钻井液种类简介

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钻井液相关知识

钻井液知识钻井液的概念：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。

粘土是具有可塑性的、软、有各种颜色的泥土。

一般是含水氧化铝的硅酸盐，由长石和其它硅酸盐分解而成，颗粒直径约在0.1-100µm之间，在水中有分散性，带电性、离子交换性，属于多级分散体系。

简单地说，钻井液是粘土分散在水中形成的溶胶悬浮体（颗粒直径小于2µm）为使钻井液满足钻井工艺要求，常加入各种化学处理剂及惰性物质来调节钻井液的性能，使钻井液“由稀变稠，由稠变稀”。

因此钻井液的性能变化受粘土、水和化学处理剂三方面因素的影响。

我国标准化委员会钻井液分委会将钻井液分为八种：1、淡水钻井液：由淡水、粘土和一般的降粘剂、降滤失剂配制而成。

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（包括海水及咸水钻井液）5、饱和盐水钻井液；6、钾基钻井液；7、油基钻井液；8、气体（包括一般气体及气泡）钻井液。

各类新型钻井液体系：正电胶（MMH）钻井液体系、聚合物-铵盐钻井液体系、两性离子聚合物钻井液体系、大小阳离子钻井液体系、水基无粘土相钻井液。

我国于1986年经钻井液标准化委员会研究决定，把钻井液材料分为16类：1、粘土类：主要用来配制原浆，亦有正反增加粘切、降低漏失量作用，常用的膨润土、抗盐土及有机土等；2、加重材料：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力，防塌防喷；3、降滤失剂：主要用来降低钻井液的漏失量，常用的有CMC、预先胶化淀粉，聚丙烯酸盐等；4、降粘剂：改善钻井液的流动特性，如粘度、切力，以增加可泵性，减少摩阻。

常用的有单宁、各种磷酸盐、褐煤制品、木质素磺酸盐等5、增粘剂：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，增加胶凝强度以形成高流阻。

常用的有CMC、高聚物、预先胶化淀粉等。

6、润滑剂：主要用来降低摩阻系数，减小扭矩，增加钻头的水马力以及防止粘卡。

常用的有某些油类、石墨、塑料小球及表面活性剂。

钻井液基本解析

2、在水敏性地层促进井眼稳定。
3、胶体稳定剂。优点：1、在较低加量下效果明显。
2、在盐水钻井液中效果明显。 3、不提高钻井液的粘度。 4、抗温性好。
二、钻井液的滤失造壁性
在钻井过程中，当钻头钻过渗透性地层时，由于钻井液的液柱压力一般总是大于地层孔隙压力，在压差作用下，钻井液的液体便会渗人地层，这种特性常称为钻井液的滤失性。在液体发生渗滤的同时，钻井液中的固相颗粒会附着并沉积在井壁上形成一层泥饼。随着泥饼的逐
三、钻井液的流变性
钻井液的流变性是指钻井液流动和变形的特性。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和动切力；幂律模式的参数为流性指数和稠度系数。此外，漏斗粘度、表观粘度和静切力等也是钻井液
用途：1、增加钻井液的密度。 2、控制地层压力。 3、降低滤失。 4、桥堵、油层保护。
优点：1、在15%的HCl溶液中90% 的溶解。
2、提供有效的架桥。物理性质：1、外观：粉末。
2、密度：2.7g/cm3。
降滤失剂
SDMC 低粘羧甲基纤维素钠盐
LV—sodium carboxyl methyl
但是，钻井实践表明，作为一种优质的钻井液，仅做到以上几点是不够的。为了防止和尽可能减少对油气层的损害，现代钻井技术还要求钻井液必须具有： 1、钻井液对人和环境无损害。
按照API推荐的钻井液性能测试标准，需检测的钻井液常规性能包括：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、膨润土含量和滤液中各
cellulose
SL—LVCMC
降性能滤失剂

