钻井液工艺学

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钻井液工艺学-第三章

第二节
数学表达式：
钻井液的基本流型及特点
y
第二节
钻井液的基本流型及特点
流型判断（作图法）
（1）多点测试（τ，γ ）（2）分别以τ和γ为坐标轴绘图（3）结合标准流变曲线进行判断
第三节
流变参数测量与计算
一.测量仪器及原理
1、漏斗粘度计
漏斗粘度 Funnel Viscosity 定单类义：定体积泄流时间。位：秒；s 型：
第四节钻井液流变性与钻井作业的关系
三.钻井液流变性与井壁稳定的关系
流态对井壁稳定的影响：层流比紊流有利于井壁稳定。
第四节钻井液流变性与钻井作业的关系
四.钻井液流变性与钻速的关系
第四节钻井液流变性与钻井作业的关系
五.钻井液流变性与井内压力激动的关系
下钻: 当钻头在井内向下运动时，钻井液被推动着向上流动。这时钻头处的压力等于钻头以上钻井液的流动阻力与该段钻井液的静液柱压力。超出静液柱压力的部分被称为“激动压力”。这是造成井漏的原因之一。起钻:相反，当钻头在井内向上运动时，钻井液向下流动。这时钻头处的压力等于钻头以上钻井液的静液柱压力减去该段钻井液的流动阻力。低于静液柱压力的部分被称为“抽吸压力”。这是诱发井喷、井塌的原因之一。主要控制措施：控制起下钻速度；降低钻井液粘切。
μ a=τ/γ ，mPa· s
第三节
流变参数测量与计算
某一剪切速率下的表观粘度可用下式表示：
μ a=（300ѲN）/N
N—表示转速，单位为r/min； ѲN—表示转速为N时的刻度盘读数。在评价钻井液的性能时，为便于比较，如果没有特别注明某一剪切速率，一般是指测定600r/min时的表观粘度，即：
μp

钻井液工艺学复习资料

1.钻井液的主要功能（答出四点即可）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 ⑤保护油气层⑥传递井下信息、及时发现油气显示和高、低压地层2.粘土矿物表面带有负电荷的原因：同晶置换或晶格取代3.泥饼的概念与描述方法及其对钻井作业的影响：①泥饼：自由水渗入地层、固相附着井壁，行程泥饼。

②描述方法：硬、软、韧、致密、疏松、薄、厚等③泥饼薄而韧有利于降低失水，保护孔壁；厚而疏松则失水大，减小孔壁直径、引起压差卡钻。

不利于孔壁稳定。

4.Na2CO3在钻井液中的作用及作用原理：纯碱能通过离子交换和沉淀作用使钙粘土变成钠粘土，即Ca –粘土+Na 2CO 3 → Na-粘土+CaCO 3↓早钻井泥塞或钻井液受到钙侵的时候，加入适量纯碱使Ca 2+沉淀变成CaCO 3，从而使钻井液性能变好。

Na 2CO 3 + Ca 2+ →CaCO 3↓+2Na +5.根据水镁石Mg(OH)2和正电胶结构，说明MMH 晶片带有正电荷的原因：MMH 中由于高价的Al 3+取代了部分低价的Mg 2+，使得正电荷过剩，所以MMH 经ian 带正电荷。

6.钻井液密度及其对钻井作业的影响，并说明钻井流体密度设计基础和调节密度的方法： ①钻井液的密度是指每体积钻井液的质量，常用3gcm （或3kgm ）表示；②通过钻井液密度的变化，可调节钻井液在井筒内的静液柱压力，以平衡1）地层空隙压力，或m p ρρ≥；2）地层构造压力，以避免井塌的发生。

或m c ρρ≤；③如果密度过高，将引起钻井液过度增稠、易漏失、钻速下降，甚至压裂地层m f ρρ≤； ④密度降低有利于提高机械钻速，但密度过低则容易噶生井涌甚至井喷，还会早晨井塌、井径缩小和携屑能力下降；⑤加重剂可以提高密度，混入气体则可降低密度。

