钻井液基本知识
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）；
钻井液知识
第五章钻井液钻井液（Drilling fluids）是在旋转钻井时循环使用的流体，包括水基、油基、气基三种类型。
由于绝大多数使用的是液体，少量使用气体或泡沫，因此称之为“钻井液”，又由于最初的钻井液主要是由水和粘土组成，而且粘土一直是钻井液的主要配制材料，因此习惯称之为“泥浆”。
尽管目前钻井液的成本仅占钻井总成本的5～10％左右，但它却是影响钻井工程成败的主要因素之一，井愈深，其重要性愈突出，因此，人们形象地把泥浆比喻为“钻井的血液”。
第一节钻井液性能一．钻井液性能钻井液性能测试与计算的技术指标总共有40多项，但对一种钻井液体系，一般要求测定和相适应的指标常常只是几项或十几项。
测试钻井液性能的方法可参见1993年版API RP 13 B－l《水基钻井液现场测试程序推荐作法》和B－2《油基钻井液现场测试程序推荐作法》以及我国行业标准ZB／TE 13004《钻井液测试程序》。
各项性能的代号及单位见表5－1。
二．钻井液性能的控制1．密度（MW）（1）钻井液密度是单位体积钻井液所含物质的质量，法定计量单位为克／厘米3（g／cm3）或千克／米3（kg／m3），钻井现场也常用其他非法定计量单位，如磅／加仑（1b／gal）或磅／英尺3（fo／f t3），有时则用压力梯度表示，如磅／英寸2／英尺（1b／in2／f t）、磅／英寸2／1000英尺（1b／in2／1000f t）、千帕／米（kPa／m）或者是公斤／厘米2／米（kg／cm2／m）等。
它们之间的换算关系见单位换算表。
（2）钻井液密度的设计应控制在合适的数值上。
一般而言，钻井液密度提高有利于支承井壁，保证井眼的稳定，阻止地层流体流入井筒污染钻井液及引发井涌与井喷，但密度高不利于提高钻进速度。
（3）钻井液密度降低有利于避免井漏，提高钻进速度和减少压差卡钻机率，也有利于产层保护，但密度降低容易引发井涌或井喷。
（4）钻井液密度升高的可能因素是：①加入加重材料。
钻井液基础知识
水基钻井液
水基钻井液是以水为分散介质，以粘土、碱、润滑剂等为添 加剂的钻井液。它是最常用的一种钻井液类型，具有制备方 便、成本低、易于维护等优点，适用于大多数地质条件。
水基钻井液根据其组成和性质可分为淡水钻井液、盐水钻井 液、钙处理钻井液等。不同类型的水基钻井液在性能、稳定 性、抗污染能力等方面存在差异，应根据具体地质条件和工 程需要进行选择。
01
钻井液的处理剂
粘土分散剂
作用
抑制粘土水化，防止粘土膨胀 和分散。
原理
通过离子交换或物理吸附，使处理 剂吸附在粘土颗粒表面，改变其表 面电性质，从而抑制粘土水化和膨 胀。
常用种类
有机处理剂如栲胶、磺化沥青；无 机处理剂如水玻璃、氯化钙。
降滤失剂
01
02
03
作用
降低钻井液的滤失量，保 持钻井液的稳定。
研究纳米材料在钻井液中 的应用
纳米材料具有许多独特的性质，如大的比表 面积、良好的化学稳定性等，将其应用于钻 井液中可以提高钻井效率、降低钻井成本。
提高钻井液的抗污染能力
要点一
加强钻井液的滤失性和稳定性
滤失性和稳定性是评价钻井液抗污染能力的重要指标 ，加强这两种性能的研究可以提高钻井液的抗污染能 力。
采用适当的过滤和净化设备， 去除钻井液中的杂质和有害物 质，提高钻井液的水质。
控制钻井液的密度
根据钻井工程的需要，控制钻井 液的密度以保证适当的浮力和稳
定性。
通过添加加重剂或减少水分含量 等方式，调整钻井液的密度。
定期检测钻井液的密度，确保其 在合适的范围内，以保证钻井工
程的顺利进行。
防止钻井液受污染
表面活性剂是钻井液处理剂的重要组成部分，开发保型表面活性剂可以降低钻井液对环 境的污染。
钻井液基本知识
流动时,固体棵粒之间,固体颗粒与液体分子之间,以及液体分子之间内摩擦得总反映,钻井液粘度可用漏斗粘度计与旋转粘度计进行测定,由于测定得方法不同,有不同得粘度值,现场常采用漏斗粘度计测量钻井液得粘度,单位就是秒。