钻井液组成及作用

钻井液（drilling fluid）钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。

钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。

钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。

清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。

泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。

旋转钻井初期，钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。

目前，钻井液被公认为至少有以下十种作用：（1）清洁井底，携带岩屑。

保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率。

（2）冷却和润滑钻头及钻柱。

降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命。

（3）平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。

防止对油气层的污染和井壁坍塌。

（4）平衡（控制）地层压力。

防止井喷，井漏，防止地层流体对钻井液的污染。

（5）悬浮岩屑和加重剂。

降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻。

（6）在地面能沉除砂子和岩屑。

（7）有效传递水力功率。

传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。

（8）承受钻杆和套管的部分重力。

钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷。

（9）提供所钻地层的大量资料。

利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料。

（10）水力破碎岩石。

钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。

钻井液的运用历史很久以前，人们钻井通常是为了寻找水源，而不是石油。

实际上，他们偶然间发现石油时很懊恼，因为它把水污染了！最初，钻井是为了获得淡水和海水，前者用于饮用、洗涤和灌溉；后者用作制盐的原料。

直到19 世纪早期，由于工业化增加了对石油产品的需求，钻井采油才逐渐普及。

有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。

他们使用一种叫做绳式顿钻钻井的技术，实现方式是先使巨大的金属钻具下落，然后用一种管状容器收集岩石的碎片。

中国人在这项技术上比较领先，中国也被公认为是第一个在钻探过程中有意使用流体的国家。

钻井液组成及作用

钻井液（drill‎i ng fluid‎）钻井液是钻‎探过程中，孔内使用的‎循环冲洗介质。

钻井液是钻‎井的血液，又称钻孔冲‎洗液。

钻井液按组‎成成分可分‎为清水、泥浆、无粘土相冲‎洗液、乳状液、泡沫和压缩‎空气等。

清水是使用‎最早的钻井‎液，无需处理，使用方便，适用于完整‎岩层和水源‎充足的地区‎。

泥浆是广泛‎使用的钻井‎液，主要适用于‎松散、裂隙发育、易坍塌掉块‎、遇水膨胀剥‎落等孔壁不‎稳定岩层。

旋转钻井初‎期，钻井液的主‎要作用是把‎岩屑从井底‎携带至地面‎。

目前，钻井液被公‎认为至少有‎以下十种作‎用：（1）清洁井底，携带岩屑。

保持井底清‎洁，避免钻头重‎复切削，减少磨损，提高效率。

（2）冷却和润滑‎钻头及钻柱‎。

降低钻头温‎度，减少钻具磨‎损，提高钻具的‎使用寿命。

（3）平衡井壁岩‎石侧压力，在井壁形成‎滤饼，封闭和稳定‎井壁。

防止对油气‎层的污染和‎井壁坍塌。

（4）平衡（控制）地层压力。

防止井喷，井漏，防止地层流‎体对钻井液‎的污染。

（5）悬浮岩屑和‎加重剂。

降低岩屑沉‎降速度，避免沉沙卡‎钻。

（6）在地面能沉‎除砂子和岩‎屑。

（7）有效传递水‎力功率。

传递井下动‎力钻具所需‎动力和钻头‎水力功率。

（8）承受钻杆和‎套管的部分‎重力。

钻井液对钻‎具和套管的‎浮力，可减小起下‎钻时起升系‎统的载荷。

（9）提供所钻地‎层的大量资‎料。

利用钻井液‎可进行电法‎测井，岩屑录井等‎获取井下资‎料。

（10）水力破碎岩‎石。

钻井液通过‎喷嘴所形成‎的高速射流‎能够直接破‎碎或辅助破‎碎岩石。

钻井液的运‎用历史很久以前，人们钻井通‎常是为了寻‎找水源，而不是石油‎。

实际上，他们偶然间‎发现石油时‎很懊恼，因为它把水‎污染了！最初，钻井是为了‎获得淡水和‎海水，前者用于饮‎用、洗涤和灌溉‎；后者用作制‎盐的原料。

直到19 世纪早期，由于工业化‎增加了对石‎油产品的需‎求，钻井采油才‎逐渐普及。

有记载的最‎早的钻井要‎追溯到公元‎前三世纪的‎中国。

钻井用化学材料

钻井用化学材料钻井用化学材料一、钻井液的作用钻井液又称“泥浆”是由各种油田化学剂（约19类）混合组成的流体。

当钻进至油、气层时所用的钻井液为“完井液”。

修井作业时所用的化学剂配成的流体称为“修井液”。

基本功能有：钻井液具有平衡地层压力、冷却润滑钻头、冲洗井底、携带岩屑、辅助破坏岩层、悬浮岩屑、保护井壁等作用。

保证优质快速钻进。

对于开发，保护油气层。

对于勘探，发现并保护油气层。

二、钻井液的类型水基钻井液：无固相饱和盐水钻井液低固相不分散钻井液（钾铵聚合物、三磺、两性复合离子、阳离子、正电胶等）油基钻井液：油基液、油包水乳化液、低胶性油基液、无毒油基液气体型（空气、雾、泡沫、充气）钻井液钻井液材料分为十六大类。

