钻井液和完井液化学—第一章 钻井液概论
钻井液与完井液1
钻井液密度
– 平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受地层流 体的污染；
– 平衡地层压力，保持井壁稳定，防止井塌； – 实现近平衡钻井技术，减少压持效应，提高机械钻
速； – 合理选择打开油气层的钻井液密度，减少钻井液对 产层的伤害。 • 用比重秤测定。
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钻井液的含砂量
– 定义:钻井液中不能通过200目筛的固相的体 积占钻井液体积的百分数。一般要求小于0.5 ％。
主要解决问题： 快速钻井 保护油气层
典型技术： 不分散低固相钻井液 气体钻井 保护油气层的完井液 合成基钻井液 抗高温钻井液
28
国内钻井液技术发展特点
• 同样经历了这些阶段，但滞后一定时间; • 水基体系的研究应用比油基体系多; • 深井水基钻井液、防塌钻井液、聚合物钻井液理论较成
熟； • 成功研制了一些钻井液处理剂，如FA367, XY27, SMP,
广义完井液 —— 一切与产层接触的流体（各种盐水、 聚合物溶液、钻井液、泡沫等）。
狭义完井液 —— 钻开油气层的钻井液（钻开液）。 (completion fluid)
4
第二节、 钻井液的组成、类型及性能
1. 钻井液的组成 主要由水、粘土和添加剂组成的体系 分散介质+分散相+化学处理剂 连续相+不连续相 液相+固相+化学处理剂
用组分表示的配方为： 5%膨润土浆+1%处理剂
配方表示的特点： • 用W/V百分数表示组分。 • 不考虑处理剂的体积。
7
钻井液的组成示例
8
2. 钻井液的分类 分类方法多
通常根据分散介质分为四大类：
水基钻井液（Water-Base Drilling Fluids） 油基钻井液（Oil-Base Drilling Fluids） 气态钻井液（Gas-Base Drilling Fluids） 合成基钻井液(Synthetic-Base Drilling Fluids)
第一章钻井液
（二）钻井液的流变性能
粘度和切力随流速变化的性能。包括静切力、动切力、表观粘度、塑 性粘度、流性指数、稠度系数等参数。
（三）钻井液的造壁性能及滤失量
1、滤失和造壁过程
钻井液中的液体(刚开始也有钻井液)在压差的作用下向地层内渗
滤的过程称为钻井液的滤失。 钻井液中的固相颗粒附着在井壁上形成滤饼的过程称为造壁过程。
（二）防塌措施
1．钻井液中加入K+、NH+4等无机阳离子
（1） K+的固定作用
K+进入晶层之间并嵌入到相邻两层硅氧四面体氧原子组成的六角环中， 把带负电荷的粘土晶片紧紧联结在一起，阻止水化膨胀。 •
• • •
（2） K+的水化较弱，抑制粘土水化膨胀。
K+离子的未水化直径（0.266nm）比Na+离子未水化直径
2、几种不同的滤失情况
（1） 瞬时滤失
在钻头破碎岩石形成新的井眼而滤饼尚未形成的一段时间内，钻 井液迅速向地层渗滤，此时的滤失称为瞬时滤失。瞬时滤失量有利 于提高钻速，但严重损害油气层。
（2） 动滤失
在已形成的井眼内，随着钻井液的渗滤，在井壁上形成一层滤 饼，并不断增厚、密实。同时，形成的滤饼又受到钻井液的冲刷和 钻柱的碰撞、刮挤而遭到破坏。最终，滤饼形成速度等于破坏速度
通过静电引力或者化学键合力，将微粒桥接到地层表面，增强对粘土 微粒的束缚力。
3．储层内粘土水化膨胀引起孔喉堵塞
预防措施:
（1）减少入井流体的滤夫量，提高滤液的矿化度（提高滤液的抑制性） （2）粘土防膨剂，防膨机理分为三大类： 减小粘土表面负电性： 盐（KCl、NH4Cl）、阳离子聚合物、阳离子型表面活性剂； 使粘土表面羟基化： 变粘土表面为亲油性和增强晶层间联结。羟基氯代硅 烷等。 转变粘土矿物类型： 如硅酸钾、氢氧化钾等可将蒙脱石转化为非膨胀型钾硅铝酸盐。
钻井液基础知识解析
第二部分、钻井液性能及调整
（3）钻井液密度的测试 钻井液比重称（钻井液密度计）
现场最常用密度计