⑥设计原理：地层坍塌压力或地层空隙压力≤（泥浆密度产生的静液柱压力+动压力+循环压力）≤地层破裂压力⑦对机械钻速的影响：随着泥浆比重的增加，钻速下降，特别是泥浆比重大于 1.06~1.08时，钻速下降尤为明显7．井壁不稳定和产生的原因：井壁不稳定是指钻井或完井过程中的井壁坍塌，缩径，地层压裂等三种基本类型，前两者造成井孔扩大或减小，后者易造成井漏。

钻井液工艺学7-8

返速和降低钻速。
§8—2 固相控制工艺
• 一、固相控制方法 • （一）地面絮沉法 • ----泥浆中的钻屑带到地面，加入絮凝剂使钻屑在地面泥浆池中絮沉的方法。 • （二）稀释法 • 稀释法分为纯冲稀法和部分替换法两种。 • 1.纯冲稀法指往泥浆中加水或稀流体用增加泥浆体积方法降低固含。 • 缺点：（1）泥浆体积不断增加 • （2）不断补充处理剂来维护泥浆性能，成本增加。
（2）液相成本较高的未加重泥浆振动筛+除砂器+清洗器+离心机 2、加重泥浆设备配臵振动筛 +清洁器+离心机
作业
课后练习 2Байду номын сангаас6
• 3.减少处理剂用量
• 4.废浆的运输量较低
二、清除泥浆固相的设备
• （一）振动筛 • 1.结构
马达带动偏心轮旋转产生振动,粗颗粒从筛布上分离出去, 液相及细颗粒进入循环系统.
2.类型单层筛多层筛现场常用细筛网下垫一层粗筛网提高其强度。 3.筛网（1）筛目：12～80目，可清除粒子直径为74um以上粒子。（2）筛布的选择尽可能细一些，以提高效率。注意泥浆和筛网强度问题。使用中发生堵塞的原因是钢丝上粘附了颗粒，解决方法，除了换较粗的筛网外还可用清水喷射筛网。
• 3．顶替作业
• 为了防止油浆与井筒中水发生串槽污染损失泥浆。顶替前打4方柴油作隔离液。随后迅速泵入油浆，水和混有水的柴油以防喷管浅排出。
• 4．性能调整维护
• • • • 提粘切------加亲油固体降粘切------加柴油降失水量----石灰石粉比重调节-----石灰石粉或重晶石
§7—3 油包水乳化钻井液
§8—1 固相的作用

钻井液工艺学

热力学电位:从固体表面到均匀液相中的电位(￠0) ￠= ￠0exp(-KX) K-德拜参数 1/K离子氛(扩散双电层)的厚度 X-离开表面的距离 (2)粘土溶胶、悬浮体双电层的特点 ①粘土层面上的双电层; ②粘土端面上的双电层P47图2-15 (3)影响双电层厚度与电动电位的因素 ①电解质的反离子价数
5)碱度代替PH值 (1)一般泥浆的Pf最好保持在1.3-1.5ml (2)饱和盐水泥浆的Pf保持在1ml以上能够即可,海水钻井液的 Pf在1.3-1.5ml (3)深井抗高温钻井液应严格控制的含量,一般应将Mf/Pf控制在＜3 以内
五.钻井液的含砂量 1.定义:指钻井液中不能通过200目筛,即粒径大于74um的砂粒占钻井液总体积的百分数。
Na土和Ca土水化区别示意图
Na土和Ca土水化区别示意图
第二节粘土胶体化学基础
一.概述 1.关于胶体化学的几个基本概念 (1)相和相界面 (2)分散相和分散介质 (3)分散度和比表面 S比=S/V(m-1) S比=S/m(m2/Kg) (4)吸附作用 2.沉降与沉降平衡
V=2r2(p-po)g/9u 3.粘土水胶体分散体系中的电动现象电泳：在外加电场作用下,带电的粒子在分散介质中,向与其本身电性的电极移动的现象。
a——单个硅氧四面体
)
b——硅氧四面体晶片(俯视图)； c——硅氧四面体晶片(立体图
a— c—铝氧八面体晶）片（立体图）
b—铝氧八面体晶片(俯视图)； c—铝氧八面体晶片（立体图
2.几种主要粘土矿物的晶体构造 (1)高岭石 A.晶体构造:1:1 P29图2-3 B.层间引力：氢键 C.层间距:7.2A0 D.结构特点:无晶格取代,不易水化 (2)蒙脱石 A.晶体构造:2:1 P30图2-4 B.层间引力：分子间力 C.层间距:9.6-40A0 D.结构特点:有晶格取代,易水化晶格取代:在其结构中某些原子被其他化合价不同原子取代而晶

