能做到有效预防；

44.了解有毒有害气体防护措施及防护设施的使用；

5.掌握一次井控基础知识；

6.熟知井控安全的基本要点在于，及时准确发现溢流，迅速正确组织关井。

二、技能学习

50

一）岗位应知内容（30）

1.岗位责任制、巡回检查制；

2.岗位交接班制、岗位负责制；

3.钻井液密度测定程序；

4.钻井液漏斗粘度测定程序；

5.钻井液滤失量测定程序；

6.钻井液泥饼质量测定程序；

7.钻井液含砂测定程序；

8.钻井液PH值测定程序；

9.钻井液固相含量测定程序；

10.地质基础知识；

11.有毒有害气体防护；

12.固控设备使用与维护；

13.岗位作业风险识别与削减措施；

14.技能鉴定教材初级工基础理论知识及试题；

15.“青工岗位培训课堂”辅导材料。

二）岗位应会技能（20）

1.一般性能钻井液配制；

2.烧碱溶液配制；

3.技能鉴定教材初级工技能操作部分及操作试题；

4.技能鉴定教材初级工基础操作项目及操作试题。

1.熟悉、领会岗位责任制、巡回检查制、岗位交接班制、岗位负责制内容并积极认真履行；

2.熟练掌握钻井液密度、粘度等各种性能的检测方法；

3.熟练掌握简单性能钻井液的配制方法；

4.掌握泥浆坑布局设计；

5.掌握泥浆坑沉降空间的预算方法；

6.了解钻井液新工艺、新技术发展方向和前景；

7.了解钻井液、钻井地质基础知识；

8.熟知岗位作业风险，并能有效积极控制；

9.熟练掌握技能鉴定教材初级工基础理论知识及技能项目操作；

10.掌握“青工岗位培训课堂”学习辅导材料本岗位内容；

11.熟悉钻井总公司110种作业程序文件本岗位程序；

12.熟悉设备的使用与维护，防止事故和复杂情况发生。

第三季度（7月1日-9月30日）　

10

一）井控应知内容（5）

1.井下各种压力概念及相互关系；

2.地层与井眼间的压力平衡；

3.一次井控概念及一次井控措施；

4.溢流及其显示；

5.溢流的发现；

6.溢流的控制即关井程序；

8.防喷演习手势；

二）井控应会技能（5）

1.压井钻井液的配置；

2.各种工况下的防喷演练。

1.熟练掌握井控岗位职责并能严格履行；

2.了解井下各种压力的概念及相互间的关系；

3.了解地层与井眼间的压力平衡关系并能有效控制；

4.掌握一次井控措施；

5.掌握溢流的原因及其各种显示；

6.掌握及时准确发现溢流，迅速正确关井技术要领；

7.熟练掌握各种工况下的防喷演习安全操作。

40

一）应知内容（25）

1.不同地层钻井液性能要求；

2.不同井型钻井液性能要求；

3.一般复杂的应对；

4.复杂、事故案例；

5.技能鉴定教材中级工基础理论知识及试题；

二）应会技能（15）

1.钻进时复杂的排除；

2.接单根时遇阻，钻井液技术措施；

3.起下钻遇阻，钻井液技术措施。

4.技能鉴定教材中级工基础操作项目及操作试题。

1.熟知岗位责任制、巡回检查制、岗位交接班制、岗位负责制内容，领会要领并认真履行；

2.掌握四合一复合导向钻具对钻井液的特殊要求；

3.掌握井漏、井塌、粘吸卡钻、坍塌卡钻等各类井下复杂与事故发生的原因、预防措施及处理方法；

4.熟练掌握技能鉴定教材中级工基础理论知识及技能项目操作；

5.熟练掌握“青工岗位培训课堂”学习辅导材料本岗位内容；

6.认真完成学习记录本的填写。

第四季度（10月1日-冬休）　

1.井控技术；

2.井控设备维护与检修；

3.防喷演习手势（信号）；

4.溢流的判断；

5.检测仪器的使用程序与维护技术；

6.川庆钻探工程公司井控实施细则；

7.井控事故案例。

1.掌握井控基础知识；

2.熟练掌握防喷演习手势（信号）；

3.熟练掌握溢流的判断技术；

4.熟练掌握岗位不同工况下的关井程序、要求及安全注意事项；

5.熟练掌握检测仪器的使用与维护技术；

6.熟知井控细则；

7.熟知井控事故发生的原因，增强井控意识，提高井控技能；

8.熟练掌握一次井控安全操作。

一）应知内容（20）

1.胶体化学基础知识；

