钻井液体系和配方
第二章 钻井液体系
第二章钻井液体系目前，国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。
水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛；油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井；含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。
上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。
合成基钻井液对环境污染更小，并具有部分油基钻井液的特性，能很好的保持井壁稳定；超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用；各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的，不要死记硬背，生搬硬套，而应该对其熟练掌握、灵活应用，并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结，积累并不断的加以完善。
一、膨润土浆（坂土浆）1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构，用于代替清水开钻，形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏；也用于储备钻井液，在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。
2、常规膨润土浆配方：（1）钠膨润土：水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 纯碱+ 6-10% 钠膨润土（2）钙膨润土：水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12% 钙膨润土+ 纯碱（钙膨润土的6%）配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。
土是膨润土浆的基础结构，烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化，纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化；实际应用中，烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。
3、配置步骤（1）清淘干净一个配浆罐，用清水清洗干净后装入配浆水（配浆水要求总矿化度小于1000mg/L）。
（2）软化配浆水：检测配浆水中钙镁离子含量，根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子，软化水质，以提高膨润土的造浆率，使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。
钻井液体系配方及井下复杂情况处理对策1
滤失量大，说明地层渗
透性强，也说明钻井液 形成封堵渗透层泥饼的 能力差。 在水敏性泥、页岩地层 、渗透性强的砂岩地层 都要严格控制API滤失 量。
滤失量概念
滤失量的意义
二、钻井液性能及测量仪器
（三）API滤失量
二、钻井液性能及测量仪器
（三）API滤失量
测定方法 该仪器是将泥浆用惰性气体 （二氧化碳、氮气或压缩空气） 加压的情况下，测量泥浆的失水 量。当泥浆在0.69MPa压力的作 用下，30分钟内通过截面为 45.6±0.5㎝2过滤面渗透出的水 量，以毫升表示。同时，可以测 按逆时针方向缓缓旋转放空阀5手 柄，同时观察压力表指示。当压力 表稍有下降或听见泥浆杯有进气声 响时，即停止旋转放空阀手柄，微 调减压阀3手柄，使压力表指示为 0.69MPa，泥浆杯内保持0.69MPa的
定义
是指钻井液中 不能通过200 目筛网，即粒 径大于74微米 的砂粒占钻井 液总体积的百 分数。在现场 应用中，该数 值越小越好， 一般要求控制 在0.5％以下。
意义
含砂量高 密度大，对提 高钻速不利； 泥饼松软，导 致滤失量增大， 不利于井壁稳 定； 摩擦系数增大， 容易造成压差 卡钻； 增加对钻头和 钻具的磨损
（6）邻井钻井情况。
一、钻井液简介
（五）钻井液施工需要的资料、数据 2、重点探井、非常规井、深井、超深井
（1）范围
①重点探井：河南油田、集团公司重点探井、风险探井； ②非常规井：页岩油水平井、致密砂岩水平井、其它气井； ③深井、超深井： 深井：指井深大于4500米的井。 超深井：指井深大于6000米的井。
7、钻井液维护处理要点
10、钻井液材料汇总
8、钻井液材料
11、其它要求
一、钻井液简介
常见的钻井液体系王宝田
•
高聚物产生絮凝作用，必须具备以下几个条件
（1）高聚物必须是可溶性的。 （2）高聚物分子必须能和悬浮体颗粒发生吸附，因此要求大
分子上有能产生吸附的基团，如羧基、胺基、羟基、醚胺基 等。 （3）高聚物必须是线型的，并有一个适合于分子伸展的条件 。 （4）高聚物必须有一定的长度，使其能将一部分吸附于颗粒 上，而另一部分则伸进溶液中，以便吸附另外的颗粒，产生 桥联。 （5）悬浮颗粒表面必须有空缺位置，以供高聚物架桥时吸附 。