钻井液工艺学-第二章

受环境PH值影响。
正电荷<<负电荷，因此，粘土一般带负电。
24
31
二、粘土的交换性阳离子和阳离子交换容量CEC
Cation Exchange Capacity
1. 交换性阳离子粘土表面带负电，为了保持电中性，必然从分散介质中吸附等量的阳离子。这些阳离子吸附于粘土上，可以被分散介质中其它阳离子所交换的阳离子。
C
间距
a
13
几个基本概念
晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另一部分阳离子所置换，产生过剩电荷的现象。
补偿阳离子：被吸附来补偿正电荷亏损的阳离子，如K+，Na+，Ca2+，Mg2+等。
14
阳离子交换容量（CEC）：分散介质pH=7时，100g粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。
K+
10 埃
氧
氢氧
铝
硅
20
21
2.3 粘土的电性
一、粘土晶体的电荷及其来源
1. 永久负电荷 —— 构造电荷来源：粘土在自然界形成时发生晶格取代所产生的负电荷。如：四面体：Al3+ → Si4+；八面体：Mg2+ →Ai3+。特点：永久负电荷主要受晶格取代影响，不受PH影响。蒙托石的永久负电荷：主要来源于铝氧八面体，少部分来源于硅氧四面体。伊利石的永久负电荷：主要来源于硅氧四面体，少部分来源于铝氧八面体。高岭石几乎无永久负电荷。永久负电荷大小排序：伊利石>蒙脱石>高岭石。永久负电荷主要分布在粘土晶层层面上。
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二、粘土的交换性阳离子和阳离子交换容量CEC Cation Exchange Capacity

钻井液工艺学

二、配制原理
• 利用钙的絮凝作用和分散剂的分散作用相互制约，使粘土处于适度絮凝状态，来维持泥浆性能。
• 当Ca2+作用强时，絮凝程度增加，分散剂作用强时，絮凝程度降低。
• 通过调节Ca2+ 和分散剂的量，调节粘土颗粒的絮凝程度和颗粒的粗细，以得到适宜的粘度、切力和失水，满足钻井工艺需要。
(2)影响因素
①分子量目前国内使用的=300～600万
②水解度 H=30%效果最佳
③絮凝剂浓度小于临界浓度
④PH值 PH=7～8.5时（此时H=30%）PHP的絮凝效果最佳。
⑤分散剂分散剂抵消PHP的絮凝效果
⑥电解质
电解质加入，如CaCl2 、NaCl等加入，使PHP成为完全絮凝剂。
使用不分散低固相钻遇石膏层时。要加适量纯碱处理。
• 3.水解聚丙烯酰胺（PHP） • （1）水解反应 • （2）水解度
COONa
H
100%
CONH 2
即H x
4.PHP、PAM的性质。
（1）水溶性 ↗M水溶性愈差。
PHP的水溶性优于PAM （2）粘滞性 • a.分子量愈大，粘度愈大。 • b.水解度愈大，粘度愈大。 • c.温度↗ 粘度↘ （3）交联（4）抗温可达200℃ （5）PH=8时絮凝效果最佳（PH>10时，PHP继续水解）（6）抗盐抗钙能力 • PHP抗Ca2+<200PPm,(PHP>200转化为完全絮凝剂) • 抗Cl-<2000PPm
（三）防卡措施
1.保证双泵循环 2.起钻前循环两周以上 3.接单根动作要快 4.断钻具后，打捞对准落穴。循环两周方能起钻。
（四）转化工作
1.转化时机 (1)井内垮塌物较多、需要长段划眼。影响正常钻井时。 (2)即将钻遇高压地层 (3)已钻达下套管井深时