2.钻井液流变性；

3.固相控制技术；

4.各种处理剂性能与作用；

14.技能鉴定教材高级工基础理论知识及试题。

二）应会技能（20）

1.鄂尔多斯盆地钻井液维护要点；

2.不同井段钻井液的维护要领；

4.技能鉴定教材高级工操作项目。

1.熟练掌握钻井液有关的各种基础概念；

2.熟悉各个区块对钻井液性能要求；

3.了解本区块地层特性；

4.了解粘土特性；

5.熟悉钻井液性能调整要求；

6.掌握固相控制对钻井工作的影响；

7.熟练掌握技能鉴定教材高级工基础理论知识及技能项目操作；

四、大纲说明及其他教学环节安排

本大纲适用于石油钻井泥浆工岗位日常培训学习。

根据岗位培训大纲要求，结合生产形势，利用生产现场或生产间隙，有计划有步骤地完成季度、年度培训任务。

培训过程，以辅导教师和岗位青工每月一次双向考核为手段，促进培训任务如期完成、有效完成。

培训中心将以巡回辅导、检查的形式，阶段性进行综合考核。

五、教学建议

培训过程，以生产现场为课堂，以现场设备、工具为教具，在工作实践中贯穿学习活动；

培训形式灵活多样不拘一格。

具体内容以岗位要求为标准，结合自身实际，进行补差学习；

个性问题以自学为主，兼职教师辅导为辅；

共性问题以组织探讨、交流、针对问题解决问题等方式进行；

对于生产中出现的新疑难及条件限制等因素造成现场上不便解决的难题，以电话咨询或参加岗位轮训培训班的方式，逐步解决生产中的各类问题，最终实现建设一支安全、高效、优质生产的钻井队伍。

六、本课程与相关课程的关系

因石油钻井的综合性和特殊性，涉及到了钻井地质、钻井液技术、柴油机、机械设备、井下复杂与事故等较多的专业知识。

一个合格的石油钻井液技术工作人员，在熟练掌握钻井专业知识、技能外，还必须掌握较系统的相关知识，才能满足岗位复杂性的需要。

为此，在编写岗位辅导教材时，参考了诸多的专业知识资料，针对岗位的不同层次，使培训内容尽可能的贴近岗位实际，以满足生产岗位对岗位员工的知识、技能的要求。

本大纲制定：

长庆钻井职工培训中心技能培训站

执笔人：

杨辉

审定人：

田金江

学习辅导材料

（钻井泥浆工岗位）

钻井职工培训中心

一、钻井泥浆工岗位基本职责

负责对钻井液性能的日常维护，使其符合设计和井下要求，确保井下安全正常。

二、钻井泥浆工应知理论知识

一）钻井液基础知识和相关概念

1.高分子化合物

高分子化合物又称高聚物，是由许多简单的结构单元以共价键重复结合而成的；

构成高分子的基本结构单元称为链节；

组成高分子化合物的一个分子链节的数目称为聚合度；

能聚合成高分子化合物的低分子原料叫做单体。

单体的基本构成，通常具有不饱和键。

例如：

烯烃：

乙烯、丙稀。

。

炔烃：

乙炔、丙炔。

聚乙烯：

｛C2H4｝n

1.1高分子化合物的聚合反应

由一种或几种单体聚合生成高分子化合物的反应称为聚合反应。

聚合反应又可分为加聚反应和缩聚反应两种。

1.1.1加聚反应：

由不饱和的低分子化合物相互加成或由环状化合物开环相互连接而成的反应叫加聚反应。

该反应的特点是反应过程中没有低分子化合物的产生，聚合物的基本结构单元和单体具有相同的化学组成，其相对分子质量为链节相对分子质量的整数倍。

由同种单体进行的聚合反应称为均聚反应。

由两种或两种以上的单体进行的聚合反应称为共聚反应。

1.1.2缩聚反应：

缩聚反应是由相同或不同的低分子化合物缩合成高分子化合物的反应。

反应特点是反应过程中同时产生某些小分子物质，参加反应的单体分子内至少具有两个以上能够相互作用的官能团，所得的高聚物的组成与原料单体的组成不同。

1.2高分子化合物的分类和命名

1.2.1根据来源分类，可将其分为天然高分子和合成高分子两大类。

树脂、橡胶，是属于天然高分子聚合物；

酚醛树脂、聚丙烯酸钾是合成高分子聚合物。

1.2.2按高分子主链的结构分类，可将其分为碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子和无机高分子四大类。