•
三、不分散低固相钻井液
• 使用情况 • 无机絮凝剂与有机絮凝剂的比较 • 聚丙烯酰胺的絮凝机理
•
• 最常用的处理剂有三大类： （1）聚丙烯酰胺及其衍生物：此种处理剂产品较 多，分子量与水解度也是变化多端，且可形成不同 无机盐类，如钠、钾、钙等，亦可进行磺化形成磺 化产品，从功用上来看，有的是全絮凝剂，有的作 选择性絮凝剂，还有的作为降滤失剂及流变性调节 剂。我国主要采用以这类剂为主的不分散聚衔镒昃
•
3．铁铬木质素磺酸盐的作用
• 铁铬盐的性质如下：
（1）铁铬盐基本不电离，它能溶于碱性、中性和酸性的水溶液 当中，有较高的抗污染能力。
（2）铁铬盐的水溶性取决于磺化度，磺化度愈高水溶性愈大， 牡丹江化工厂铁铬木质素磺酸盐木质素磺化度为5％～6％， 也有的磺化度为9％。磺化度低于某一极限值，铁铬盐就不 能溶于水。
散转变。表现在钻井液的性能上是粘度、切力上升很快，
含盐3％时达到最大值。NaC1量继续增加时，挤压双电层
现象更严重，电动势进一步降低，水化膜变得极薄。到7％
以后粘土颗粒发生聚集沉降，在这种情况下，粘度切力降
至很低。滤失量一直上升。钻井液稳定性丧失。如果在粘
土颗粒发生聚集下沉以前的粗分散状态时，加化学试剂把
钻井液的组成和分类
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二、钻井液的分类
饱和盐水钻井液(Saturated saltwater muds)
定义：钻井液中 NaCl的含量达到饱和的钻井液体
系。 特点： 用于钻进大段岩层和和复杂的盐膏层
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二、钻井液的分类
聚合物钻井液(Polymer drilling fluid)
依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。
提示：特点：新旧交通工具并存(或：传统的帆船、独轮车， 近代的小火轮、火车同时使用)。 原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发 展；西方工业文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；
政府及各阶层人士的提倡与推动。
[串点成面· 握全局]
定义：以某些具有絮凝和包被作用的高分子聚合物
作为主处理剂的水基钻井液体系。
特点：各种固相颗粒可以保持在较粗的范围内 钻屑
不易分散成细微颗粒
优点：钻井液密度和固相含量低，钻速高，地层损
害小 剪切稀释特性强 聚合物处理剂有较强底包被 和抑制分散的作用，有利于保持井壁稳定的作用。
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台湾 架设第一条电报线，成为中国自
出行 (1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和 ， 方式 转变了人们的思想观念。
(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便 捷。 (3)促进了中国的经济与社会发展，也使人们的生活
多姿多彩 。
[合作探究· 提认知]
电视剧《闯关东》讲述了济南章丘朱家峪人朱开山一家， 从清末到九一八事变爆发闯关东的前尘往事。下图是朱开山 一家从山东辗转逃亡到东北途中可能用到的四种交通工具。
钻井液体系简介
小。
钻第井三液节工§艺粘7-3原土盐理的水电水钻子化井教膨液胀案作用第二章
一、盐水钻井液的定义和分类
凡NaCl含量超过1％的钻井液统称为盐水钻井液。一般将其分为以下
三种类型：
(1)一般盐水钻井液 其含盐量自1％直至饱和之前均属此类。
钻第井三液节工§艺粘7-3原土盐理的水电水钻子化井教膨液胀案作用第二章
优点： （1）由于矿化度高，因此这种体系具有较强的抑制性，能有效地抑制泥
页岩水化，保证井壁稳定； （2）不仅抗盐侵的力很强，而且能够有效地抗钙侵和抗高温，适于钻
含岩盐地层或含盐膏地层，以及在深井和超深井中使用； （3）由于其滤液性质与地层原生水比较接近，故对油气层的损害较轻； （4）由于钻出的岩屑不易在盐水中水化分散，在地面容易被清除，因而
§7-1 分散钻井液
2、分散剂和钻井液
用于分散型钻井液的降粘剂（分散剂）种类较多，主要降粘剂有丹 宁碱液、铁铬木质素磺酸盐、褐煤及其改性产品；主要降滤失剂有：钠羧 甲基纤维素CMC、聚阴离子纤维素、磺化褐煤或磺化酚醛树脂；烧碱调 节pH值；重晶石做加重剂。
国内深井、超深井使用的抗高温钻井液-三磺钻井液配方：磺化丹宁 或磺化栲胶、磺化褐煤、磺化酚醛树脂。重铬酸钾和Span-80提高抗温性。
另一方面，Ca2+本身是一种无机絮凝剂，会压缩粘土颗粒表面的扩散 双电层，使水化膜变薄，电动电位下降，从而引起粘土晶片面—面和端— 面聚结，造成粘土颗粒分散度下降。
钻第井三液节§工7艺-粘2原土钙理的处电水理化子钻膨教井胀案作液用 第二章
使钻井液处于适度絮凝的粗分散状态有两条途径：一是在分散钻井液 中同时加入适量的钙盐(或石灰)和分散剂；二是在受钙侵后处于絮凝状态 的钻并液中及时加入分散剂。在适度絮凝的粗分散状态中，其絮凝和分散 程度也有所区别，加人分散剂可使颗粒变细，絮凝程度降低；反之加钙盐 则使颗粒变粗，絮凝程度提高。
必看！钻井液三大体系和配方
