塔里木常用钻井液体系简介

塔里木常用钻井液体系简介
塔里木常用的钻井液体系主要以水基钻井液体系为主，油基钻井液只在少数几口井使用，一是为开发而进行的油基钻井液取心做业，二是用来解决极为严重的井下复杂情况，总的归纳起来大致有以下几种：不分散聚合物体系，分散型聚合物体系（即塔里木聚合物磺化体系），钾基（抑制性）钻井液体系，饱和盐水钻井液体系，正电胶钻井液体系，油基钻井液体系，”三低”正电胶钻井液体系。

1. 不分散聚合物钻井液体系
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聚合物处理的水基钻井液。

塔里木使用的不分散聚合物钻井液体系大致有三种；既多元聚合物体系，复合离子型聚合物体系，阳离子聚合物体系。

塔里木不分散聚合物钻井液体系特点：
（1）具有很强的抑制性。

通过使用足量的高分子聚合物作为
絮凝包被剂，实现强包被钻削，在钻削表面形成一层
光滑的保护膜，抑制钻削分散，使所钻出来的钻削基
本保持原状而不分散，以利于地面固控清除，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。

通过控制适当的板土含量，
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
够获得良好得泥饼质量。

（4）该体系以其良好的剪切稀释特性使得钻头水眼小，环空
粘度大，有利于喷射钻井，能使钻头水马力充分发挥，
钻速提高。

（5）低密度。

低固相有利于实现近平衡钻井，
（6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对地层所含粘土
矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。

2.配方(1).多元聚合物体系（2）.复合离子型聚合物
体系
材料名称加量材料名称
加量
扳土4% 扳土
4%
KPAM PMNK 80A51任意两种0.6-1% FA-367
0.4-0.6%
HPAN 0.15% XY-27
0.15% MAN101 0..1% JT-888
0.2-0.3
SAS 5.0% SAS
5.0
QS-2 2.0% QS-2
2.0%
RH-3D 0.4-0.6% RH-4
0.3-0.5%
RH-4 0.3-0.5% RH-3D
0.4-0.6 %
（3）阳离子聚合物体系
材料名称加量
扳土4%
SP-2 0.3-0.4%
CSW-1 0.1%
JT-888 0.2-0.3%
SAS 5.0%
QS-2 2.0%
RH-3 0.4-0.6%
RH-4 0.3-0.5%
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3.0千克/米），采用2种以上包被挤复配以达互补增效作用，突出强包被，抑制钻削分散，防止钻削粘聚，包被剂以胶液形式细水长流补充到井浆中。

（2）控制适当的坂含以获得良好的流变性及携砂，悬砂。

坂含最佳范围30-45克/升。

(3)使用磺化沥青2%和QS-2：2%改善和提高聚合物钻井液泥浆的泥饼质量（4）使用足量的RH-4和RH-3降低摩组，防泥包
（5）使用适量的HPAN，双聚胺盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配。

大小分子最佳比例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
P (g/cm3 ) 1.05-1.40 T ( s ) 45-55
PV ( mp.s) 18-30 YP (pa ) 7.5-10
GEL ( pa) 2-5/5-10 API.FL ( ml) 3.5-6.0
HTHP.FL (ml) MBT (g/l) 30-45
KF <0.1 PH 8-9.5
SAND (v%) <0.5 SOLID(V%)
Ca2+ (mg/l) <200
(5)使用环境
主要用于解决塔里木盆地钻遇巨厚地质年代较晚的第三系强胶性泥岩（粘土矿物以伊砾石为主，其次为绿泥石和高岭石及少量伊-蒙混层约4000米以上地层）
时所遇到的井眼缩小导致起下钻阻卡严重等复杂问题。

2.分散型聚合物体系（即塔里木聚合物磺化体系）
塔里木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处理剂配制而成的水基钻井液。