1-称杆；2-主刀口；3-泥浆杯；4-杯盖；5-校 正筒；6-游码； 7-底座；8-主刀垫；9-档壁
钻井液基本性能:
密
度：比重计
抑 制 性: PH﹑矿化度、防侵污、防塌等
滤失造壁性: 滤失量、泥饼性能等
流 变 性: 粘度、切力等
固 相 含量：
含 砂 量：
钻井液特殊性能:
高温高压性能、乳化稳定性、润滑性等。
第二部分、钻井液性能及调整
1、钻井液密度
（1）定义：单位体积钻井液的质量。 g/cm3 （进出口泥浆密度差≤0.02 g/cm3 ） t/m3
酸溶性 酸溶
铁矿粉 钛铁矿粉 方铅矿
Fe2O3 TiO2.Fe2O3
PbS
4.9-5.3 4.5-5.1 7.4-7.7
酸溶 酸溶 酸溶
第二部分、钻井液性能及调整
钻井常用可溶性盐类加重材料
水溶性盐
KCl NaCl CaCl2 CaBr2 ZnBr2
饱和盐水密度 g/cm3
1.16(20℃) 1.20 (20℃) 1.40 (60℃) 1.80 (10℃) 2.3 0(40℃)
第二部分、钻井液性能及调整
（5）滤失量的调节 滤失量的调节通常采用在钻井液中加入降滤失剂的方式进行。
（6）常用滤失量调节剂 ①羧甲基纤维素钠盐（Na－CMC，CMC）； ②水解聚丙烯腈盐类（Na－HPAN、Ca－HPAN、NH4－HPAN）； ③腐植酸类（NaHm、Na－NHm、CrHm、SH23、SH24）；
《钻井液与完井液》课件
contents
目录
• 钻井液概述 • 钻井液的类型与选择 • 完井液概述 • 完井液的类型与选择 • 钻井液与完井液的应用案例 • 钻井液与完井液的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
钻井液概述
钻井液的定义
01
钻井液：在钻井过程中，用来循 环、悬浮、携带岩屑和稳定井壁 的循环流体。
环保法规与标准
遵守国内外相关环保法规和标准，确保钻井 液与完井液的环保合规性。
废弃物处理
采用适当的废弃物处理技术，如固液分离、 油水分离等，以减少对环境的污染。
生物降解性
研究和发展钻井液与完井液的生物降解性， 降低其对生态系统的长期影响。
循环利用技术
推广钻井液与完井液的循环利用技术，减少 资源浪费和环境污染。
至地面。
稳定井壁
钻井液在井壁上形成一层滤饼 ，保持井壁稳定，防止井壁坍 塌。
冷却钻头
通过循环带走钻头产生的热量 ，延长钻头使用寿命。
传递能量
作为循环流体，传递水力能量 ，如泵压和排量。
02
CATALOGUE
钻井液的类型与选择
常用钻井液类型
水基钻井液
以水为分散介质，加入 各种处理剂，用于钻进
淡水钻井。
总结词
提高采收率与储层保护
详细描述
某气田在完井过程中，采用了具有高 渗透性和储层保护能力的完井液，显 著提高了采收率，并有效保护了储层 ，延长了气田开采寿命。
案例三：复杂地层钻井液与完井液联合应用
总结词
应对复杂地层挑战
VS
详细描述
在某复杂地层的钻井和完井作业中，通过 联合应用钻井液和完井液，有效应对了地 层复杂多变带来的挑战，确保了钻井和完 井作业的顺利进行。同时，采用适当的钻 井液和完井液配方，对于提高油气勘探开 发效率具有重要意义。
钻井液与完井液
第一章1钻井液：油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。
钻井液又称做钻井泥浆（Drilling Muds），或简称为泥浆(Muds)2完井液：在油气井完井作业过程中所使用的工作液统称为完井液，这些作业包括钻开油层、下套管、射孔、防砂、试油、增产措施和修井等。
因此从广义上讲，从钻开油层到采油及各种增产措施过程中的每一个作业环节，所使用的与产层接触的各种工作液体系统称为完井液。
3钻井液的功能: 1．携带和悬浮岩屑(这是钻井液首要和最基本的功用)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．获取井下信息6。
保护油气层4钻井液类型：1.分散钻井液2．钙处理钻井液3．盐水钻井液4．饱和盐水钻井液5．聚合物钻井液6．钾基聚合物钻井液7．油基钻井油8．合成基钻井液9．气体型钻并流体10．保护油气田钻井液。