必看！钻井液三大体系和配方一. 不分散聚合物体系不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。
常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。
1.不分散聚合物体系特点（1）具有很强的抑制性。
通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。
（2）具有较强的悬砂、携砂功能。
通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。
（3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。
（4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打，有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。
（5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井（6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。
2.配方3.技术关键1.加大包被剂用量（17-1/2” 井眼平均约3.5千克/米，12-1/4”井眼约3.0千克/米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。
2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳范围为30~45克/升）。
般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。
3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥饼质量。
4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%~0.8%)及防泥包剂RH-4（0.3%~0.5%），降低磨阻，防止钻头泥包。
5.使用适量的HPAN、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大/小分子聚合物的最佳比例2.5~3:1）,降低滤失，有利于形成优质泥饼。
四种常规钻井液配方设计
四种常规钻井液配方及特点
1．不分散聚合物钻井液
主要特点：
(1)密度低，压差小，故钻速快；
(2)亚微米颗粒的含量较低，在10%以内，而分散钻井液可达70%以上；
(3)高剪切速率下的粘度较低，故钻速快；
(4)具有较强的携砂能力。
该类钻井液触变性较好，剪切稀释特性较强。
(5)可保持井眼的稳定性。
(6)可保护油气层，减轻损害。
表1 不分散聚合物钻井液配方与性能
2．钾基钻井液
主要特点：
(1)对水敏性泥岩、页岩具有较好的防塌效果；
(2)抑制泥页岩能力较强；
(3)钻井液细颗粒含量比较低，对油层的粘土矿物起稳定作用；
(4)分散型钾基钻井液有较高的固相容度限。
表2 钾基钻井液配方及性能
3．分散钻井液体系
表3 分散型三磺钻井液推荐配方及性能
4．钙处理钻井液
表4 石灰钻井液推荐配方及性能
表5 石膏钻井液配方及性能
根据不同的要求选择不同的钻井液，各有特点。
6-钻井液体系
1
44
石膏钻井液推荐配方及性能
材料 土 纯碱 磺化栲胶 FCLS 石膏 加量 80-130 4-6.5 12-18 12-20 项目 密度 漏斗黏度 静切力 API滤失量 HTHP滤失量 指标 1.15-1.20 25-30 0-5.0 5-8 小于20
第六章
钻井液体系
水基钻井液体系
钻井液体系 油基钻井液体系
气体钻井液体系 组成、性能、调配、适应性
1
第一节
水基钻井液
水基钻井液
水基分散型钻井液 水基抑制性钻井液
……
2
第一节
水基分散型钻井液
1. 造浆率等概念
2. 土量、水量计算
3. 盐、钙污染规律及处理
4. 钻井液性能调节
3
1. 水基分散型钻井液的组成和特点
盐污染及其处理 污染曲线
Vf
高固相 失水
低固相
NaCl（g/100ml） 26
污染规律
NaCl↗→PH ↘
NaCl ↗→ Vf ↗ 、 ↗→ ↘ → C（低固相 ）
3%为分界线
3%前，Vf 增加小， ↗ 3%后，Vf ↗ ， ↘ → C（低固相）
27
盐侵处理
原则：抗盐护胶剂、拆结构、换土---转换为盐水钻井液。 抗盐护胶剂：加入抗盐能力强的有机护胶剂。 如：CMC 拆 结 构：加入抗盐稀释剂。如：FCLS
换 土：换抗盐土。
如：海泡石、凹凸棒石。
28
CO2污染: 来源：地层 危害：影响钻井液的流变性能. 动切力 处理：适量氢氧化钙 钙离子50-75 mg/l
四种常规钻井液配方设计
四种常规钻井液配方及特点
1．不分散聚合物钻井液
主要特点：
(1)密度低，压差小，故钻速快；
(2)亚微米颗粒的含量较低，在10%以内，而分散钻井液可达70%以上；
(3)高剪切速率下的粘度较低，故钻速快；
(4)具有较强的携砂能力。
该类钻井液触变性较好，剪切稀释特性较强。
(5)可保持井眼的稳定性。
(6)可保护油气层，减轻损害。
表1 不分散聚合物钻井液配方与性能
2．钾基钻井液
主要特点：
(1)对水敏性泥岩、页岩具有较好的防塌效果；