2、钻井液与钻井工作关系,钻井液粘度得大小,对钻井液携带岩屑能力有很大得影响,一般来说,钻井液粘度大,携带岩屑能力强,但在钻井过程中,钻井液粘度要适当,否则将会引起不良后果。若钻井液粘度过低,不利于携带岩屑,井内沉砂快,冲刷井壁,易造成井壁剥落,坍塌,井漏等,钻井液粘度过高,则可能造成下列危害:(1)流动阻力大,泵压高,井底清洗效果差,严重影响钻速。(2)钻头易泥包,起下钻易产生抽吸作用或压力激动。以至引起井漏、井喷、井塌等复杂情况。(3)沉砂困难,净化不良,磨损钻具与配件。(4)除气困难,钻井液密度下降,易引起下钻复杂情况。(5)岩屑在井壁形成假泥饼,易引起阻卡。(6)固井时水泥浆易串槽,影响固井质量。
由于起钻时可能产生抽吸或液面下降,另外,气体进入井内,也会引起液柱压力降低,因此钻井液密度要有附加值。
钻井液工知识题库
钻井液工知识题库一、名词解释：1、分散相：分散体系中的很细的悬浮颗粒（包括固体、液体、气体等）较均匀地分布在连续相中，此悬浮颗粒称为分散相。
2、连续相：能完全悬浮胶体、油滴、固体颗粒等分散相的液体称为连续相。
3、油层损害：钻井液固体颗粒和滤液侵入地层而引起的油层渗透率的降低，称为油层损害。
4、水堵：由于钻井液滤液侵入地层孔隙（毛细孔）而引起的油气层渗透率降低的现象称为水堵。
5、选择性絮凝：絮凝钻屑和劣质粘土，而不絮凝有用般土的絮凝剂。
6、高分子化合物：分子量一般在一千以上的有机化合物简称为高分子化合物。
7、乳化作用：一种液体以细小液滴的形式分散在另一种互不相溶的液体中所得的稳定分散体系，这种分散特性的形成过程叫然后作用。
8、表面张力：作用于液体表面单位长度上，是表面收缩的力。
9、极压润滑剂：一种特殊的添加剂，在及高压力条件下，它能在摩擦的金属表面形成坚固的化学膜，所形成的这种化学膜可以减轻接触表面之间的磨损或摩擦。
10、降粘剂：能使钻井液粘度降低的处理剂。
11、滤饼摩擦系数：滤饼表面有一定的粘滞性，当一物体在其表面产生运动时，将受到一定的摩擦阻力，这个摩擦阻力与物体对滤饼施加压力的比值称为滤饼的摩擦系数。
12、高温降解：高温使处理剂长链断裂，或使亲水基与主链连接键断裂，两者结果都大幅度降低处理剂效能，甚至使之失效，处理剂在高温下的断键（链）反应称为高温降解。
12、固体润滑剂：一般指加入钻井液中能显著降低钻具对井壁摩擦力的固体物质。
如：石墨粉、塑料小球、玻璃微珠等。
13、湿润反转：由于表面活性剂的作用，使固体表面亲水亲油性相互转化的过程。
14、流变曲线：流变曲线：是指流体流动时速度梯度与切应力关系曲线。
15、紊流：一种流态，其特点是某一定点的流速无论是大小或方向都在不断地变化，并持续进行着不规则的，连续的变化。
16、塞流：物体作为一个整体单元的流动，在流体的内部不存在剪切作用。
塞流是塑性流体在克服产生流动所需要的力以后所显示出的初始流态。
钻井液的滤失和润滑性—钻井液的滤失与造壁性
知识点2：影响钻井液滤失量的因素
低压差不同钻井液滤失 量相近，高压差相差较大； 在深井和对滤失量要求严格 井段钻进前需进行高压差滤 失实验，来选择配浆黏土和 处理剂。
知识点2：影响钻井液滤失量的因素
滤液粘度越小，钻井液 滤失量越大。有机处理剂入 CMC、PHP加入量越大， 滤液粘度越大。可提高滤液 粘度来降低滤失量。油基钻 井液滤失液粘度随压力增加 而增加，滤失量随压力增加 而减小。
V30 2(V7.5 Vsp ) Vsp
若7.5min滤失量小于8mL，2V7.5 与V30相差较大，对 于滤失量小的钻井液，滤失时间应取30min。
知识点2：影响钻井液滤失量的因素
（2）压差和滤液粘度对滤失量的影响 假设条件下滤失量Vf与渗透压差ΔP的平方根成正
比，实际钻井液组成不同，滤失形成的泥饼压缩性也不 同。不同造浆土、不同处理剂，滤失量随压差变化规律 如下图：
知识点2：影响钻井液滤失量的因素