1.粘土类作用：主要用来配制原浆，亦有增加粘切、降低滤失量的作用。

主要材料：膨润土（主要以蒙脱石为主）、抗盐土（主要为凹凸棒石及海泡石土）、有机土（钠土经阳离子型表面活性剂处理的人造土）。

2.加重材料作用：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力、防塌、防喷。

主要材料：重晶石粉：以硫酸钡为主要成分的天然矿石，经过机加工而成细度适宜的粉末状产品。

石灰石粉：以碳酸钙为主要成分的天然矿石，经过机械加工而成细度适度的粉末产品。

钛铁矿粉：以氧化钛与四氧化三铁为主要成份。

3.增粘剂作用：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，增加胶凝强度以形成高流阻。

主要材料：黄孢胶、黄原胶、羧甲基纤维素CMC、羟乙基纤维素HEC、正电胶、石棉、胍胶等。

4.降粘剂作用：主要用来改善钻井液的流动性，例如粘度、切力，以增加可泵性、减少摩阻等。

主要材料：酸式焦磷酸盐、四磷酸钠、铁铬盐、木质磺酸盐类、单宁、腐植酸钾、丙烯酸聚合物、硅稀释剂、氧化木质素衍生物等。

5.降滤失剂作用：主要用来降低钻井液的滤失量。

主要材料：淀粉类、低粘度聚阴离子纤维素、钠羧甲基纤维素、共聚物类、聚丙烯腈衍生物或聚丙烯盐、树脂类、复全合纤维素等。

6.絮凝剂作用：主要用来絮凝钻井液中过多的粘土细微颗粒及清除钻屑，从而使钻井液保持低固相，可使钻屑不分散，易于清除，并有防塌作用。

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。

主要钻井液类型

我国各油田主要钻井液类型一、无固相不分散聚合物钻井液●基本组成：聚丙烯酰胺或多元乙烯基共聚物类絮凝剂、无机盐等●特点：絮凝剂可有效地絮凝钻井过程所产生的岩屑。

●典型配方：（1）水+ 0.1~0.3% PHP + 0.1~0.2% CaCl2或0.5~1% KCl（2）水+ 0.07~0.14% CPAM + 0.1~0.3% TDC-15（低分子量有机阳离子）+ 0.2% CaCl2（3）水+ 0.1~0.3% FA-367 + 0.1~0.2% CaCl2或0.5~1% KCl●适用范围：层理裂隙不发育、正常孔隙压力与弱地应力、中等分散砂岩与泥岩互层；已下技术套管的低压、井壁稳定的储层等。

二、低固相聚合物钻井液●适用范围：用于钻进层理裂隙不发育的易膨胀、强分散或不易膨胀、强分散、软的砂岩与泥岩互层；已下技术套管的低压储层等。

1、阴离子聚合物钻井液●基本组成：多元乙烯基共聚物类、水解聚丙烯腈、部分水解聚丙烯酰胺等●特点：高分子量聚合物包被粘土或钻屑，并提供钻井液所需粘度、切力；中分子量和低分子量聚合物用于控制滤失量并控制粘度、切力。

●典型配方：膨润土浆+ 0.1~0.3% KPAM + 0.4~0.5% NPAN2、阳离子聚合物钻井液●基本组成：高分子量与低分子量阳离子聚合物，以及淀粉等●特点：阳离子聚合物具有极强的稳定页岩的能力，即强吸附、强抑制性；配合使用淀粉类处理剂调整滤失造壁性。

●典型配方：膨润土浆+ 0.4% SP-2（阳离子聚合物）+ 0.4% CSW-1（低分子量有机阳离子）+1% 改性淀粉3、两性离子聚合物钻井液●基本组成：高分子量和低分子量两性离子聚合物，有时配合加入阴离子聚合物●特点：利用聚合物中的阳离子基团增强体系的抑制性，同时大量的阴离子、非离子基团使体系保持稳定。

两性离子聚合物与各种处理剂具有很好的相容性。

●典型配方：膨润土浆+ 0.1~0.3% FA-367 + 0.05~0.2 %XY-27 + 1~3% 磺化沥青类产品三、聚磺钻井液●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。