(2)抑制泥页岩能力较强；
(3)钻井液细颗粒含量比较低，对油层的粘土矿物起稳定作用；
(4)分散型钾基钻井液有较高的固相容度限。
表2 钾基钻井液配方及性能
3．分散钻井液体系
表3 分散型三磺钻井液推荐配方及性能
4．钙处理钻井液
表4 石灰钻井液推荐配方及性能
表5 石膏钻井液配方及性能
根据不同的要求选择不同的钻井液，各有特点。
钻井液的组成和分类
钻井液的组成和分类钻井液的组成钻井液是由分散介质（连续相）、分散相和化学处理剂组成的分散体。
例如，以水为连续相的水基钻井液是由水（淡水或盐水）膨润土、各种处理剂、加重材料以及钻屑所组成的多相分散体系。
以油为连续相的油包水钻井液是由油（柴油或矿物油）、水滴（淡水或盐水）、乳化剂、润湿剂、亲油固体等处理剂所形成的乳状液分散体系。
分散体系的分类分散体系是指一种或多种物质分散在另一种物质中所形成的体系。
被分散的物质称为分散相（不连续相）另一种物质称为分散介质连续相）。
热力学上把体系中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分称为相。
相与相之间有明显的相界面。
例如，膨润土颗粒分散在水中，膨润土颗粒为分散相，水为分散介质，黏土颗粒和水之间有明显的分界面；水滴分散在油中,水是分散相,油是分散介质,水滴和油之间有明显的分界面。
分散体系按分散相颗粒的大小分为以下几类：1.分子分散体系。
分子分散体系是指溶质以小分子、原子或离子状态分散在溶剂中形成的体系，没有界面，是均匀的单相，其粒子直径在Inrn以下。
通常把这种体系称为真溶液。
2.胶体分散体系。
胶体分散体系是指分散相颗粒的直径小于IOOnm的分散体系。
其目测是均匀的，但实际是相不均匀体系（也有将分散相颗粒的直径为I-IOOOnm的颗粒归入胶体范畴），如AgI溶胶等。
3.粗分散体系。
粗分散体系是指当分散相颗粒的直径大于100nm时，目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如浑浊的河水等。
钻井液中的分散相颗粒一般介于胶体分散体系与粗分散体系之间，其稳定性规律可以通过研究胶体体系稳定性规律来获得。
钻井液的分类钻井液按密度可分为非加重钻井液和加重钻井液;按其与黏土水化作用可分为非抑制性钻井液和抑制性钻井液力安其固相含量来分）各固相含量较低的称为低固相钻井液，基本不含固相的称为无固相钻井液；根据分散（流体）介质不同，分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体和合成基钻井液4种类型。
第二章 钻井液体系
第二章钻井液体系目前，国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。
水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛；油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井；含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。
上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。
合成基钻井液对环境污染更小，并具有部分油基钻井液的特性，能很好的保持井壁稳定；超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用；各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的，不要死记硬背，生搬硬套，而应该对其熟练掌握、灵活应用，并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结，积累并不断的加以完善。
一、膨润土浆（坂土浆）1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构，用于代替清水开钻，形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏；也用于储备钻井液，在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。
2、常规膨润土浆配方：（1）钠膨润土：水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 纯碱+ 6-10% 钠膨润土（2）钙膨润土：水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12% 钙膨润土+ 纯碱（钙膨润土的6%）配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。
土是膨润土浆的基础结构，烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化，纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化；实际应用中，烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。
3、配置步骤（1）清淘干净一个配浆罐，用清水清洗干净后装入配浆水（配浆水要求总矿化度小于1000mg/L）。