（5）孔隙度和渗透性对滤失量的影响
岩层的孔隙和裂缝是钻井液滤失的天然通道，不同井位、 层位和岩层，钻井液滤失量不同，泥饼厚度也不同。
知识点2：影响钻井液滤失量的因素
渗透性大的砂岩、砾岩、裂 缝发育的石灰岩井壁形成较厚泥 饼；渗透性小的页岩、泥岩、石 灰岩和其他致密岩石井壁上形成 的泥饼较薄，甚至不形成泥饼。
知识点1：钻井液的滤失过程
2、动滤失
瞬时滤失后，泥饼不断增厚，循环的钻井液对新出现的 泥饼产生冲刷作用，泥饼增厚速度与泥饼被冲刷速度相等时， 厚度不再变化，达到动态平衡，此为动滤失。
特点：压差较大（静液柱压力与环空压力降之和与地层 压力之差），泥饼较薄，滤失速率逐渐减小稳定在某数值。
知识点1：钻井液的滤失过程
钻井液的流变性—流体流动的基本流型
知识点2：非牛顿流体的基本流型
假塑性流体
某些钻井液、高分子化合物的水溶液以及乳状液均属 于假塑性流体。其流变曲线通过原点凸向剪切应力轴的曲线。 流动特点是施加极小的剪切应力就能产生流动，不存在静切 力，黏度随剪切应力增大而降低。
K n
K——稠度系数， Pa·sn； n——流性指数，n<1。
上式为假塑性流体的流变模式，也成为幂律公式。
μ——粘滞系数，黏度，Pa·s。
dx
知识点1：流体流动的基本概念
在实际应用中一般用mPa·s表示液体黏度， 1Pa·s=1000 mPa·s，例如20℃，水的黏度是 1.0087mPa·s。
上式为牛顿内摩擦力数学表达式；遵循牛顿内摩 擦定律的流体为牛顿流体；不遵守牛顿内摩擦定律流 体为非牛顿流体。大多数钻井液属于非牛顿流体。
知识点3：钻井液流变参数
3、塑性粘度和动切力的控制 影响塑性粘度的因素主要有钻井液固相含量，钻井
液中粘土的分散程度，高分子处理剂的使用等。可通过 降低钻井液的固相含量、加水稀释或化学絮凝等方法降 低塑性粘度；可以加入粘土、重晶石、混入原油或适当 提高pH值提高塑性粘度；也可以通过增加聚合物处理 剂的浓度提高塑性粘度，同时可以提高动切。
（2）塑性粘度（ηp或PV）
钻井液的塑性粘度是塑性流体的性质，不随剪切速率变化，反映 了在层流情况下，钻井液中网架结构的破坏与恢复处于动态平衡时， 悬浮颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及连续相内部的摩擦作用的强 弱。在钻井的过程中合理控制好塑性粘度，利于安全、优质、快速、 低耗地进行钻井。
知识点3：钻井液流变参数
知识点3：钻井液流变参数
2、 钻井液的黏度和剪切稀释性
1）钻井液的粘度 （1）漏斗黏度
钻井液工基本知识
钻井液工基本知识①测量密度：将密度计底座放置至水平面上，用量杯量取钻井液，测量并计录钻井液密度；在密度计的样品杯中注满钻井液，盖上杯盖，慢慢拧动压紧，为使样品杯中无气泡，必须使过量的钻井液从杯盖的小孔中流出；用手指压住杯盖小孔，洗净擦干样品杯外部，把密度计的刀口放在底座的刀垫上，移动游码，直至来稳（水平泡位于中央）；读出游码左侧所示的刻度即为钻井液密度；倒掉钻井液，将仪器洗净，擦干备用。
②测量马氏漏斗的粘度：取氏测钻井液，用手指堵住流出口通过筛网注入内，直到刚好注满筛子底面为止，此时刚好1500ml，把946ml刻度杯置于流出口下，移去手指同时计时，计录注满刻度杯所用的时间（ｓ）即为钻井液的马氏漏斗粘度。
③测量中压滤失量和pH值：用食指堵住洗净的钻井液杯气流小孔，装入适量钻井液（离杯口0．５ｃｍ），依次放入密封圈、滤纸，宁紧钻液杯盖，悬挂在三通接头上，并卡好挂架和量筒，关闭放空阀，微调减压阀手柄，使压力指示为0.7ＭＰa,滴液开始计录时间,7.5min或30min,取下钻井液杯打开杯盖取出泥饼,用小冲去泥饭表面的浮泥,用钢板尺测量其厚度。
将钻井液杯洗净擦干备用。
计量滤失量及泥饼厚度，若测定时间为３０min，滤失量和泥饼为直读数，若测定时间为７.5min测滤失量和泥饼均乘以２。