5钻井液的常规性能：密度、漏斗粘度、塑性粘度、动切力、静切力、API滤失量、HTHP滤失量、pH值、碱度、含砂量、固相含量、膨润土含量、滤液中各种离子的质量浓度6钻井液密度的调节方法：加重钻井液密度方法：加重材料是提高钻井液密度最常用的方法。
在加重前，应调整好钻井液的各种性能，特别要严格控制低密度固相的含量。
一般情况下，所需钻井液密度越高，加重前钻井液固含及粘度、切力应控制得越低。
可溶性无机盐也是提高密度常用方法。
如保护油气层清洁盐水钻井液，通过加入NaCl，可将钻井液密度提高至1.20 g/cm3左右。
降低钻井液密度方法：为实现平衡压力钻井或欠平衡压力钻井，通常降低密度的方法有以下几种：(1)清除无用固相: 最主要的方法用机械和化学絮凝的方法清除无用固相，降低钻井液的固相含量。
(2)加水稀释:但往往会增加处理剂用量和钻井液费用。
(3)混油:但有时会影响地质录井和测井解释。
(4)充气:钻低压油气层时可选用充气钻井液等。
8钻井液的固相含量：钻井液固相含量通常用钻井液中全部固相的体积占钻井液总体积的百分数来表示，固相含量的高低以及这些固相颗粒的类型、尺寸和性质均对钻井时的井下安全、钻井速度及油气层损害程度等有直接的影响。
钻井与完井液主要内容
钻井与完井液主要内容第一章绪论一、钻井液的主要作用1. 清洗孔底，携带和悬浮岩屑冲洗液清洗孔底和携带岩屑的能力，决定于送入孔内的冲洗液量及冲洗液的性能指标，其次也与钻具和钻头的结构有关。
冲洗液的携带和悬浮岩屑的能力--切力和粘度；有效携带岩屑的前提下可降低冲洗液的上返速度。
泥浆悬浮岩屑的能力主要取决于泥浆的静切力值。
2、冷却钻头冷却钻头的效果，取决于单位时间流经孔底的冲洗液量和冲洗介质的热容量和粘度。
水的粘度低，热容量大，冷却能力强。
空气的粘度低，热容量小，需要较大的流量，才能有效地冷却钻头。
泥浆的粘度大，流速低，冷却能力不如清水3、润滑钻具和钻头冲洗液的润滑效果，取决于在钻具和孔壁岩石表面形成的润滑膜的强度。
润滑膜的强度取决于使用的冲洗液类型和往冲洗液中添加的添加剂的种类和数量。
乳状液，表面活性剂溶液，乳化泥浆和油基泥浆的润滑性能远高于空气、清水和普通的水基泥浆。
表面活性剂的添加，可提高冲洗液的润滑性能。
4. 保护孔壁复杂地层：松散、破碎、坍塌、遇水膨胀等岩层维护孔壁的影响因素：冲洗液类型、冲洗液的性能参数、在环空中的流态。
矿化度高的聚合物泥浆，具有较好的抑制孔壁的效应，特别是含钾的聚合物泥浆。
油基泥浆具有最强的抑制孔壁的能力。
复杂地层钻进时，维护孔壁是能否持续钻进的关键。
二、钻井液类型泥浆：概念：粘土分散在液体（水或油）中形成的分散体系，水基泥浆，油基泥浆。
性能：比重；粘度和切力；失水量。
可在较大范围内调节，可适应不同地层的要求；对钻头、牙轮轴承、钻具和套管有一定的润滑作用，可减少其磨损。
适用：风化、破碎、松散和遇水失稳地层（复杂地层）。
石油和天然气钻井几乎都是在沉积岩中钻进，冲洗液主要使用泥浆。
泥浆称为石油钻井的“血液”。
固体矿床勘探钻进，泥浆是对付复杂地层的主要手段。
乳状液概念：液体（油或水）分散在另一种液体（水或油）中形成的稳定的分散体系。
分为：水包油乳状液、油包水乳状液。
使小口径金刚石钻进的钻进速度和钻进深度大幅度地提高。
常用钻井液完井液技术
（2）1926年，开始使用膨润土作为悬浮剂；
（3）1930年，研制出最早的泥浆处理剂 — 丹 宁酸钠； （4）1931～1937年，研制出泥浆测量仪器； （5）1944～1945年，Na-CMC（钠羧甲基纤 维素）降 滤失剂； （6）1955年，FCLS（铁铬木质素磺酸盐）作 为稀释剂，开始应用于钻井液中； （7）从60年代开始，石灰钻井液、石膏钻井 液和氯化钙钻井液等粗分散体系开始广泛使用。
七、油包水乳化钻井液
基本组成：柴油、有机土、乳化剂、辅乳化剂、 氯化钙、水等 特点：能有效抑制泥页岩水化膨胀与盐膏的溶 解，具有良好的润滑性和热稳定性。 适用范围：高难度深井、超深井、水平井、大 位移井，水基钻井液难以对付的强水敏性泥页 岩地层、大段含盐膏地层等。