1.体系特点
1）具有良好的高温稳定性，抗温达180度以上，适用于深井。

超深井钻进。

2）使用磺化沥青类页岩抑制剂稳定硬脆性泥页岩，及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。

故具有一定的防塌
能力。

3）在进入产层前通过加入磺化沥青及QS-2运用屏蔽咱堵保护油层技术进行改造后具有良好的保护储层功能。

4）可容纳较多的固相，适合配制高密度的钻井液，密度可达到2.0克/厘米3以上。

5）含有大量的分散剂，故亚微固相颗粒含量可达70%以上，对机械钻速有一定影响。

6）可形成较致密的高质量的泥饼，护壁能力强。

2.配方
材料名称加量材料名称加量
扳土4%-6% FT-1 2-3%
KPAM 0.1-0.2% SAS 2-3%
PAC 0.1 % QS-2 2%
SMP-1 2% RH-3 0.4-0.6%
PSC 2.0 % RH-4 0.3-0.5%
SPNH 2.0% SMTFCLS）0.2-0.5%
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，增强体系抑制性，抑制泥页岩沿层理裂缝水化
分散。

2）使用磺化沥青FT-1填充，封堵，涂敷层里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，同时获的良好的高温稳定性。

4）使用SMT或FCLS控制流变性。

5）使用QS-2与磺化沥青中大量的可变性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，在沙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作用。

7）控制适当的坂含，以保证获得良好的流型和造壁性。

4.推荐性能
P (g/cm3 ) 1.15-2.00 T ( s ) 45-68
PV ( mp.s) 10-40 YP (pa ) 5-15 GELS ( pa) 3-10/8-15 API.FL ( ml)/CaKe（mm）<5.0/0.5-1.0
HTHP.FL (ml) <15 MBT (g/l) 25-50
KF <0.1 PH 10-11
SAND (v%) <0.5 SOLID(V%)
Ca2+ (mg/l) <200
5.使用环境.
1）可用于超过4000米的深井，井底温度达160-200度。

2）适用于各种密度的加重钻井液（最高密度达2.00克/厘米3）。

3)异常压力地层。

4)不宜用于钻纯膏盐岩层。

3.钾基（抑制性）钻井液体系
该体系是以聚合物的钾，铵盐及氯化钾为主处理剂配制而成的防塌钻井液。

它主要是用来对付含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
材料名称加量材料名称加量
扳土4%-6% KOH（NAOH）0.2-1.0%
KPAM 0.1-0.2% KPAN（NPAN）0.2-0.4 %
KCL 2.0-5.0 % KHAM（SMP）1.0-2.0% 以打
SPNH 1.0% RH-3 0.4-0.6%
QS-2 2.0 % RH-4 0.3-0.5%
SMT（FCLS）0.2-0.5%
3.技术关键
1).滤液中钾离子浓度不低于500毫克/升，才能发挥应有的防塌作用；在塔里木一般加量为2-5%。

2）使用高分子聚合物KPAM抑制泥页岩分散，剥落，保护井壁。

3）使用的降滤失剂及降粘剂最好也是各种小分子量的聚合物钾，铵盐，如K-HPAN，NH4-HPAN，KHAM，这样即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滤失量小于5毫升，尤其HTHP滤失量不能超过15毫升。

6）应控制好流变性降低激动压力，增加携岩能力，以便维持较低的返速，避免冲刷地层过剧而引起易坍塌地层剥落。

4.推荐性能
P (g/cm3 ) 1.15-2.00 T ( s ) 45-68
PV ( mp.s) 10-40 YP (pa ) 5-15 GELS ( pa) 3-10/8-15 API.FL ( ml)/CaKe（mm）<5.0/0.5-1.0
HTHP.FL (ml) <15 MBT (g/l) 25-50
KF <0.1 PH 8-10
SAND (v%) <0.5 SOLID(V%)
Ca2+ (mg/l) <200 K+(mg/l) 〉3000
5.使用环境
1）主要用于水敏性强的易塌泥页岩层。