④含砂量的测定：将待测钻井液注入含砂量管中至“钻井液”刻度线处（２３ｍｌ），再注小至“水”刻度线处，用手盖住含砂量管口，将钻井液和水摇匀后，摇荡过筛，再用清水洗净，然后把筛框倒置在含砂量管上，用水将不能通过２００目筛网的砂子冲到含砂量管里静置，待不再有下落物时，直读含砂量的百分数。
⑤钻井液固相含量的测定：将待测钻井液倒入杯内，（注意：不要溢出）。
将钻井液杯盖放置杯口，让多余的钻井液从盖子上的小孔溢出，擦净溢出的钻井液（此时杯内钻井液体积为２０ｍｌ）。
轻轻拿起杯盖，并滑动盖子，将粘附在盖上面的钻井液刮回到钻井液杯中。
向钻井液中加入2～3滴消泡剂，将钻井液体与套筒相接。
油基钻井液—油包水乳化钻井液
项目九：油基钻井液
任务 01 油基钻井液
知识点 3 油基钻井液的配方
项目九：油基钻井液
任务二：
油基钻井液下
课程名称：泥浆材料检测与应用
知识点 01 油基钻井液的配制 知识点 02 油基钻井液的性能要求
项目九：油基钻井液
任务 02 油基钻井液下
知识点 1 油基钻井液的配制
1.洗净并准备好两个混合罐。 2.用泵将配浆用基油打入1号罐内，按预先计算的量加入所需的主乳 化剂、辅助乳化剂和润湿剂，充分搅拌2h，直至所有油溶性组分全 部溶解。 3.按所需的水量将水加入2号罐内，让其溶解所需CaCl2量的70%。 4.在专门设备搅拌下，将CaCl2盐水缓慢加入油相。 5.在继续搅拌下加入适量的亲油胶体和石灰。 6.如性能合乎要求，加入重晶石以达到所要求的钻井液密度。 7.当体系达到所需的密度后，加入剩余的粉状CaCl2，最后充分搅拌。
水相：淡水、盐水或海水。
乳化剂：油溶乳化剂（HLB值3～6）、水溶乳化剂 （HLB值8～16），二者复配使用。
国内外油基钻井液使用的乳化剂包括硬脂酸钙、 SPAN-80、石油磺酸钙、OP-10
润湿剂：具有两亲特性的表面活性剂
pH调节剂：通常使用生石灰控制油基钻井液的碱度， 保持pH值在9.0～10.5左右。
项目九：油基钻井液
任务一：
油基钻井液
课程名称：泥浆材料检测与应用
知识点 01 油基钻井液的简介 知识点 02 油基钻井液的组成 知识点 03 油基钻井液的配方
项目九：油基钻井液
任务 01 油基钻井液
知识点 1 油基钻井液的简介
பைடு நூலகம்
油基钻井液特点 井眼稳定性好、润滑性好、抗温能力强。
油基钻井液分类： 1.全油基钻井液，含水量不超过5%。 2.油包水型乳化钻井液，含水量约为10%～40%。
钻井液知识
钻井液种类及组成谁能给我说下钻井液，降滤失剂，白油，腐植酸，重晶石之间的关系和联系，还有钻井液的组成，我原来是化工的，搞毕业设计题目是：“钻井液白油的性能测定”。
这方面完全是盲区，那位油田化学高玩给我讲解下，多谢。
最佳答案降滤失剂，白油，腐植酸，重晶石，等都是一些处理剂，些都是泥浆性能调节的，重金石是用来增加比重的，每个处理剂都有不同的作用，如果你想写毕业设计，你自己必须看一些有关的书籍，推荐几个书籍，钻井液与岩土工程浆液，岩土钻掘工程等，1、胶体率成孔液的胶体率是配液材料水化分散程度及悬浮稳定性的简易且有效的衡量指标。
胶体率的测定：将100毫升泥浆装入量筒中，将瓶塞塞紧，静止24小时后，观察量筒上部澄清液的体积（毫升数）。
胶体率以百分数表示:2、比重成孔液的比重是指成孔液的重量与同体积水的重量之比。
3、固相含量成孔液的固相含量指成孔液中固体颗粒占的重量或体积百分数。
成孔液中的固相包括有用固相和无用固相，前者如造浆粘土、重晶石等，后者为钻屑。
成孔液中的固相，按固相比重来划分，可分为重固相（重晶石比重为4.5，赤铁矿为6.0，方铅矿为6.9等）和轻固相（粘土比重一般为2.3～2.6，岩屑比重一般在2.2～2.8之间）。
固相含量测定方法“蒸馏分离原理”：A. 取一定量（20ml）成孔液，置于蒸馏管内；B. 用电加热高温将其蒸干；C. 水蒸气则进入冷凝器，用量筒收集冷凝的液相；D. 然后称出干涸在蒸馏器中的固相的重量；E. 读出量筒中液相的体积；F. 计算固相含量；G. 其单位为重量或体积百分比。