1.2.3根据工艺性质分类，可将其分为塑料、橡胶、纤维三大类。

1.2.4根据合成高分子化合物的反应类型分类，可将其分为加聚物和缩聚物两类。

高分子化合物的命名主要有：

天然高分子化合物习惯上用俗名；

合成高分子化合物常根据原料名称和制备方法命名，例如：

加聚反应制得的高分子化合物大多在原料名称前加“聚”字，由缩聚反应制得的高聚物则通常在原料名称后加“树脂”二字，加聚物在制成成品之前也常用“树脂”称呼；

此外，聚合物还有商品名称。

1.3高分子化合物的特点

1.3.1具有很大的相对分子量，一般在103～107。

1.3.2具有多分散性。

指高分子化合物的分子组成成分相同而相对分子量和结构各异的特性。

1.3.3高分子链的柔顺性。

指高分子链中C-C单键的内旋转性。

1.3.4具有复杂的结构和形态。

从几何观点来看，高分子化合物有直链型（线型）、支链型和体型三种。

线型高分子化合物的分子链呈线状长链，常呈卷曲状态，主链上可连有取代基，在适当的溶剂中可以溶胀并能溶解，具有弹性和塑性。

支链型高聚物可看成是带有与主链结构基本相同的支链的线型分子，支链的长短和数量可以不同，甚至支链上还有支链，性能较线型差。

体型高聚物是在线型或支链型分子间存在化学键、具有空间网状结构的高聚物，几乎没有柔顺性，脆性打，没有弹性和塑性，不溶于任何溶剂。

2.胶体化学基础知识

2.1分散体系的概念及胶体性质

2.1.1分散体系及其有关性质

⑴分散体系：

一种或几种物质分散成微小的质点而分布于另一种物质中，这类体系称为分散体系。

一杯清水，投入一定量的粘土，搅拌后，变为浑浊液，则浑浊液是粘土颗粒分散在水中的分散体系。

胶体化学的研究对象主要是颗粒分散体系。

⑵分散质及分散剂：

被分散的物质称为分散质；

分散其他物质的介质称为分散介质，又称为分散剂。

例如在纯水中投入粘土后形成的浑浊液中，水是分散剂，粘土是分散质。

⑶相和相界面：

所谓相，是指那些物质的物理性质和化学性质都完全相同的均质部分。

体系中有两个或两个以上的相，称为多相体系。

相标志着物质的存在形式和性质的差别。

00C时冰水体系中的水和冰，是一种物质的两种存在形式，所以，我们称冰和水为两个不同的相；

又如油水体系中的水和油，虽然都是以液体形式存在，但二者的性质不同，故油和水也是两个不同的相。

钻井液中，主要是粘土分散在水中形成的分散体系，粘土以固体颗粒形式分散在液态水中，两者状态、性质完全不同，所以是两个相的多相体系。

相界面，是相与相之间的接触面。

如果相互接触的两相中，一相为气体，这样的相界面又称为“表面”。

液体与固相之间的分界面称为“界面”。

目前，“表面”与“界面”两个概念通用。

凡是发生在相界面上的物理化学现象都称为表（界）面现象。

⑷分散度和比表面：

分散度是某一相分散程度的量，通常用分散相颗粒（或滴液）平均直径或长度的倒数来表示。

⑸分散体系的分类：

按分散度不同，可将分散体系分为细分散体系和粗分散体系。

胶体实际上是细分散体系，其分散相的比表面≥104m2/Kg，其颗粒长度在1nm至1um之间。

悬浮体、泡沫等则属于粗分散体系。

2.2溶胶及其性质

2.2.1溶胶：

一种或几种物质以直径为10－9～10－7m的颗粒范围分散在另一种互不相溶的分散介质中形成的比较均匀、比较稳定的多相体系，称为溶胶。

一般将溶胶分为亲液的和憎液的两种。

亲液溶胶指分散相和分散介质之间有较好的亲和能力和很强的溶剂化作用，它与普通的真溶液一样，是热力化学稳定体系。

憎液溶胶是指分散相与分散介质之间亲和力较弱，有明显的相界面，它属于热力学不稳定体系。

这里重点学习憎液溶胶。

2.2.2溶胶的制备和纯化：

溶胶的制备通常有两个途径：

一是分散法，将大块分散相物质分散成小颗粒，其颗粒大小落在溶胶范围内，使它分散在液体介质中；