2)适应温度：不分散型为150度左右，分散型可达180度左右。

故前者用于钻3500-4000米深井用，而后者用于钻6000米深井。

3）不分散型较适用于正常压力地层，分散型可配制较高的密度而用于异常压力地层。

4）对硬脆性微裂发缝页岩的防塌效果仍不够理想，应辅以沥青类处理剂才能取得满意效果。

5)可使用于造浆较强的粘土及软泥岩地层，能够获得较低的固相含量，较小的钻井液密度，有利于提高钻速。

6）该体系在塔里木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。

4.饱和盐水钻井液体系
饱和盐水钻井液是一种体系中所含NaCl达到饱和程度的钻井液，是专门针对钻岩盐层而设计的一种具有较强的抑制能力，抗污染能力及防塌能力的钻井液。

1.体系特点
1）具有较强的抑制性，由于粘土在其中不宜水化膨胀和分散，故具有较强的控制地层泥页岩造浆的能力。

2）具有较强的抗污染能力，由于它已被NaCl所饱和，故对无
机盐的敏感性较低，可以抗较高的盐污染，性能变化小。

3）具有较强的防塌能力。

尤其再辅以KCL对含水敏性粘土矿
物的页岩具有较强抑制水化剥落作用。

4）可制止盐岩井段溶解成大肚子井眼。

由于钻井液中氯化钠
已达饱和，故钻遇盐岩时就会减少溶解，以免形成大井眼。

5）缺点是腐蚀性较强。

2.配方
材料名称加量材料名称加量
扳土4%-6% NaOH
0.2-1.0%
KPAM或PAC 0.1-0.2% KCL 2-5 %
SMP-2 1.0-5.0 % CMC-LV或DFD-140 0.2-0.4%
SPNH 1.0% RH-3 0.4-0.6%
盐重结晶抑制剂0.1-0.2 % RH-4 0.3-0.5%
SMT（FCLS）0.2-0.5%
3.技术关键
1）滤液中的NaCl含量应达到过饱和。

2）应根据盐岩层的蠕变曲线确定足够的钻井液密度。

3）体系中的坂含应控制在合理的范围内，且随密度增加膨润土含量降低，一般密度1.20-2.30克/厘米3，膨润土含量应控制在45-20克/升，以使环空流型好，携砂能力强，性能稳定良好。

若膨润土含量过高会引起不良的粘度效应。

4）若用井浆转换，必须在加盐前先把固含及粘度降下来。

5）调整粘度切力时可使用抗盐土，也可使用淡水预水化的膨润土浆处理。

6）淀粉类处理剂最适合用作该体系中的降滤失剂。

7）加入2%-5%的KCL，以增强该体系的防塌能力。

8）用该体系钻深井盐岩层时最好加入一定量的盐重结晶抑制剂，以免由于温度关系而未能达到防止井径扩大的目的。

4.推荐性能
P (g/cm3 ) 〉1.20 T ( s ) 50-70
PV ( mp.s) 10-60 YP (pa )
8-15
GELS ( pa) 3-10/8-15 API.FL ( ml)/CaKe（mm）<5.0/0.5-1.0
HTHP.FL (ml) <15 MBT (g/l) 20-50
KF <0.1 PH 〉10
SAND (v%) <0.5 SOLID(V%)
Ca2+ (mg/l) <200 K+(mg/l) 〉3000
CL- (mg/l) 〉193000
5.使用环境
主要用于厚盐岩层，盐膏层，含盐软泥岩等复杂地层钻井
5.正点胶钻井液体系
正点胶钻井液体系是一种以带正电的混合层状金属氢氧化物晶体胶粒（MMH或MSF）为主处理剂的新型钻井液体系。

由于MMH或MSF与粘土，水能够形成一种稳定的粘土-水-MMH复合体，该复合体具有独特的结构特征，其凝胶结构的扰动拆散恢复形成能够在瞬间完成，“固-液”双重性十分明显，故具有其他任何钻井液体系无法比拟的剪切稀释特性，低剪切速率下具有良好的悬砂，携砂性能，高剪切速率下粘度低，有利于提高钻速；同时该体系还具有井眼冲蚀率低，抑制性强，耐高温（232度），抗污染能力强等优点，能显著地提高钻速，降低成本。