4、含砂量钻井液含砂量是指钻井液中不能通过200目筛网，即粒径大于74μm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。
这是由于含砂量过大会对钻井造成以下危害：（1）使钻井液密度增大，对提高钻速不利。
（2）使形成的泥饼松软，导致滤失量增大，不利于井壁稳定，并影响固井质量。
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。
钻井液基本知识
二、钻井液的分类
API和IADC分类： （1）不分散体系——膨润土+清水；天然钻井液（自然造浆而成），浅层钻进。 （2）分散体系——水+膨润土+分散剂（铁络木质素黄酸盐等），深井或复杂井。 （3）钙处理体系——水基钻井液+钙盐（石灰、石膏、氯化钙），抑制粘土膨胀。 （4）聚合物体系——水基钻井液+高聚物（聚丙烯酰胺PAM，水解聚丙烯酰胺
2. 动切应力（屈服值） o
第三章 钻井液 §3-3 钻井液的性能
dv dv dv （ 0） / 0 / pv 结构 dx dx dx 表观粘度等于塑性粘度与由屈服值和流速梯度所决定的那部分粘度（结构 粘度）之和，它反映两者的总的粘滞作用，是“总粘度”的意思。 动塑比 0 / PV ——动切力与塑性粘度之比，反映了钻井液结构强度与塑性 粘度的比例关系。它影响钻井液在环空中的流态和剪切稀释特性。动塑比大， 流动过水断面较平缓，剪切稀释能力强，但流动阻力大，要求的泵压高。 0 / PV = 0.36~0.48。 理想值： 调整方法：采用调整动切力和塑性粘度的方法。
应知应会
1.钻井液与钻井静切力、动切力、表观粘度、塑性拈度的物理意义。
3.说明瞬时滤失、动滤失、静滤失各自的涵义。 4.降滤失剂是如何起降滤失作用的？ 5.从钻井液角度出发，为了防止井塌应采取什么措施？ 6.固相控制设备有几种，各自的使用范围如何？
7.引起油气储层损害的主要原因是什么？怎样预防。
钻井液基础知识
钻井液基础知识一、钻井液概述1、钻井液概念钻井液是由粘土、水（或油）以及各种化学处理剂组成的一种溶胶悬浮体的混合体系。
2、钻井液的分类（1）淡水钻井液（2）钙处理钻井液（3）不分散低固相聚合物钻井液（4）盐水钻井液（5）饱和盐水钻井液（6）钾基钻井液（7）油基钻井液（8）气体钻井液3、钻井液在钻井中的作用（1）清洗井底，携带岩屑，保持井底干净，保证钻头不断的破碎地层，使钻进不中断。
（2）平衡地层中的流体压力，防止井喷、井漏等井下复杂情况，保护油气层。
（3）平衡岩石侧压力，并在井壁形成泥饼，保持井壁稳定，防止地层坍塌。
（4）发挥水力效能，传递动力，冲击井底，帮助钻头破碎井底岩石，提高钻井速度。
（5）悬浮岩屑和加重剂，降低岩屑沉降速度，避免沉砂卡钻。
另外承受钻杆和套管的部分重力。
（6）润滑并冷却钻头钻具。
（7）防止地层中盐水、岩盐、石膏、芒硝等对钻井液的污染，防止硫化氢污染和损害。
（8）利用钻井液，准确获得井下资料。
二、钻井液性能指标1、钻井液密度（1）概念：指单位体积钻井液的质量，常以g/cm3表示。
（2）钻井液密度与钻井的关系密度的大小直接关系着钻井速度的快慢，因此密度必须符合地质和工程的要求，大小适中。
密度过大有以下害处：A、损害油气层B、降低钻井速度C、过大压差易造成压差卡钻D、易憋漏地层E、易引起过高的粘切F、多消耗钻井液材料和动力G、抗污染能力下降密度过低则容易发生井喷、井塌、缩径及携岩能力下降等。
（3）提高钻井液密度的方法一般可在钻井液体系中加入密度较大的惰性物质，如石灰石粉、重晶石粉等；也可加入可溶性盐，另外根据情况可选用除气、除泡等工艺方法。
（4）降低钻井液密度的方法A、机械法：把有害物质通过机械设备清除，如使用震动筛、除砂器等。
B、稀释法：加入一定量的清水稀释钻井液，使其密度下降。
C、使用化学絮凝剂来降低密度。
D、使用发泡剂或充气来增大体积而降低密度。