油包水乳化钻井液
典型配方：750920 l/m3 柴油（010号） + 80250 l/m3 CaCl2水溶液（CaCl2浓度 500 g/l）+ 2035 kg/m3 油酸 + 2040 kg/m3环烷酸酰胺 + 2025 kg/m3烷基苯 磺酸钙 + 2030 kg/m3有机土 + 1550 kg/m3 CaO + 重晶石
四、钻井液常规性能
按照API推荐的钻井液性能测试标准，钻井液常规 性能包括： 1、钻井液密度。 2、钻井液漏斗粘度。 3、钻井液塑性粘度。 4、钻井液动切力。 5、钻井液静切力。 6、钻井液API滤失量。
7、钻井液HTHP滤失量。 8、钻井液pH值。 9、钻井液碱度。 10、钻井液含砂量。 11、钻井液固相含量。 12、钻井液膨润土含量。 13、钻井液滤液中各种离子的浓度等。
二、聚磺钻井液体系 基本组成：高分子量聚合物（包括阴、 阳、两性离子聚合物）、中分子量聚合 物降滤失剂、磺化酚醛树脂类产品和沥 青类产品等。 特点：具有很强的抑制性、良好的造壁 性、封堵能力、流变性和热稳定性，以 及低的HTHP滤失量。
《钻井液与完井液》课件
2
操作流程
- 钻井液处理
- 完井液处理
总结
钻井液与完井液在石油钻采过程中起着关键的作用。深入了解它们的定义、成分和性能对于确保钻井和完井作 业的顺利进行至关重要。
《钻井液与完井液》PPT 课件
本课件将介绍钻井液与完井液的定义、作用以及性能特点，帮助您更好地理 解这一重要的领域。
钻井液与完井液
简介
钻井液的定义和作用
钻井液是在钻井作业中用于冷却、润滑和稳定井 壁的液体。它还能排除地层中的岩屑，维持井眼 稳定。
完井液的定义和作用
完井液是在井口 进行完井作业时用于帮助封隔 井眼、增强地层压裂等工艺的液体。
钻井液
钻井液种类
- 水基钻井液 - 高密度钻井液 - 气体钻井液
钻井液成分
- 基础液体 - 悬浮剂 - 沉淀剂
钻井液性能
- 密度 - 粘度 - pH值
完井液井液成分
- 基础液体 - 砂粒 - 流动剂
完井液性能
- 密度 - 粘度 - pH值
钻完工程
1
钻完工程定义
钻完工程指的是从钻井开始到完井结束的整个工程过程。
钻井液与完井液
常用符号：τ
定 义： τ= F/A = 液层单位面积上的剪切力。
意 义： τ越大，液流各层所受的作用力越大；反之，
越小。剪切应力
内摩擦力
单 位： τ= F/A = dyn/cm2；Pa。
1Pa =1N/m2= 10dyn/cm2
4
流变曲线 Consistency Curve 定 义：速梯与切应力关系曲线。 表示方法：三种表示法。
流变模型：τ1/2 = τc1/2 + η1/2 γ1/2
r1/2
流变曲线：
γ1/2~ τ1/2 作图，为一条直线。
γ ~τ作图，为直线与曲线之和。
模式讨论 τ1/2 = τc1/2 + η1/2 γ1/2 γ 0， τ τc 能够反映多数钻井液具有内
部结构情况。
0
τ
1/2 c
r
γ ，η 能够反映多数钻井液的剪切
粘剂。 降τo—— 冲稀、加降粘剂拆结构。
27
二、钻井液的粘度
1. 有效粘度（视粘度） 定义： η= τ/ γ 意义：钻井液作层流流动时，有效粘度等于以下四部分内摩擦力的微
观统计结果： 固 ~ 固颗粒间内摩擦阻力； 固 ~ 液相分子间内摩擦阻力； 液 ~ 液分子间内摩擦阻力； 固相结构 ~ 液相分子间内摩擦阻力；
终切力 =2初切力，属于良好型触变体。
终切力 =5初切力，属于递增型触变体。此时，会造成泵压过高，易 压漏地层。
（2） 影响井内液柱压力激动（阅读）。
25
2. 动切应力τ0（YP）
定义：钻井液开始作层流流动时，必须要的最小剪切应 力。
实质：层流流动时，流体内部结构一部分被拆散，另一 部分重新恢复。当拆散 与恢复速度相等时，保留 的那部分内部结构所产生的剪切阻力。
钻井液和完井液化学钻井液概论学习教案
第十二页，共49页。
钻井液的类型(lèixíng)