二是凝聚法，即由小分子或离子凝聚成分散相。

从化学反应所得到的溶胶都带有电解质，而电解质的浓度过高会影响溶胶的稳定性，要使溶胶稳定，必须纯化。

溶胶的纯化要用半透膜进行透析，不能用一般过滤方法除去电解质。

因为滤纸的最小孔径为1um，溶胶粒子能顺利通过，故必须用孔径更小的半透膜，才能阻止溶胶粒子通过。

用半透膜提纯溶胶的方法，叫透析。

2.2.3溶胶的性质：

⑴运动性质

⑵光学性质

⑶电学性质

电泳、电渗、流动电位、沉降电位

2.3溶胶粒子表面带电核的主要来源

⑴电离作用

⑵晶格取代作用

⑶离子吸附作用

⑷未饱和价键

3.粘土矿物基础知识

3.1粘土矿物

3.1.1粘土矿物的组成：

粘土矿物颗粒一般很细，约在1～5um。

大多数是结晶质，具有层状结构，表现出片状或板状形态，少数为链状结构、纤维状或棒状形态。

有不定量的化学元素，主要是铝（Al）、硅（Si）、氧（O）、氢（H）,少量的镁（Mg）、铁（Fe）、钠（Na）、钾（K）等。

3.1.2粘土的分类：

据粘土中矿物含量的不同大体分为三类：

⑴高岭石粘土

⑵微晶高岭石粘土：

也成蒙脱石、膨润土、胶岭土，主要由微晶高岭石粘土组成。

⑶伊利石粘土

3.2粘土的化学成分核结构

3.2.1粘土的化学性质：

主要有二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3）和水，还有氧化铁（Fe2O3）、氧化钠（Na2O）、氧化钾（K2O）、氧化镁（MgO）、氧化钙（CaO）等。

3.2.2粘土矿物的基本结构：

⑴四面体：

由Si4+在中心，O2-在四周构成的立体几何图形，又称Si---O四面体。

⑵四面体片

⑶八面体：

由Al3+（或Mg2+）为中心，四周有6个阴离子O2-（或OH-）构成的一个立体几何图形。

因其为Al3+与O2-组成，故又称Al-O八面体。

⑷八面体片

4.粘土颗粒遇水的作用

4.1粘土颗粒的粒度分布

据美国石油协会（API）规定粘土分以下三类：

⑴粘土（胶体）粒度小于2um;

⑵泥质粒度为2～74um

⑶砂质粒度大于74um

4.2粘土颗粒遇水后作用

粘土在水中极易分散成细小颗粒，形成粘土－水的悬浮体，使粘土颗粒具有较强的带电性、水化分散性、离子交换性和表面吸附性。

4.2.1粘土的电荷：

粘土通常带有电荷，这是其具有电化学性质的根本原因，并影响粘土的各种性质。

如粘土吸附阳离子的多少取决于其所带电荷的数量。

带同样电荷的粘土吸附钠离子比吸附钙离子就多，从而致使吸附钠离子的粘土――钠土就比钙土水化膜后，水化作用较强。

此外，钻井液中有机、无机处理剂的作用以及胶体的分散絮凝作用等性质，都受粘土电荷的影响。

粘土正电荷与负电荷的代数和即是粘土的净电荷数，因粘土的负电荷一般都多余正电荷，故粘土一般带负电荷。

4.2.2粘土的吸附作用：

⑴物理吸附

⑵化学吸附

⑶离子交换吸附

a离子交换吸附的特点：

粘土矿物通常是带负电荷的，但是在一定条件下也可以带正电荷。

还有不少的固体表面上本身吸附一层离子，当外加离子进入溶液时，固体离子本身与溶液离子能进行交换。

一般天然的粘土都是自然的离子交换吸附，由于本身有硅氧四面体和铝氧八面体结构，使剩余的价键（一般都有负电）有可能吸附阳离子，它们与外界离子也有相互交换作用。

特点1：

同号离子相互交换。

特点2：

等电量或等当量交换（如一个钙离子可与2个钠离子交换）；

特点3：

离子交换吸附的反应是可逆的，吸附和脱附的速度受离子浓度的影响。

例如，钻井液中的粘土吸附了钠离子，当遇到钙侵时，钙与粘土表面吸附的钠进行等当量交换，使性能变坏，这时加入纯碱，即增加溶液中的钠离子浓度，同时钙离子与纯碱生成碳酸钙沉淀，减少了钙离子的浓度，钠又把粘土表面吸附的钙离子交换下来，使钻井液性能又得到改善。