2、钻井液的流动性（1）、钻井液的粘度、切力A、表观粘度：是用一定体积的钻井液流过规定尺寸的小孔所需的时间来表示。
预备知识3：钻井液简介
塑性流型的特点: 塑性流型的特点:
（1）所加切应力达到某一最低值 τ s 之后才开始流动， 之后才开始流动，这个最低切应力称为 静切应力，又称凝胶强度 凝胶强度。 静切应力，又称凝胶强度。 静切应力越大，悬浮岩屑能力强， 静切应力越大，悬浮岩屑能力强， 但流动阻力大，开泵困难。 但流动阻力大，开泵困难。 当切应力继续增大， （2）当切应力继续增大，流变曲线出 现直线段， 现直线段，延长该直线与切应力轴线交于
一、钻井液密度
对密度的要求
调节井内钻井液的静液柱压力 平衡地层压力及地层构造应力 避免发生井喷、井塌、 避免发生井喷、井塌、井漏等事故
调整方法： 调整方法：
提高密度
加重
重晶石 石灰石 可溶性无机盐
降低密度
降低固相含量 加水稀释 混油 充气
对油气层，压而不死， 对油气层，压而不死，活而不喷
二、钻井液的流变性
三、流变参数的测定
仪器： 仪器：六速旋转粘度计 1、静切力 初切力（10s切力）： 初切力（10s切力）： 切力 将钻井液在600r/min下搅拌10s，静置10s后测得3r/min 将钻井液在600r/min下搅拌10s，静置10s后测得3r/min 600r/min下搅拌10s 10s后测得 下的表盘读数， 该读数乘以0.511即得初切力（Pa）。 0.511即得初切力 下的表盘读数， 该读数乘以0.511即得初切力（Pa）。 终切力（10min切力）： 终切力（10min切力）： 切力 将钻井液在600r/min下搅拌10s，静置10min后测得 将钻井液在600r/min下搅拌10s，静置10min后测得 600r/min下搅拌10s 10min 3r/min下的表盘读数 该读数乘以0.511即得终切力（Pa）。 下的表盘读数, 0.511即得终切力 3r/min下的表盘读数,该读数乘以0.511即得终切力（Pa）。
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钻井液基本知识钻井液是用于钻井的流体，在钻井中的功用：1、清洗井底，悬浮携带岩屑，保持井眼清洁。
2、平衡地层压力，稳定井壁、防止井塌、井喷、井漏。
3、传递水功率、以帮助钻头破碎岩石。
4、为井下动力钻具传递动力，5、冷却钻头、钻具。
6、利用钻井液进行地质、气测录井。
钻井液常规性能对钻井工作有很大的影响。
一、钻井液密度1、钻井液密度概念：单位体积钻井液的质量称为钻井液的密度，其单位是克/厘米3（g/cm3）常用符号表示。
现场一般用钻井液密度计测定钻井液的密度。
2、钻井液密度的计算公式P=(P地×102)÷H+PeP----钻井液密度g/cm3??式中：P地----地层压力MPaH-----井深mPe-----附加密度、油层附加—气层附加—由于起钻时可能产生抽吸或液面下降，另外，气体进入井内，也会引起液柱压力降低，因此钻井液密度要有附加值。
3、钻井液密度与钻井工作的关系：在钻井作业中，钻井液密度的作用是通过钻井液柱对井底和井壁产生压力，以平衡地层中油、气压力和岩石侧压力、防止井喷、保护井壁，同时防止高压油气水侵入钻井液，以免破坏钻井液的性能引起井下复杂情况，在实际工作中，应根据具体情况，选择恰当的钻井液密度，若钻井液密度过小，则不能平衡地层流体压力，和稳定井壁，可能引起井喷、井塌、卡钻等事故，若钻井液密度过大则压漏地层，并易损害油气层。
钻井液对钻速有很大的影响，密度大液柱压力也大，钻速变慢，因钻井液柱压力与地层压力之间的正压差使岩屑的清除受到阻碍。
造成重复破碎，降低钻头破碎岩石的效率，使钻速下降，通常在保证井下情况正常的前提下，为了提高钻速，应尽量使用低密度钻井液。
二、钻井液黏度1、钻井液的黏度概念:钻井液黏度是指钻井液流动时，固体棵粒之间,固体颗粒与液体分子之间,以及液体分子之间内摩擦的总反映,钻井液黏度可用漏斗黏度计和旋转黏度计进行测定,由于测定的方法不同,有不同的黏度值,现场常采用漏斗黏度计测量钻井液的黏度,单位是秒。