1.体系特点
1）具有独特的流变性。

在MMH钻井液体系中，随着
MMH含量的增加，体系的动切力上升很快，而塑性
粘度仅略有增加，动速比高，剪切稀释特性好。

根
据研究发现，这种体系介于固体和流体性质之间，
静止时属于弹性体，受力后只变形不破坏，流动时
则表现出流体性质，而且固体与液体间的转换过程
在瞬间（毫秒）内完成。

因此，它对井眼的净化能
力超过了生物聚合物钻井液，而在钻头水眼处，它
又完全表现为稀释的流体，有利于提高钻井速度。

2）对页岩具有较强的抑制性。

3）具有良好的悬浮稳定性。

4）有较强的抗温能力，可耐温达232度。

5）具有较强的抗电解质污染能力。

6）与阳离子或非离子处理剂具有良好的配伍性。

2.配方
材料名称加量材料名称加量
扳土4%-6% NaOH 0.2-1.0%
MMH或MSF 0.1-0.2% JT-888 0.2-0.4 %
DFD-140或CMS 0.2-0.4 % XY-27 0.1-0.3%
SPNH 视需而加0.5-1.0 % RH-3 0.4-0.6%
CHSP-1 视需而加0.4-2.0 % RH-4 0.3-0.5%
WFT-666 视需而加 1.0-2.0% QCX-1 1.0-2.0%
3.技术关键
1）加入MMH或MSF前，膨润土一定要预水化。

2）控制好PH值，一般在9-10之间。

3）控制适当的膨润土含量，以35-45克/升为佳。

4）在深井段使用时需加足磺化处理剂，以保证其抗污染性，热稳定性及好的泥饼质量。

5）油气层井段钻进时，加入超细碳酸钙2%-3%及磺化沥青2%-3%以提高泥饼质量和保护油气层。

4.推荐性能
P (g/cm3 ) 1.05-1.60 T ( s ) 45-60
PV ( mp.s) 10-20 YP (pa ) 8-15
GELS ( pa) 4-10/8-20 API.FL ( ml)/CaKe（mm）<5.0/0.5-1.0
HTHP.FL (ml) <15 MBT (g/l) 35-45
KF <0.1 PH 11-11.5
SAND (v%) <0.5 SOLID(V%)
Ca2+ (mg/l) <200
5.使用环境
1）可用于定向斜井，尤其是大斜度井或水平井。

2）可用于易坍塌地层钻井，保护井壁。

3）可用于油气层钻井，以保护储层。

6.油基钻井液体系
该体系是一种以油气为连续相的钻井液，有两种类型：一种是以油为外相，以水为内相，其油水比在（50-80）：（50-20）的范围内的油包水乳化钻井液；另一种是含水量不超过5%的油基钻井液。

油基钻井液体系的核心问题是要确保乳状液的稳定性，以发挥其疏水隔
水特性的优点，从而得以很好地解决水敏性地层所引起的复杂问题。

1、体系特点
1）有很强的耐温能力。

由于它的外相为油，故耐温可达200度以上，且对性能影响不大。

2）具有较好的保护储层，减轻损害的效能。

故可用作完井液，达到增加储层产能的目的。

3）具有较强的抗盐钙侵污效能。

由于各种无机盐及粘土在其中不能溶解和水化，故对其性能几乎没有什么影响。

4)缺点是成本较高，对测井有影响，对环境有影响。

2.配方（油：水=（85-70）：（15-30））
材料名称加量材料名称加量
有机土4%-6% 石灰4-8%
氧化沥青 2.0-8.0% 加重剂视需
环烷酸钙或油酸 2.0%左右SP-80或ABS，烷基苯磺酸钙2-7 %
3.技术关键
1）破乳电压是衡量体系乳化好坏的关键指标，必须严格控制，不得低于400伏。