钻井液工艺学-第四章

水在泥浆中所呈状态
吸附水结晶水自由水
2
第一节钻井液滤失量的影响因素
滤失：在压差作用下，钻井液中的自由水向井壁岩石的裂隙或孔隙中渗透的现象。造壁性：在滤失过程中，随着钻井液中的自由水进入岩层，钻井液中的固相颗粒便附着在井壁形成泥饼。降低滤失量泥饼的作用保护井壁
第一节钻井液滤失量的影响因素
-1 -1
解： ①通过实验数据作流变曲线判断出该钻井液为塑性流体
PV = φ600-φ300 = 26-17 = 9 mPa· s τo（YP） = 0.511（φ300-PV）= 0.511（17-9） = 4.088 Pa τ0 / PV = 4.088/ 9 ≈ 0.45 Pa/mPa.s 钻井一般要求τ0 / PV = 0.36 ~0.478 Pa /mPa.s
第三节钻井液的润滑性能
沥青类处理剂的润滑机理
沥青类处理剂主要用于改善泥饼质量和提高其润滑性。沥青类物质亲水性弱，亲油性强，可有效地涂敷在井壁上、在井壁上形成一层油膜。这样，即可减轻钻具对井壁的摩擦，又可减轻钻具对井壁的冲力作用。由于沥青类处理剂的作用，井壁岩石由亲水转变为憎水，所以，可阻止滤液向地层渗透。

粘滞系数测定仪
第三节钻井液的润滑性能
泥饼摩阻系数测定仪
在仪器台面倾斜的条件下，放在泥饼上的滑块受到向下的重力作用，当滑块的重力克服泥饼的粘滞力后开始滑动。测量开始时，将由滤失试验得到的新鲜泥饼放在仪器台面上，滑块压在泥饼中心停放 5min。然后开动仪器，使台面升起，直至滑块开始滑动时为止。读出台面升起的角度。此升起角度的正切值即为泥饼的粘滞系数。
（5）滤液粘度μ
滤液粘度μ 影响因素：
温度↑→μ ↓

钻井液工艺学10

Vp
Vf
孔隙体积
骨架颗粒
V V p - -孔隙体积, f - -岩石视体积
3. Specific Surface Area of Rock 岩石比表面积
定义: 单位体积岩石内孔隙的内表面积
孔隙内表面
骨架颗粒
4. Pore Throat 孔喉
定义:孔隙空间的狭窄部位或两个较大颗粒间的收缩部分
Water
Pc Oil 水锁效应
11 Jamin Effect：贾敏效应
定义: 毛细管中非润湿相流体液滴对润湿相液体运动产生的附加阻力的现象。
毛细管附加阻力
Case 1
Pc Pc 2(cos2 cos1) / r
1 2
Water
Oil Pc Pc
1 2
11 Jamin Effect：贾敏效应
储层保护的核心是有针对性地控制各种外因，使储层的内因不发生改变或改变小，从而达到保护储层的目的。
概述
储层损害原因：凡是受外界条件影响而导致储层渗透性降低的储层内在因素，均属储层潜在损害因素（内因）。它包括储层孔隙结构、敏感性矿物、岩石表面性质和地层流体性质等。在施工作业时，任何能够引起储层微观结构或流体原始状态发生改变，并使油气井产能降低的外部作业条件，均为储层损害的外因。它包括入井流体性质、压差、温度和作业时间等可控因素。
S
K Kd
1
ln rd
/
rw
K
S 0:近井壁损透率增高；
Kd
S 0:无损害；
S 0:有损害; S越大，损害程度就越高
13 Blocage ：堵塞比
定义:理论流量与实际流量之比
Qo RD
Ql
Qo 理论流量；Ql 实际流量

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1.钻井液的主要功能（答出四点即可）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⑤保护油气层⑥传递井下信息、及时发现油气显示和高、低压地层2.粘土矿物表面带有负电荷的原因：同晶置换或晶格取代3.泥饼的概念与描述方法及其对钻井作业的影响：①泥饼：自由水渗入地层、固相附着井壁，行程泥饼。

②描述方法：硬、软、韧、致密、疏松、薄、厚等③泥饼薄而韧有利于降低失水，保护孔壁；厚而疏松则失水大，减小孔壁直径、引起压差卡钻。

不利于孔壁稳定。

4.Na2CO3在钻井液中的作用及作用原理：纯碱能通过离子交换和沉淀作用使钙粘土变成钠粘土，即Ca –粘土+Na2CO3 → Na-粘土+CaCO3↓早钻井泥塞或钻井液受到钙侵的时候，加入适量纯碱使Ca 2+沉淀变成CaCO3，从而使钻井液性能变好。