5．聚合物钻井液 (Polymer Drillig Fluids) 聚合物钻井液是以某些具有絮凝和包被作用
(zuòyòng)的高分子聚合物作为主处理剂的水基钻井液 。这些聚合物可使钻井液中各种固相颗粒保持在较微 细其颗主粒要(z状hǔy态ào)优。点表现在：
(3)混 油:但有时会影响(yǐngxiǎng)地质录井和测井解释。
(4)充
气:钻低压油气层时可选用充气钻井液等。
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钻井液的性能(xìngnéng)及测 试
钻井液的流变性
钻井液的流变性(Rheological Properties of Drilling F1uids)是指钻井 液流动和变形(biàn xíng)的特性。
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第二十二页，共49页。
钻井液的性能(xìngnéng)及测 试
钻井液密度调节(tiáojié) 方加法重钻井液密度方法：
加重材料是提高钻井液密度最常用的方法。在加重前， 应调整好钻井液的各种性能，特别要严格控制低密度固相 的含量。一般情况下，所需钻井液密度越高，加重前钻井 液固含及粘度、切力应控制得越低。可溶性无机盐也是提 高密度常用方法。如保护油气(yóuqì)层清洁盐水钻井液， 通过加入NaCl，可将钻井液密度提高至1.20 g/cm3左右。
该特性通常是由不同的流变模式及其参数来表征的，最常用的流 变模式为宾汉和幂律模式。其中宾汉模式的参数为塑性粘度(PV)和 动切力(YP)；幂律模式的参数为流性指数和稠度系数。此外，漏斗 粘度、表现粘度和静切力等也是钻井浓的重要流变参数。由于钻井 液的流变性与携岩、井壁稳定、提高机械钻速和环空水力参数计算 (jìsuàn)等一系列钻井工作密切相关，因此它是钻井液最重要的性能 之一。有关内容将在第三章中作详细讨论。
(完整word版)第1章钻井液完井液化学
第1章钻井液完井液化学1。
1粘土胶体化学基础 (3)1。
1.1粘土矿物的基本构造单元 (3)1.1.2高岭石 (4)1。
1。
3叶腊石、蒙脱石、伊利石 (4)1。
1。
4粘土—水界面双电层 (6)1。
1.5粘土的水化作用 (8)1.1.6粘土—水悬浮体的稳定性 (10)1。
1.7凝胶 (12)1.2钻井液的性能 (13)1。
2.1钻井液密度 (13)1.2.2钻井液的流变性 (14)1.2.3钻井液的滤失性 (17)1.2.4钻井液的润滑性能 (20)1。
2。
5钻井液的PH值与碱度 (23)1.2。
6钻井液的抑制性 (25)1.3泥浆处理剂及其作用原理 (26)1。
3。
1无机处理剂 (26)1.3.2有机降粘剂 (28)1。
3.3有机降失水剂 (31)1.3。
4增粘剂 (36)1.3.5油层保护剂 (36)1。
3.6表面活性剂 (37)1.4常用的钻井液体系 (42)1。
4。
1分散性钻井液 (42)1.4.2无机盐抑制性钻井液 (46)1。
4。
3聚合物钻井液体系 (51)1。
5完井洗井液及腐蚀 (57)1.5。
1钻井液对油气层的不良影响 (57)1.5。
2钻开油气层的洗井液 (58)1。
5.3封闭液 (59)1.6高温对钻井液性能的影响 (61)1。
6。
1高温水基泥浆的主要特点 (62)1。
6。
2高温对泥浆中粘土的作用 (65)1.6.3高温对处理剂及其作用效能的影响 (70)参考文献 (74)钻井液完井液化学是研究钻井液及完井液的配制、组成、性能、维护以及相关化学反应的学科，涉及到粘土矿物学、表面化学、高分子材料、石油工程等相关学科，它是一门涉及多个领域的边缘科学、实验科学、工程科学.钻井液是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。