（2）软化配浆水：检测配浆水中钙镁离子含量，根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子，软化水质，以提高膨润土的造浆率，使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。
常用钻井液配方
3、化学溶液钻井液是无粘土钻井液的主体类 型，它是由无机盐和不同种类的聚 合物组合而成，化学溶液具有一定的流变特性和 降滤失特性。 无机盐起的作用是： 与有机聚合物进行适度交联，以提高溶液的 粘度，降低溶液的滤失量； 调节溶液的矿化度，以平衡地层的化学活度， 抑制地层的膨胀分散或破碎坍塌； 调节溶液的pH值。
应用领域
在无水、缺水、干旱、沙漠、永冻地 区钻井； 在低压地层中钻进； 向井底输送气体，实现井底气动冲击 碎岩。
谢谢！
（4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水 眼粘度小，环空粘度打，有利于喷射钻井、优化 钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。 （5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压 力钻井 （6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液 对底层所含粘土矿物有抑 制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。
2）使用磺化沥青类页岩抑制剂稳定硬 脆性泥岩、少量高分子聚合物稳定伊/ 蒙混 层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。故具 有一定防塌能力。 3）在进入产层前通过使用磺化沥青及 超细碳酸钙运用屏蔽暂堵保护油层技 术进 行改造后，具有良好的保护诸层功能。
4）可容纳较多的固相，适合配置高密 度的钻井液密度可高达2.0克/厘米3 。 5）含有大量的分散剂，故亚微米固相 颗粒含量可达70%以上，对机械钻速有 一 定的影响。 6）可形成较致密的高质量滤饼，护壁 能力强。
4.推荐性能
5.使用环境
（1）主要用于水敏性强的易塌页岩层。 （2）适应温度:不分散型150℃；分散型 可达到180℃左右。故前者 用于钻3500～ 4000米深井用，而后者可用于钻6000米深 井。 （3）不分散型较适用于正常压力地层； 分散型可配较高的密度而用 于异常压力地 区。
第二章 钻井液体系
第二章钻井液体系目前，国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。
水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛；油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井；含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。
上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。
合成基钻井液对环境污染更小，并具有部分油基钻井液的特性，能很好的保持井壁稳定；超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用；各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的，不要死记硬背，生搬硬套，而应该对其熟练掌握、灵活应用，并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结，积累并不断的加以完善。
一、膨润土浆（坂土浆）1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构，用于代替清水开钻，形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏；也用于储备钻井液，在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。
2、常规膨润土浆配方：（1）钠膨润土：水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 纯碱+ 6-10% 钠膨润土（2）钙膨润土：水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12% 钙膨润土+ 纯碱（钙膨润土的6%）配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。
土是膨润土浆的基础结构，烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化，纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化；实际应用中，烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。
3、配置步骤（1）清淘干净一个配浆罐，用清水清洗干净后装入配浆水（配浆水要求总矿化度小于1000mg/L）。