Na2CO3 + Ca 2+ →CaCO3↓+2Na +5.根据水镁石Mg(OH)2和正电胶结构，说明MMH晶片带有正电荷的原因：MMH中由于高价的Al3+取代了部分低价的Mg2+，使得正电荷过剩，所以MMH 经ian带正电荷。

6.钻井液密度及其对钻井作业的影响，并说明钻井流体密度设计基础和调节密度的方法：钻井液的密度是指每体积钻井液的质量，常用（或）表示；通过钻井液密度的变化，可调节钻井液在井筒内的静液柱压力，以平衡1）地层空隙压力，或；2）地层构造压力，以避免井塌的发生。

或；③如果密度过高，将引起钻井液过度增稠、易漏失、钻速下降，甚至压裂地层；④密度降低有利于提高机械钻速，但密度过低则容易噶生井涌甚至井喷，还会早晨井塌、井径缩小和携屑能力下降；⑤加重剂可以提高密度，混入气体则可降低密度。

⑥设计原理：地层坍塌压力或地层空隙压力≤（泥浆密度产生的静液柱压力+动压力+循环压力）≤地层破裂压力⑦对机械钻速的影响：随着泥浆比重的增加，钻速下降，特别是泥浆比重大于1.06~1.08时，钻速下降尤为明显7．井壁不稳定和产生的原因：井壁不稳定是指钻井或完井过程中的井壁坍塌，缩径，地层压裂等三种基本类型，前两者造成井孔扩大或减小，后者易造成井漏。

《钻井液工艺学》

脱水化能力强，阳离子交换容量大（70~130 mmol/100g），石为膨胀型粘土矿物。
2 : 1型
9.6×10-1 ~ 40×10-1 nm
O
n H2O
6O
OH
4(Si或Al)
Al
4O＋2(OH)
4~6(Al，Mg，Fe)
Si
4O＋2(OH)
4(Si或Al)
6O
伊
伊利石也叫水云母，它比原生云母少钾、多水。
淡水（NaCl＜1%、Ca++< 120mg/l）：最初使用。
水基
盐水（NaCl＞1%）（盐水、饱和盐水、海水）
钻
用于海上和岩盐层及泥、页岩易塌地层。
井钙处理（ Ca++＞120mg/l）：防塌、抗钙、盐侵强。
钻液低固相（固相＜7%，不分散的<4%）：钻速快。
井
混油（乳化）：润滑性、流动性好，失水量少。
晶体结构与蒙脱石相似，也是三层型粘土矿物，区别
利在于晶格取代多发生在四面体中，Al3+取代Si4+。所带
石电荷比蒙脱石高。伊利石不易膨胀。
10×10-1 nm
O
K
OH
Al
Si K
2 : 1型
6O 3Si＋1Al 4O＋2(OH) 4Al 4O＋2(OH) 3Si＋1Al 6O
三种粘土矿物晶体构造特点比较 K
0.5
0.4
0.3
0.2 0.1
00
F1 F3
F2 F4
12.5 25.0 37.5 50.0 井眼半径（mm）
平板型层流的实现
d0
δ
d
D
井眼环空平板型层流

钻井液工艺学

钻井液工艺学钻井液是钻井过程中用来携带岩屑及循环携带钻井液并携走钻井泥浆中污染物的循环携带工具。

钻井液的功能有两个方面，一是为钻头提供冷却润滑；二是携带钻井液携带的岩屑返出地表。

钻井液在钻井过程中起着三大重要作用：冷却钻头；携带岩屑返出地表；保护油气层。

目前石油企业在钻井施工过程中对钻井液使用量较大，主要存在以下问题： 1、钻井液性能不稳定； 2、新技术、新设备应用不够； 3、储运管理体系不完善。

钻井液的主要功能：一是冷却钻头和钻柱，防止烧蚀和磨损；二是清洗钻头、钻柱和钻具，携带岩屑和钻井液；三是平衡地层压力，保护油气层；四是钻井液中某些组分还可抑制某些地层流体侵入油气层。