2、钻井液与钻井工作关系，钻井液黏度的大小，对钻井液携带岩屑能力有很大的影响，一般来说，钻井液黏度大，携带岩屑能力强，但在钻井过程中，钻井液黏度要适当，否则将会引起不良后果。
若钻井液黏度过低，不利于携带岩屑，井内沉砂快，冲刷井壁，易造成井壁剥落，坍塌，井漏等，钻井液黏度过高，则可能造成下列危害：（1）流动阻力大，泵压高，井底清洗效果差，严重影响钻速。
（2）钻头易泥包，起下钻易产生抽吸作用或压力激动。
以至引起井漏、井喷、井塌等复杂情况。
(3)沉砂困难,净化不良,磨损钻具和配件。
(4)除气困难，钻井液密度下降，易引起下钻复杂情况。
（5）岩屑在井壁形成假泥饼，易引起阻卡。
（6）固井时水泥浆易串槽，影响固井质量。
因此、钻井液黏度的高低应根据具体情况而定，通常在保证携带岩屑的前提下，黏度应低，井深时泵压高，泵排量受限制，井眼情况一般比浅井复杂，为了有效的携带岩屑和悬浮岩屑，黏度易大些，当井眼出现垮塌，沉砂较多或出现轻度漏失时，为消除井下复杂情况，黏度也适当增大。
从提高钻速的角度出发，对钻井液的黏度提出新的要求，既钻井液的黏度要随流速梯度上升而下降，这就是剪切降粘的特性。
当钻井液从钻头水眼喷出时有较低的黏度，有利于钻头破碎岩屑。
清洗井底，而在环形空间上返时又具有较高黏度，有利于携带岩屑，这个特性对提高钻速有利，除清水外多数钻井液具有剪切降粘的特性。
三、钻井液切力1、钻井液切力概念：由于钻井渡中粘土颗粒的形状很不规则，表面性质也极不均匀，颗粒之间容易部分粘结，形成絮凝网架结构，当颗粒浓度足够大时，能够形成布满整个有较容积的连续空间网架结构，要是钻井液流动，就必须在一定程度上破坏这种连续网架结构，才能使颗粒之间产生相对运动，切力就是这种网架结构的反映，而且结构强度越大，则切力越大,反之则小。
反映钻井液结构力的参数有静切、触变性、动切力等。
钻井液在静止的条件下形成凝胶结构的强度，称静切力，其物理意义是当钻井液静止时破坏钻井液内部单位面积上的网架结构所需的力，通常用浮筒切力计测定，单位是mg/cm3。
钻井液的触变性是指搅拌后变稀，（切力降低）静置后变稠。
(切力升高)的特性,或者说，钻井液的切力随搅拌后的静置时间长而增大的特性，如钻井时钻井液不断循环黏度较低,而起下钻时钻井液静止循环黏度大,就是这个道理。
由于钻井液有触变性,静止时间不同,则切力不同,通常测两个静止时间的切力值,静止一分钟(或10秒钟)所测切力为初切,静止10分钟后所测的切力为终切，初切力与终切力的差值即表示触变大小，差值越大则触变性越大。
动切力又称屈服值，用旋转黏度计测定，单位是达因厘米22、钻井液切力与钻井工作的关系：钻井液切力大小代表了钻井液悬浮固体颗粒的能钻井工艺要求钻井液具有适当的切力和良好的触变性，在钻井液停止循环时，切力能较快的增大，到某个适当的数值，既有利于钻屑的悬浮又不致于静置后开泵泵压过高，若切力过低，则悬浮携带岩屑效果不好，一旦停泵很容易造成复杂情况，若切力过高，又可能造成下列危害：（1）流动阻力大，下钻后开泵困难易蹩漏地层。
（2）沉砂困难，影响净化，密度上升快。
（3）除气困难，气侵严重时，会使钻井液密度降低,导至井喷。
（4）含砂量增大，磨损钻具和配件，滤饼质量差，易造成粘附卡钻。
（5）钻具转动阻力大，动力消耗大，降低钻速。
四、钻井液的失水及滤饼1、钻井液失水和泥饼的概念：在钻井液液柱压力和地层压力之间的压差作用下,钻井液中的水份从井壁的孔隙裂缝渗到地层,这种现象叫失水(或滤失),失水的多少称为钻井液的失水量,通常现场测定的失水量是指在MPa压力作用下,30min内通过直径为75mm过滤面积所滤失的水的体积,单位是毫升。
在失水同时,钻井液中的粘土颗粒被阻挡沉积在井壁上形成一层固体颗粒的胶结物叫滤饼。
滤饼的单位是毫米。