（2）软化配浆水：检测配浆水中钙镁离子含量，根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子，软化水质，以提高膨润土的造浆率，使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。
第二章 钻井液体系
第二章钻井液体系目前，国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。
水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛；油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井；含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。
上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。
合成基钻井液对环境污染更小，并具有部分油基钻井液的特性，能很好的保持井壁稳定；超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用；各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的，不要死记硬背，生搬硬套，而应该对其熟练掌握、灵活应用，并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结，积累并不断的加以完善。
一、膨润土浆（坂土浆）1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构，用于代替清水开钻，形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏；也用于储备钻井液，在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。
2、常规膨润土浆配方：（1）钠膨润土：水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 纯碱+ 6-10% 钠膨润土（2）钙膨润土：水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12% 钙膨润土+ 纯碱（钙膨润土的6%）配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。
土是膨润土浆的基础结构，烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化，纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化；实际应用中，烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。
3、配置步骤（1）清淘干净一个配浆罐，用清水清洗干净后装入配浆水（配浆水要求总矿化度小于1000mg/L）。
（2）软化配浆水：检测配浆水中钙镁离子含量，根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子，软化水质，以提高膨润土的造浆率，使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。
石油钻井液配方工艺参数及其性能评价
石油钻井液配方工艺参数及其性能评价一、石油钻井液配方工艺概述石油钻井液，通常被称为钻井液或泥浆，是石油和天然气钻探过程中不可或缺的组成部分。
它在钻井过程中扮演着多种角色，包括冷却钻头、携带岩屑、维护井壁稳定、平衡地层压力等。
钻井液的配方和工艺参数对钻井效率、成本以及最终的钻井质量有着直接的影响。
1.1 钻井液的基本组成钻井液主要由水、粘土、化学处理剂和各种添加剂组成。
水是钻井液的主要成分，它提供了基本的液体介质。
粘土，尤其是膨润土，是钻井液中的固体颗粒，它赋予钻井液必要的粘度和切力。
化学处理剂和添加剂则用于调整钻井液的流变性能、密度、稳定性等，以满足特定钻井环境的需求。
1.2 钻井液的分类根据钻井液中水和油的比例，钻井液可以分为水基钻井液、油基钻井液和合成基钻井液。
水基钻井液以水为连续相，成本较低，环保性好，但抗高温性能较差。
油基钻井液以油为连续相，具有良好的抗高温性能和润滑性，但成本较高，对环境的潜在影响也较大。
合成基钻井液则使用合成油作为连续相，兼具水基和油基钻井液的优点，但成本最高。
二、钻井液配方工艺参数钻井液的配方工艺参数是决定钻井液性能的关键因素，包括钻井液的密度、粘度、切力、滤失量、pH值等。
2.1 钻井液密度钻井液的密度对井壁稳定性和地层压力控制至关重要。
密度过低可能导致井壁坍塌，密度过高则可能引起地层破裂。
钻井液的密度通常通过添加重晶石、铁矿粉等加重剂来调整。
2.2 钻井液粘度和切力钻井液的粘度和切力直接影响其携带岩屑的能力。
粘度过低，钻井液可能无法有效悬浮岩屑，导致岩屑沉积；粘度过高，则会增加钻具的磨损和能耗。
切力是钻井液在流动过程中内部阻力的体现，它与钻井液的粘度密切相关。
2.3 钻井液滤失量钻井液滤失量是指钻井液在静止状态下通过井壁岩石的流失量。