因此，只有经常处于良好状态的钻井液才能实现以上各项功能。

钻井液的主要成分：钻井液的主要成分包括以下四类：原油（或天然气）、水、岩屑和其他添加剂。

目前国内大多数采用油基钻井液体系，而油基钻井液由原油和水混合而成，一般由原油和水混合形成原钻井液（钻井液原料组成：由原油与添加剂组成，见图1），油基钻井液（原钻井液）体系原钻井液原油钻井液中所含的水占60-70%，钻井液原油钻井液中所含的原油占20-30%。

在这种体系中，钻井液原油的最终用途通常取决于地质勘探结果和钻井目的。

按作用形式分类：第一种是循环钻井液，钻井液沿井筒的全过程中从地表到地下深处的一种连续循环流动的液体，它把从钻头切削下来的岩屑悬浮在流动的钻井液中，携带岩屑返出地表。

第二种是钻井液循环，它是指利用钻井液循环泵，强迫循环钻井液，使钻井液在钻头和井底钻具之间循环流动。

循环方式可分为强制循环、自然循环、混合循环等。

强制循环是用外部动力钻机或潜水电泵强迫钻井液循环，主要适用于一般地层；自然循环则靠重力流动，适用于一些松散易坍塌地层；混合循环是把强制循环与自然循环结合起来，既保持强制循环的优点又利用自然循环的特点，钻井液的循环方式多样化。