钻井液又称为钻井泥浆，或简称泥浆.钻井液的循环是通过泥浆泵来完成的.从泥浆泵排出的高压钻井液通过地面高压管汇、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻挺到钻头，从钻头喷嘴喷出，以清洗井底并携带岩屑，然后再沿着钻杆与井壁(或套管)形成的环形空间向上流动，在达到地面后经排出管线流入泥浆池，经各种固控设备进行处理后返回上水池，最后进入泥浆泵循环使用.钻井液的种类很多，分类也很复杂,通常把钻井液分为水基泥浆和油基泥浆两大类。
01 钻井液概述 功能 组成和类型
钻井液的性能要求 (Properties )
1）悬浮和携岩 2）保护井壁，防止垮塌 保护井壁， 平衡地层压力， 3 ） 平衡地层压力 ， 防止 井喷 4）传递水功率，清洗底 传递水功率， 5）冷却和清洗钻头 6）传递井下信息
─ 要求有足够的粘滞性和密度； 要求有足够的粘滞性和密度； 要求有足够的密度、良好的造壁性、 ─ 要求有足够的密度、良好的造壁性、 以及适当的化学性能； 以及适当的化学性能； 要求有适当的密度； ─ 要求有适当的密度； ─ 要求有较低的流动阻力(流变性)； 要求有较低的流动阻力(流变性) 要求有较好的散热性能； ─ 要求有较好的散热性能； ─ 要求与地层岩石或流体有较好的相容 性。
最早的钻井工艺 — 顿钻 软化地层、 泥浆的作用 — 软化地层、携带岩屑
初期的钻井液是由简单的泥土和水组成，俗称“泥浆” 初期的钻井液是由简单的泥土和水组成，俗称“泥浆”， 泥浆”就成为钻井液沿用至今的代名词。 “泥浆”就成为钻井液沿用至今的代名词。
钻井液(DRILLING 钻井液(DRILLING FLUIDS) 钻井过程中在钻具管内和钻具与井壁 的环形空间中流动的一种工作液。 的环形空间中流动的一种工作液。 有钻井的血液之称。 有钻井的血液之称。 最初常用粘土和水配制而成， 最初常用粘土和水配制而成，故又称 泥浆” Mud） “泥浆”（Mud）。
水（淡水、盐水、饱和盐水等） 分散介质油（轻质油等） 气体（空气、氮气、天然气等）
膨润土（钠、钙膨润土 ，有机土，抗盐土等） 分散相 加重材料（重晶石，铁 矿粉等） 水，气，油
二、钻井液的组成和类型
1、钻井液的组成 处理剂： 各种维护分散体系稳定和调整体系 处理剂 ： 性能的化学处理剂。 性能的化学处理剂。
《钻井液完井液化学》课件
油类物质
柴油
作为燃料提供能量，同时也可以作为润滑剂和加重剂。
油基处理剂
如油酸、脂肪酸等，用于提高钻井液的润滑性和稳定性。
聚合物
高分子聚合物
如聚丙烯酰胺、聚合物硅酸盐等，用于提高钻井液的粘度、 切力和稳定性。
生物聚合物
如淀粉、纤维素等，用于提高钻井液的粘度和稳定性，同时 可生物降解。
03
钻井液完井液的物理化学性质
04
钻井液完井液的性能评价
静切力评价
静切力
是指钻井液在静止状态下，受到外力作用时抵抗剪切的内部摩擦力。静切力是评价钻井液完井液性能 的重要指标之一，它能够反映钻井液的悬浮能力和稳定性。
静切力评价方法
通过测量钻井液在不同剪切速率下的剪切应力和粘度，绘制出剪切应力与剪切速率的关系曲线，从而 评估钻井液的静切力性能。
滤失性评价方法
通过测量钻井液在不同压力和温度下的滤失量和滤饼厚度，从而评估钻井液的滤失性。
05
钻井液完井液的配制与维护
配制方法与步骤
调整优化
根据性能检测结果，对钻井液完井液的配 方或配制参数进行调整优化，以提高其性 能。
配制方法
根据钻井液完井液的配方，按照规定的比 例混合各种原材料，确保配制出的钻井液 完井液符合性能要求。
润滑性
是指钻井液在钻进过程中对钻具和岩石表面 的润滑能力。润滑性是评价钻井液完井液性 能的重要指标之一，它能够降低钻进过程中 的摩擦阻力，提高钻进效率。
润滑性评价方法
通过测量钻井液在不同压力和温度下的摩擦 系数和润滑系数，从而评估钻井液的润滑性
。
滤失性评价
滤失性
是指钻井液在压力作用下通过滤饼时滤失量的多少。滤失性是评价钻井液完井液性能的 重要指标之一，它能够反映钻井液的封堵能力和保护油气层的能力。
钻井液概述—钻井液的组成和分类
任务一：
钻井液的组成和分类
课程名称：泥浆材料检测与应用
知识点 01 知识点 02 知识点 03