滤失量过大会导致钻井液损失过多，增加钻井成本，同时也可能引起地层水化和井壁坍塌。
通过添加不同类型的粘土、聚合物和表面活性剂，可以有效控制钻井液的滤失量。
钻井液配方资料(修改版)
钻井液配方资料(修改版)很好的钻井液资料钻井液配方资料钻井液材料是配制各种钻井液所用的物质，其中包括原材料及处理剂。
钻井液原材料是指那些组成钻井液的基本组分。
处理剂是指那些用来调整钻井液性能的物质，它是钻井液组分中的关键成分，随着钻井液技术的发展，处理剂的品种正日益增多。
一、钻井液概述钻井流体是在旋转钻井中使用的循环流体，由于绝大多数使用的是液体，少量使用气体或泡沫，因此又称“钻井液”。
钻井液在钻井工程中的主要功用是：清洗井底，携带岩屑；冷却和润滑钻头及钻柱；形成泥饼，保护井壁；控制与平衡地层压力；悬浮岩屑和加重剂；在地面沉除岩屑；提供所钻地层的有关资料；将水功率传给钻头等。
钻井液的主要成分有：水，如淡水、盐水、咸水或饱和盐水等；膨润土，如钠膨润土、钙膨润土、有机土或抗盐土等；化学处理剂有无机类、有机类、表面活性剂类、高聚合物类或生物聚合物类等；油类，如轻质油或原油等；气体，如空气或天然气等。
由于这些成分在各类钻井流体中所形成的分散体系不同，因此所起的作用也不同。
从物理化学观点看，钻井液是一种多相不稳定体系，其包括由重晶石粉、钻屑、粘土粉等组成的的悬浮液、高聚合物组成的胶体、膨润土粉的水溶液等和氯化钠的真溶液、碳酸钠的水溶液等。
钻井液有以下分类方法：按密度可分为低密度未加加重剂和高密度加有加重剂两种；按对粘土的作用可分为“抑制法”和“非抑制性”两种，前者加有抑制粘土水化分散的抑制剂；按分散体系中的连续相可分为水基（以水为连续相）、油基（以油为连续相）和气体。
水基钻井液是目前应用最广泛、研究最深入的一类钻井液；油基钻井液是为了钻复杂地层如岩盐、石膏、泥岩页岩以及钻定向井、高温井和完井、修井的需要而发展出来的；气体钻井使用空气或天然气体做为钻井时的循环流体，是为了钻低压油气层、严重漏失层或坚硬而不含水的地层而发展起来的。
我国标准化钻井液现分为淡水钻井液、钙处理钻井液、木分散聚合物钻井液、盐水（包括海水或咸水）钻井液、饱和盐水钻井液、钾基钻井液、油基钻井液、气体（包括一般气体及泡沫）钻井液等八类。
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钻井液体系和配方
一.不分散聚合物体系
不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。
常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。
1.不分散聚合物体系特点
（1）具有很强的抑制性。
通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。
（2）具有较强的悬砂、携砂功能。
通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。
（3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。
（4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打，
有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。
（5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井
（6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。
2.配方
3.技术关键
1.加大包被剂用量（171/2″井眼平均约3.5千克/米，121/4″井眼约3.0
千克/米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。
2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳
范围为30～45克/升）。
般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。
3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥
饼质量。
4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%～0.8%)及防泥包剂RH-4（0.3%～0.5%），降
低磨阻，防止钻头泥包。
5.使用适量的HPAN、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大
/小分子聚合物的最佳比例2.5～3:1）,降低滤失，有利于形成优质泥饼。
6.不使用稀释剂。
4.推荐性能
5.使用环境
主要用于解决遇巨厚地址年代较晚的第三系强胶性泥岩地层（粘土矿物以伊利石为主，其次为绿泥石和高岭石及少量伊利石、蒙脱石混层2000以上的地层）时所遇到的井眼缩小导致起下钻阻卡严重等复杂问题。
二．分散型聚合物体系——聚合物磺化体系
聚合物磺化钻井液指的是以磺化处理剂及少量聚合物作为主要处理剂配制成而成的水基钻井液。
1.体系特点
1）具有良好的高温稳定性，抗温可高达180℃以上，适用于深井段、超深井段钻井。