第三种是混合泥浆，它是指钻井液和泥浆组成的混合物。

钻井液工艺学

钻井液工艺学钻井液工艺学，作为石油工程的一门学科，研究的是关于钻井液的性质、配方和使用等方面的知识和技术。

钻井液是在钻井过程中用于冷却、润滑、清洁井底、钻杆和工具的一种特殊液体。

它不仅对保持井眼稳定、减小地层损失、控制井底压力等具有重要作用，还能提供钻井过程中的必要信息。

钻井液的基本构成包括基础液体、增稠剂、胶凝剂、扩展剂、润滑剂和防腐剂等。

基础液体通常是水、油和乳化液，根据钻井的不同条件和要求选择不同的基础液体。

增稠剂和胶凝剂主要用于调整钻井液的粘度和流变性能，以提高井壁稳定性和增加堵漏效果。

扩展剂可用于调整钻井液的密度和降低液相黏度。

润滑剂主要用于减小钻杆和井壁之间的摩擦，降低钻具的损耗。

防腐剂一方面可用于保护钻杆和钻具，防止腐蚀；另一方面，还可用于控制钻井液中的微生物和细菌的繁殖，以保持钻井液的稳定性和性能。

钻井液工艺学研究的一项重要内容是钻井液的处理和回收利用。

钻井液在钻井过程中会受到井底状况、岩心性质和钻井液配方等因素的影响，导致钻井液中含有大量固体颗粒、悬浮物和化学物质。

这些杂质会降低钻井液的性能和使用寿命。

因此，钻井液需要经过一系列的处理步骤，包括固液分离、溶液处理和再循环等，以保持钻井液的稳定性和性能。

此外，钻井液工艺学还研究了钻井液的性能评价和监测方法。

通过对钻井液中各种物理化学参数的测试和分析，可以有效评估钻井液的质量和性能。

常用的测试方法包括密度、黏度、滤失、PH值、悬浮物含量、饱和度等。

这些测试参数能够反映钻井液的流变性能、稳定性能和过滤性能等关键指标。

综上所述，钻井液工艺学作为石油工程领域的一门学科，研究的是钻井液的性质、配方和使用等方面的知识和技术。

它在钻井过程中起着至关重要的作用，不仅对提高钻井效率和井下作业安全具有重要意义，还能为油气勘探和开发提供技术支持和经济效益。

钻井液工艺学是石油工程中的重要学科，它的研究对象是钻井液，也称为钻井泥浆。

钻井液在钻井作业中的应用非常广泛，不仅可以提供冷却、润滑和清洁井底的功能，还可以控制井底压力，保持井眼稳定。

钻井液

钻井液（泥浆）工艺学第一章钻井液功用无论在石油钻探还是在岩心钻探中，要保证优质快速钻进，正确的选择、使用钻井液十分的重要，因此钻井液被称为钻进过程的血液。

其功用有以下几点： 1、清洗孔底，悬浮和携带岩粉。

例如：利用钻井液的触变性，将岩粉悬浮起来，可以防止岩粉迅速沉淀造成埋钻事故。

2、冷却钻头，提高钻头的使用寿命。

例如：金刚石钻进，其钻头温度可以升到300度以上，如果得不到及时的冷却，就会造成烧钻（即金刚石的碳化）。

3、润滑钻头和钻具，减弱钻具的振动。

例如：在高速钻进的金刚石钻进中，加入润滑剂的乳化冲洗液，可以减小钻头与孔底岩石、钻杆与孔壁间的摩擦阻力和有效地减弱钻具高速回转时的振动及减轻钻机等动力机的荷载，使钻头平稳工作。

4、形成泥皮，保护孔壁。

例如：钙处理剂泥浆对水敏性地层有抑制作用，有效地防止孔壁的膨胀和坍塌。

5、在反循环钻进中，输送岩心。

6、在采用涡轮钻、螺杆钻及冲击回转钻进中，起传递动力的工作介质。

第二章钻井液的性能按照API 推荐的钻井液性能指标，包括：密度、漏斗粘度、塑性粘度（视粘度）、动切力、静切力、API 滤失量、HTHP 滤失量、PH 值、含砂量、固相含量、膨润土含量、和各种离子的质量浓度等。

1、粘土的选择：含蒙脱石的粘土、海泡石抗盐粘土。

粘土的性质：粘土因晶格取代而带负电，因内外表面都能进行水化及阳离子交换容量高故而水化膨胀性强。

2、粘土的扩散双电子层理论：粘土溶于水中，吸附的阳离子便解离，向外扩散，结果形成胶粒带负电的扩散双电层。

3、粘土-水胶体分散体系的稳定性与聚结：1) 稳定性包括动力稳定性和聚结稳定性。

其中影响动力稳定性因素主要有：颗粒半径、介质粘度；影响聚结稳定性的因素是分散介质的电解质浓度与价态。

2) 缩小颗粒半径和增加介质粘度可以提高动力稳定性；降低电解质浓度和价数可以提高聚结稳定性。

4、钻井液的流变性：在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性。

《钻井液工艺学(修订版)》(鄢捷年)第一章绪论

✓ 特点：不分散、低固相、钻速高。 ✓ 问题：仍有固相，固控设备跟不上，优势发挥不出来。
第一章绪论
• 1.3 钻井液发展简史
（6）无固相阶段：
✓ 为进一步消除固相影响而设计无固相泥浆 ✓ 特点：使用完全絮凝剂，固相<1%,钻速快 ✓ 这是泥浆技术发展的必然趋势，目前正在研究。
（7）油基泥浆和气基泥浆。
✓ 优点：开始使用简单处理剂，粘土分散，稳定性增强。 ✓ 问题：受化学污染严重。
（4）粗分散泥浆阶段：1942——1965
✓ 优点：抑制性强、抗化学污染、流动性好。 ✓ 问题：颗粒粗、固相含量高、影响钻速。
第一章绪论
• 1.3 钻井液发展简史
（5）不分散低固相泥浆阶段：60年代末
✓ 此时人们已经认识到固相是影响机械钻速的主要原因，人们已经研制成功PAM并发现优质土，为不分散低固相泥浆的形成打了基础。
要求泥浆：具有剪切稀释性，η∞要低。
第一章绪论
• 1.1 钻井液的作用 • 三、钻井液的功能
6、保护油层
✓ 泥浆可以损害油层，但也能保护油层，关键是如何选好配好钻井液。
要求泥浆：配伍性好，抑制性强，具有屏蔽作用。
第一章绪论
• 1.1 钻井液的作用 • 三、钻井液的功能
7、地质录井
第一章绪论
• 1.1 钻井液的作用 • 三、钻井液的功能
3、稳定井壁
✓ 井壁稳定、井眼规则是优质快速钻井的先决条件 » 力学不稳定：受力不平衡
✓ 井壁稳定 »化学不稳定：水化膨胀
要求泥浆：比重适当，抑制性强，形成致密泥饼。
第一章绪论
• 1.1 钻井液的作用 • 三、钻井液的功能
4、平衡地层压力事例：重庆开县12.23井喷事故过程