钻井液的定义和组成 分散体系的分01 钻井液的组成和分类
知识点 1 钻井液的定义和组成
钻井液,又称泥浆或钻井泥浆，是石 油钻井的“血液”。 在油气钻井过程中，以其多种功能满
足钻井工作需要的各种循环流体的总称。
一、钻井液的组成：
钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组 成。液相可以是水（淡水、盐水）、油（原 油、柴油）或乳状液（混油乳状液和反相乳 状液）。固相包括有用固相（膨润土、加重 材料）和无用固相（岩屑）。
项目一：钻井液概述
任务 01 钻井液的组成和分类
知识点 2 分散体系的分类
胶； 互不相溶液体组成的液-液溶胶，例如牛奶、原油等乳状
液； 液体和气体组成的液-气溶胶，例如泡沫。
➢固溶胶 包括固-固溶胶，例如有色玻璃，不完全互溶的合金；固-
液溶胶，例如珍珠、某些宝石； 固-气溶胶，例如泡沫塑料、沸石分子筛。
➢气溶胶 气-固溶胶，例如烟、含尘的空气； 气-液溶胶，例如雾、云。
（3）盐水钻井液和饱和盐水钻井液
盐水钻井液是用盐水（或海水）配制而成的。 含盐量从1%（Cl-质量浓度为6000mg/L）直至饱和 （Cl-质量浓度为189000mg/L）之间均属此种类型。
特点：对黏土具有较强抑制性
饱和盐水钻井液是指钻井液中NaCl含量达到饱 和时的盐水钻井液体系。它可以用饱和盐水配成， 或可先配成钻井液再加盐至饱和。可作为完井液或 修井液。
（8）合成基钻井液
合成基钻井液是以人工合成的有机化合物作为 连续相，盐水作为分散相，并含有乳化剂、降滤失 剂、流型改进剂的一类新型钻井液。有机物为无毒 并且能够生物降解的非水溶性有机物。
钻井液完井液化学5
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• 3.什么叫粘土的阳离子交换容量？其大小与水化性能有 何关系？与钻井液性能、井壁稳定性又有何关系？
– 粘土的阳离子交换容量是指在分散介质pH为7的条件下，粘土 所能交换下来的阳离子总量。 – 一般来说，阳离子交换容量大的粘土矿物水化能力强。 – 地层中的粘土矿物如果阳离子交换容量大，易发生水化膨胀 ，造成井壁不稳定，可能引起井下事故。
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第二章、 粘土胶体化学基础
本章要求重点掌握内容： 本章要求重点掌握内容： 1. 几种粘土矿物的晶体构造及其特点。 几种粘土矿物的晶体构造及其特点。 2. 粘土水化机理。 粘土水化机理。 3. 扩散双电层理论和电解质对电动电势的 影响。 影响。 4. 胶体体系的基本概念。 胶体体系的基本概念。 5. 聚结稳定性和沉降稳定性概念及其影响 因素。 因素。
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4.使用API滤失量测定仪测得1min滤失量为4.5ml， 7.5min滤失量为12.6ml，试计算这种钻井液的瞬时 滤失量和API滤失量。
Vsp=4.5-(12.6-4.5)/(7.50.5-10.5)*10.5=-0.16(ml) V30=2(V7.5- Vsp)+ Vsp =2*(12.6+0.16)-0.16=25.36(ml)
本章要求重点掌握： 本章要求重点掌握： 1. 几种流型的概念和数学模型。 几种流型的概念和数学模型。 2. 流变参数的胶体化学性质。 流变参数的胶体化学性质。 3. 流变性测量原理和流变参数直读公式。 流变性测量原理和流变参数直读公式。 4. 钻井液流变性与钻井工程的关系。 钻井液流变性与钻井工程的关系。 5. 钻井液流变性能的调节与维护。 钻井液流变性能的调节与维护。
转速/r·min-1 刻度盘读数
600 52.3 400 38.8 300 32.8 200 25.5 100 18.5 80 16.5 60 14.0 40 11.5 20 10.0 6 8.2 3 7.5
1 第一节 钻井液概述