2）使用磺化沥青类页岩抑制剂稳定硬脆性泥岩、少量高分子聚合物稳定伊/蒙混层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。
故具有一定防塌能力。
3）在进入产层前通过使用磺化沥青及超细碳酸钙运用屏蔽暂堵保护油层技术进行改造后，具有良好的保护诸层功能。
4）可容纳较多的固相，适合配置高密度的钻井液密度可高达2.0克/厘米3 5）含有大量的分散剂，故亚微米固相颗粒含量可达70%以上，对机械钻速有一定的影响。
6）可形成较致密的高质量泥饼，护壁能力强。
2.配方
3.技术关键
1）使用少量高分子聚合物KPAM(或PMNK、80A51、SP-2、FA-367等)作为抑制剂，增强体系的抑制性，抑制泥页岩层层理裂缝水化分散。
2）使用磺化沥青FT-1填充、封堵、涂敷层理面及微裂缝，巩固井壁，抑制泥页岩水化分散。
3）使用SPNH、SMP抗高温降滤失，同时以获得良好的高温稳定性。
4）使用SMT或者FCLS控制流变性。
5）使用超细碳酸钙与磺化沥青中大量的可变形粒子一起遵循三分之一架桥原理降低泥饼渗透率，提高泥饼质量，减少滤液侵入地层，从而起到在泥岩井段防塌，在砂岩井段防止压差卡钻和保护油气层的作用。
6）控制pH值10～11,以利于分散剂充分发挥其效能。
7）控制适当的般土含量，以保证获得良好的流型和造壁型。
4.推荐性能
5.使用环境
1.)可用于超过4000米的深井；井底温度达160～200℃；
2.)适用于各种密度的加重钻井液（最高密度达2.00克/里面3）
3.)异常压力地层
4.)不宜用于钻纯膏岩层
三．钾基（抑制性）钻井液体系
该体系是以聚合物的钾、铵盐及氧化钾为主处理机配制而成的防塌钻井液。
它主要是用来对付含有水敏性粘土矿物的易坍塌地层。
1. 体系特点
（1）对水敏性泥岩、页岩具有较好的防塌效果；
（2）抑制泥页岩造浆能力比较强
（3）对储层中的粘土矿物具有稳定作用；
（4）分散型钾基钻井液有较高的固相容限度
2.配方
3.技术关键
（1）滤液中K+浓度应不低于500毫克/升，才能发挥应有的防塌作用；
（2）使用高分子聚合物KPAM抑制泥页岩分散
（3）使用的降滤失剂最好也是各种小分子亮的聚合物钾、铵盐，如K-HPAN、NH4-HPAN、KHAM，这样既可达到降滤失量及降粘切
的目的，而且可增强防塌能力。
（4）由于过多的OH-可以分散剥落页岩，影响防塌效果，故应维持pH 值在8～10之间。
（5）应控制较低的API滤失量（<5毫升），尤其HTHP滤失量不能超过15毫升。
（6）应控制好交流性，降低激动压力，增加携岩能力，以便维持较低的反速，避免冲刷地层过剧而引起易塌地层剥落。
4.推荐性能
5.使用环境
（1）主要用于水敏性强的易塌页岩层
（2）适应温度:不分散型150℃；分散型可达到180℃左右。
故前者用于钻3500～4000米深井用，而后者可用于钻6000米深井。
（3）不分散型较适用于正常压力地层；分散型可配较高的密度而用于异常压力地区。
（4）对硬脆性微裂缝页岩的防坍塌效果不够理想，应辅助沥青类处理剂才能取得满意效果。
（5）可使用语造浆较强的粘土及软泥岩层地层，能获得较低的固相含量，较小的钻井液密度，有利于提供钻速。
（6）该体系主要用于钻那些不允许使用沥青类防塌剂的易坍塌泥页岩地层。
钻井液性能
1，剪切稀释性表观粘度随剪切速率增大而降低的特性。
原因是，环形空间：γ 低，η a大，有利于携带钻屑，钻头水眼：γ 大，η a小，有利于水力破岩
2，清水应用领域：
在稳定性很好且不漏失的岩石中钻进，不用泥浆而用清水作为钻井液；
在一些漏失严重地层中，当地表水源非常丰富时，用清水顶漏钻进，这对用其他钻井液来说是不可能的；
在一些富含粘土的地层中钻井，清水水化井壁地层而形成自然造浆，若井深不大，钻井期间不会明显垮孔，则用清水自然造浆是最为经济有效的措施。
3，化学溶液钻井液是无粘土钻井液的主体类型，它是由无机盐和不同种类的聚合物组合而成，化学溶液具有一定的流变特性和降失水特性。
无机盐起的作用是：
与有机聚合物进行适度交联，以提高溶液的粘度，降低溶液的失水量；
调节溶液的矿化度，以平衡地层的化学活度，抑制地层的膨胀分散或破碎坍塌；调节溶液的pH值。
聚合物起的作用是：
增粘或增稠。
聚合物的分子量愈大，则溶液的粘度愈高。
降失水。
聚合物通过与无机盐的适度交联可降低溶液的滤失量。
为降失水常加入中小分子的聚合物，如CMC，HPAN等。
絮凝作用。
聚合物如聚丙烯酰胺等对混进溶液的岩屑有较好的絮凝作用，使溶液在使用过程中能维持无固相或尽量低的固相含量。
防塌作用。
聚合物与无机盐一起，通过多点吸附架桥，化学活度平衡等在孔壁上成膜而对孔壁起抑制防塌作用。
润滑作用。
聚合物如LG植物胶都有一定的润滑及减阻作用，为提高溶液的润滑性，可辅助加入适量的表面活性剂。
4，基本特征低密度可压缩
分类
干气体用干空气或天然气体作为钻井循环介质。
工艺相对简单，但是由于气体悬携岩屑能力差，因此需要很大的环空流速，即需要较大的送气量。
雾状体系气体是连续介质，液体是分散相的分散体系。
在井内水量较多的情况下，原用的空气循环钻井转变为这种循环体系。
钻井泡沫分散相是大量气体、连续相是少量液体构成的分散体系。
它在悬携岩屑能力等诸多方面比空气钻井优越。
充气泥浆在泥浆中加入发泡剂、稳泡剂，经剧烈混合后形成大量微小泡沫高度分散在泥浆中的低比重泥浆体系。
应用领域
在无水、缺水、干旱、沙漠、永冻地区钻井；
在低压地层中钻进；
向井底输送气体，实现井底气动冲击碎岩。