钻井液的失水和产生滤饼是同时发生的，也是相互影响的，开始是由于失水而形成的滤饼，失水大形成的滤饼厚，失水小则形成的滤饼簿，而滤饼形成后又反过来阻挡进一步失水，失水主要取决于滤饼本身的渗透性，而失水量并不是决定滤饼厚度的唯一因素，钻井液的失水和滤饼可用气压失水仪测定。
2、钻井液的失水大小，滤饼质量与钻井工作的关系：在钻进过程中,有失水才能形成滤饼,所形成的滤饼又能巩固井壁和阻止进一步失水,一般来讲,钻井要求钻井液要低失水量和簿而韧致密的泥饼。
失水过大滤饼过厚而松散对钻井是不利的。
失水量过大的危害：（1）地层被浸泡，易造成井眼缩径或引起泥页岩剥落坍塌。
（2）水分渗入生产层，使油层中膨润土膨胀，油层气层渗透率降低，生产能力下降。
滤饼过厚的危害有：（1）滤饼厚而松散，摩擦系大，易造成泥饼粘附卡钻。
（2）易泥钻包头或堵水眼，使起下钻波动压力大。
（3）起下钻时摩阻力增加，甚至遇卡。
（4）妨碍套管顺利下入，且影响固井质量。
（5）电测遇阻遇卡，电测和井壁取资料不准确。
但失水并不是越小越好，要求过小的失水量反而是钻井液成本增加，钻速下降，要求泥饼簿，并不一定失水控制得很小，在钻井过程中，应根据地层岩石的特点，井深、井身结构、钻井液等类型来决定，如对石灰岩、白云岩、胶结致密的砂岩，对失水量不做要求，对易吸水膨胀、垮塌的页岩和易垮塌的其它地层，失水量应严格控制，另外、井浅时可放宽，祼眼时间长应从严，使用盐水钻井液应放宽，使用淡水钻井液应从严，总之、在井壁允许的情况下，适当放宽失水量的要求，以最大限度地提高钻井速度。
五、钻井液的固相含量1、钻井液的固相含量及含砂量的概念：钻井液的含砂量是指钻井液中所有的固体物质，包括粘土钻屑，化学处理剂，重晶石粉等,这些固体物质占钻井液体积的百分数称为钻井液固体含量,通常用百分数表示,钻井液中的固体物质并不没有区别的,根据固体对钻井液性能的影响不同和对钻井液的作用不同,钻井液中的固相又可分为两种(1)有用固相,是指维持钻井液所必须的固体,如膨润土粉,化学处理剂,加重剂等。
（2）有害固相，除有用固相以外的固体，如钻屑、劣质膨润土，砂粒等。
在不分散低固相钻井液中，膨润土占钻井液体积的2-4﹪，就可以满足钻井液性能的要求，因此，一般钻井液中有害固相是很多的，为了有效地控制止钻井液的性能，改善井下情况，提高钻井速度，对有害固相全部清除，对有用固相加以控制。
2、钻井液固相含量对钻速的影响：实践证明，当清水钻井时，钻速是最高的，而水中一旦进入了膨润土颗粒钻速就下降了，钻井液中的固相含量增加是引起钻速下降的一个重要原因，钻井液固相含量高还会严重影响钻井液性能，并给钻井带来许多危害，钻头进尺减少，钻井设备磨损严重。
钻井液密度黏度升高，滤饼加厚，容易发生井漏、卡钻等事故、损坏油气层。
并使钻井液流动阻力增大，泵压升高，不利于喷射钻进，使钻井液性能波动处理频繁，耗费大量的钻井液处理剂，因此、要有效地提高钻进速度，安全钻井，必须严格控制固相含量，使用不分散低固相钻井液。
六、钻井液的PH值1、钻井液PH的概念：钻井液的PH值即钻井液的酸碱值，表示钻井液酸碱性的强弱，它等于钻井液中的氢离子浓度的负对数值，又称PH，当PH值小于7时，钻井液为酸性，当PH值等于7时钻井液为中性，当PH值大于7时钻井液为碱性，现场通常用比色法测定钻井液的PH值2、PH对钻井液的影响：PH值对钻井液性能有很大的影响，钻井液中的粘土颗粒在碱性介质中，因负电荷较多，阳离子交换容量大，故较稳定。
其次，有许多有机处理剂，必须在碱性作用下才能发挥作用，如丹宁、腐植酸等，另外PH值低，有机处理剂易在高温下发酵变质，故一般钻井液的PH值保持在8个以上。
但若PH值高氢氧根离子在粘土表面的吸附会促使膨润土水化膨胀，不利于防塌。
经验表明，各种类型的钻井液都有它自已适宜的PH值范围。
如高碱性钻井液PH为12-14，不分散低固相钻井液PH值为8-9，弱酸性钻井液和饱和盐水钻井液PH值为6—7，PH值控制在合适的范围内，钻井液粘切较低，失水量较小，性能比较稳定，另外、PH值是确定处理剂碱比的依据。