第一节钻井液概述一、钻井液的发展最初的钻井液就是清水。
但在钻进含泥岩的地层时，由于许多的泥质岩屑分散在水中而形成混浊的泥水，在当时就把钻井液又称为“泥浆”。
钻井液是钻井工程中的一个重要组成部分。
有“钻井血液”之称。
就定义而言，钻井液的定义为：钻井时用来清洗井底并把岩屑携带到地面，维持钻井操作正常进行的流体，又称为洗井液。
随着科学的发展，钻井液体系是在不断的发展和变化着的，钻井液体系基本上经历了五个发展阶段：①天然钻井液体系。
在约使用在1904~1921年间。
由于人们是使用清水造浆，不加任何的处理剂和化学处理，故一般不能很好的满足钻井的要求，在使用中经常出现事故。
②细分散钻井液体系。
大约用于1921~1946年间。
由于在该阶段人为的采用粘土来配制钻井液，同时还加入了一些化学的分散剂（如纯碱），使其充分的分散，从而大大的改善了钻井液的性能，基本上可以满足一般中深井的需要。
但是随着井深的增加，温度的升高，这种钻井液的性能就变的极不稳定，尤其是粘度和切力变化较大。
经过实践探索，人们发现认识到粘土在钻井液中分散的愈好，其受外界的影响就会愈大，性能的波动愈明显。
而经过无机盐处理的适度絮凝钻井液可以大大改善其不稳定性。
③粗分散钻井液体系。
用于1946~1973年间。
该段的特点就是使用了多种无机盐作抑制剂，并配合了各种耐盐的降粘剂。
从而大大地提高钻井液的耐温及抗各种侵污的能力。
从而减小了井下复杂情况的发生，使钻速有了一定的提高。
而进一步的研究发现，钻井液中所含的固相数量及其粘度的大小对钻速的影响很大。
④不分散低固相钻井液体系。
用于1966年以后。
本阶段主要是使用了“有机选择性絮凝剂”及“高分子聚合物抑制剂”（如“聚丙烯酰胺”及其衍生物）。
它们起了很好的“包被”作用，使岩屑在体系中不再分散，同时使用较为完备的固控设备可保持较低的固相含量（5%左右），从而大幅度提高了钻速。
⑤无固相钻井液体系。
用在1968年以后。
实践证明，钻井液中所含固相，尤其是粘土，不但是会阻碍钻速的提高，同时还会对产层造成较大的损害。
钻井液完井液化学1
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第三节、 钻井液工艺技术的发展
1 初步发展时期 —— 自然造浆阶段
1888 ~1928年
主要解决问题： 典型技术：
狭义完井液 —— 钻开油气层的钻井液（钻开液）。
(drill in fluid)
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第二节、
钻井液的组成、类型及性能
1. 钻井液的组成
分散介质+ 分散相+ 化学处理剂 连续相+不连续相 液相+ 固相+ 化学处理剂
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分散相与分散介质
分 散 相 —— 在多相分散体系中，被分散的物质。 分散介质 —— 分散相所在的连续介质。 分散体系——一种或多种分散相分散在分散介质中 所形成 的体系。 例如：钻井液中，粘土颗粒分散在水中: —— 粘土为分散相； —— 水为分散介质。
油基钻井液（Oil-Base Drilling Fluids）
气基钻井流体（Gas-Base Drilling Fluids）
合成基钻井液(Synthetic-Base Drilling Fluids)
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概论——钻井液的分类
液 体 气体
气－液混合物
水基 钻井液
油基 钻井液
合成基 钻井液
泡沫
（以气为主）
• 广义胶体：包括粗分散体系（悬浮体、乳状液、 泡沫）；溶胶；高分子真溶液；缔合胶体。
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几个基本概念
1. 相和相界面 相 —— 物质的物理化学性质都完全相同的均 匀部分。 如果体系中有两个或两个以上的相， 称为多相体系。