2）可适度放宽滤失量，以利于提高钻速，故应有有机土取代
沥青，以解决体系的粘度，切力及降滤失量的问题，从而达
到低胶性油基体系的要求。

3）在用于对付井下复杂，特别是井塌时，必须很好的控制体
系的活度，使之与复杂地层水的活度相应，从而取得良好的
效果，现场一般使用CaCl2进行调节。

4）琢步地以无毒白油取代柴油配浆，以解决环保问题。

4.推荐性能
P (g/cm3 ) 0.90-2.00 T ( s ) 45-120
PV ( mp.s) 15-100 YP (pa ) 5-24 GELS ( pa) 1-5/2-10 API.FL（油毫升）<2.0 HTHP.FL（油毫升）<10 MBT (g/l) 35-45
KF <0.1 PH 10-11.5
SAND (v%) <0.5 破乳电压〉400
5.使用环境
1)主要用于高温（200度）井，超深井（5000米以上）的钻井液。

2）用于极复杂地层（如易塌层，膏泥岩层，软泥岩层等易卡地层）钻井。

3）用于油气成层钻井，以保护储层。

4）用于油气层取芯，以获得原始岩芯，从而准确评价油气层储量。

5）用于定向斜井，尤其是大斜度井或水平井钻井。

7.“三低”正电胶钻井液体系
该体系是针对深井碳酸盐岩地层欠平衡钻井研制而开发的。

充分利用正电胶独特的流变性，良好的剪切稀释特性，抗污染能力强及保护油气层效果显著等特点。

适合深井碳酸盐岩地层近平衡或欠平衡钻井的需要，不仅保护油气层效果显著，而且有利于探井油气层的发现。

1.体系特点
1）低密度2)低固相3）低损害
4）防止碳酸盐岩储层水锁损害
5）与正电胶钻井液体系一样具有独特的流变性和良好的剪切稀释性
能
6）具有良好的润滑性，携砂及悬浮能力
7）具有良好的抗温性和稳定性，能满足大斜度定向井的岩屑携带、
确保井眼稳定、畅通，满足安全钻进、完井等作业需要。

8）密度最低能控制在1.06-1.08克/厘米3 ，能满足碳酸盐岩地层欠平
衡钻井的需要。

9）用“三”低钻井液体系采用欠平衡钻井技术钻奥陶系碳酸盐岩地
层，有利于防止井喷、井漏及井下事故的发生。

10）能满足欠平衡钻进要求，能解放油气层，保护油气层，减少油气
层的污染。

2.配方：
材料名称加量
膨润土4%-6%
NaOH 0.2%-0.1%
MMH（7%）5%-11%
DFD-140 3%
CHSP-1 3%
FT-1 3%
SMP-1 2%
CoCO3 按需定
3.技术关键。

1）配制正电胶坂土浆，一定要保证膨润土充分预水化。

2）根据需要控制合理的钻井液密度，保证正常的近平衡或欠平衡钻进。

3）充分使用固控设备，保证钻井液低固相的特点。

4）加足屏蔽暂堵剂，加入适量的乳化剂，降低滤液水锁，增强钻井
液保护油气层能力。

5）适当加入可油溶性的暂堵剂。

4.推荐性能
P (g/cm3 ) 1.05-1.08 T ( s ) 45-60
PV ( mp.s) 10-25 YP (pa ) 10-20
GELS ( pa) 5-15/10-25 API.FL ( ml)/CaKe（mm）<5.0/0.5-1.0
HTHP.FL (ml) <15 MBT (g/l) 35-45
KF <0.1 PH 11
SAND (v%) <0.3
5.使用环境
1）可用于定向斜井，尤其是大斜度井或水平井
2）使用于深井碳酸盐岩地层近平衡或欠平衡钻井。

3）在压力层系单一的前提下，适用于易漏地层防漏钻进。