这说明，粘土分散的越细，比表面液越大，吸附能力就越大，吸附的离子就越多；

比表面越小，吸附的离子就越少。

b离子交换吸附强弱规律：

规律1：

离子价数影响：

一般在溶液中浓度相差不大时，离子价数越高，粘土表面的吸附能力就越强，即离子交换到粘土表面上的能力越强。

规律2：

离子半径的影响：

同价数的不同离子浓度相近时，离子半径小的，水化半径大，离子中心离粘土表面远，吸附就弱；

离子半径大的，水化半径小，离子中心离粘土表面近，吸附就强。

规律3：

离子浓度的影响：

离子浓度受每一相中不同离子相对浓度的制约。

如用膨润土配钻井液时，加入纯碱就可以变为钠土。

这是因为当提高了溶液中的钠离子浓度时，与粘土上原来吸附的高价钙、镁离子发生了相互转换。

c粘土的阳离子交换容量（也叫吸附容量）：

PH值对阳离子交换容量增加的影响是，铝氧八面体中的羟基在强酸溶液中易电离，使粘土表面带电；

在碱性溶液中，氢离子易电离，使粘土表面负电荷增加。

另外，溶液中OH-增多，它靠氢键吸附于粘土表面，使粘土的负电荷增多，从而增加了粘土的阳离子交换容量。

这些知识，有效地把握促进或抑制粘土多分散度，获得符合要求的钻井液性能。

5.粘土的水化作用

粘土的水化作用是影响钻井液的重要因素。

粘度、切力和滤失量在很大程度上取决于粘土的水化作用。

5.1粘土矿物水分

⑴化学结合水（晶格水）：

粘土矿物中铝氧八面体和羟基层，在高温3000C时，其结晶水会受到破坏而失去。

⑵吸附水（束缚水）：

因分子间引力和静电引力的作用，具有极性的水分子可被吸附到带电的粘土表面上，在粘土颗粒周围形成一层水化膜，这部分水随粘土颗粒一起运动。

⑶自由水（液态水）：

水分子不受粘土颗粒的束缚，重力作用下可在粘土颗粒之间自由移动，当加入絮凝电解质后，粘土颗粒形成局部网状结构，包住了一部分自由水，这部分水不能自由移动，必须和网状结构一起运动，相当于增加了钻井液这的固相含量，从而减少了自由水，使钻井液变稠。

5.2粘土水化作用的影响因素

⑴不同阳离子对粘土水化作用的影响：

粘土一般带负电荷，能将各种阳离子和一些吸附状态的水化阳离子吸附到粘土表面上，在粘土表面形成水化膜。

所以，粘土吸附的阳离子不同，形成的水化膜厚薄也不相同。

⑵粘土矿物本身性质对水化膜的影响：

粘土矿物构造不同，水化作用差别很大。

由于晶格间靠分子引力联系，键能的强弱、晶格间距离的大小、取代位置和阳离子交换容量的不同都使粘土水化膨胀差别很大。

5.3粘土颗粒的连接方式及对钻井的影响

5.3.1粘土的连接方式：

粘土颗粒在水溶液中的连接方式不同，对粘土－水悬浮体的流动性影响就不同。

一般有三种连接方式：

面－面、边－面、边－边，三种连接方式也可能同时存在。

聚结作用是粘土颗粒面－面连接，形成较厚的“层”或“束”，减少了粘土颗粒的数目，使粘度下降。

分散作用是聚结作用的逆过程，可形成较多的颗粒数目和较高的粘度。

粘土通常是在水化之前聚结，水化时发生分散，分散程度取决于水化电解质的种类、含量、时间、温度、粘土的交换阳离子的种类和粘土的浓度等。

絮凝作用是粘土颗粒边－边或边－面连接，形成网状结构，引起粘度增加。

无论是降低颗粒间斥力，还是减薄水化膜，若加入＋2价阳离子或升温，都会促进絮凝作用。

钻井液中加入的某些处理剂，因其在粘土表面优先吸附，使粘土颗粒不再形成边－边或边－面连接，具有解絮凝作用，这些处理剂就是我们常说的降粘剂。

很明显，不管粘土颗粒间以什么方式连接，如果分散越细、颗粒越小，表面积就越大，吸附的水就越多，致使钻井液性能变坏而不利于钻进。

5.3.2粘土颗粒大小对钻井液性能的影响：

粘土颗粒大小对钻井液性能的影响主要取决于颗粒面积的大小，表面积大，吸附的水就越多。

尤其是当大颗粒分散成小颗粒后，体积虽然没有改变，但表面积增加了，就会使吸附的水增多，导致钻井液性能变坏，不利于钻进。

例如，一粒直径100um的钻屑被携带到地面后，未被清除而留在钻井液中，经过多次循环和钻头多次切削，就会变成1