第二章第一节钻井液的组成及功用

二、钻井液的作用
6. 7. 8. 传递钻具功
在地面ห้องสมุดไป่ตู้沉除砂子和岩屑
传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率钻井液的浮力，钻井液的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷利用钻井液可进行电法测井、利用钻井液可进行电法测井、岩屑录井等获取井下资料高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石
9. 供层资 10.
油连续相钻井液(习惯称油基钻井液): 油+加重剂+各种化学处理剂+水等为分散相的溶胶悬浮体混合体系。其主要组成是原油、柴油、加重剂、化学处理剂和水等。它基本经历了原油钻井液(1930年初)、油基钻井液、油包水(反相乳化)钻井液 (1960年至今)等三个阶段。
(1) 原油钻井液。主要成分是原油。 (2) 油基钻井液。以柴油(或原油)为连续相，以氧化沥青为分散相，再配以加重剂和各种化学处理剂配制而成。 (3) 油包水(反相乳化)钻井液。以柴油(或原油)为连续相，以水为分散相呈小水滴分散在水中 (水可占60%的体积)，以有机膨润土(亲油膨润土)和氧化沥青等为稳定剂，再配以加重剂和各种化学处理剂等配制而成。1978年以来开始在我国钻井现场使用。
空气、雾、泡沫、气体
二、钻井液的作用
1.清洁 1.清洁带
保持井底清洁，避免钻头重复切屑，减少磨损，保持井底清洁，避免钻头重复切屑，减少磨损，提高效率
2. 却润钻头钻却润 3. 闭稳 4. 5.悬 5.悬层压加剂
降低钻头温度，减少钻具磨损，降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命防止对油气层的污染和井壁坍塌防止井喷、井漏，防止井喷、井漏，防止地层流体对钻井液的污染降低岩屑沉降速度，降低岩屑沉降速度，避免沉砂卡钻

钻井液种类简介

钻井液种类简介
1、聚合物无固相钻井液体系
特点是不含土相，固含低、机械钻速快，用于提高上部地层机械钻速。

处理剂以选择性絮凝处理机为主，常用PHP（0.05～0.15%）和K-PAM(0.05～0.3%)。

小于30度和无固相钻井液已不能适应的井段。

调整原则
随地层破碎程度增加，胶结性变差或裂缝发育，应在保持矿化度的前提下（防起泡）提高沥青类处理剂含量作封堵只用。

易塌区块辅以0.5～1.0%聚合醇或无渗透
抑制剂，加强体系的防塌抑制性。

3、聚磺钻井液体系
聚磺钻井液体系具有如下特点：1.利用KPAM、KPHP、PAC等高分子聚合物作为包被抑制剂，既能提高钻井液体系粘度，同时提供体系K+增强钻井液的抑制性。

2.
5、应充分水化配制钻井液用膨润土。

6、配制钻井液用处理剂应配成胶液缓慢加入，避免直接加入固体或粉末状处理
剂。

7、应控制好钻井液处理剂的加入比例、顺序和方法。

现场维护
1、充分发挥固控设备清除钻屑的效率。

2、需补充处理剂，应缓慢、均匀加入钻井液处理剂胶液，尽量避免直接加入处
理剂固体或干粉。

6。

常用钻井液类型

•常用钻井液类型•一）、水基钻井液•水基钻井液以水为分散介质（连续相），以粘土为分散相（固相），加入一定的化学处理剂或加重材料组成。

这类钻井液发展最早，使用最广泛。

水基钻井液又可分为以下几种类型：•1、淡水钻井液：•由淡水、粘土和一般的降粘剂、降滤失剂配制而成。

含盐量（Nacl）小于•1％或低于10000毫克／升。

含钙量小于120毫克／升。

•2、盐水钻井液：•含盐量大于1％或高于10000毫克／升。

包括盐水钻井液、饱和盐水钻井液、海水钻井液。

主要用在海湾海上钻井，钻盐岩层及泥页岩易塌地层。

•3、钙处理钻井液：•含钙量大于120毫克／升。

包括石灰钻井液、石膏钻井液、氯化钙钻井液。

其主要特点是抗可溶性盐侵蚀能力强，性能稳定。

•4、不分散低固相聚合物钻井液：•一般低固相钻井液粘土含量小于7％（体积百分数）；不分散低固相钻井液的粘土含量小于4％。

其主要特点是钻速快，流动性好，钻井总成本低。

•5、混油钻井液：•在水基钻井液中混入3～4％的乳化油类（原油或柴油），使油成小珠分散的乳化状态。

其主要特点是润滑性好，流动性好，失水量低，泥饼摩擦系数小。

•二）、油基钻井液•以油为分散介质的钻井液。

它又可分为：•1、油基钻井液：•是以原油或柴油为连续相（液相），以氧化沥青作为分散相（固相），再加入化学处理剂和加重剂配成的，含水量在3％以下。

其主要特点是对油层损害小，抗可溶性盐侵污的能力强。

•2、油包水乳化钻井液：•以柴油作连续相，以水作分散相，呈小液滴状分散在水中（水的体积分数可达60％），以有机膨润土（或称亲油膨润土）和氧化沥青作稳定剂，再加入其它处理剂、加重剂配制而成。

其主要特点是热稳定性高，有较好的防塌效果，对油气层损害小，常用于高温井段，钻易塌地层和低压油气层。

常用的小井眼钻井液体系•甲酸盐钻井液体系•乙二醇／K2CO3水基钻井液•CBF钻井液体系（一种阳离子聚合物／盐水钻井液）二）低固相聚合物钻井液•适用范围：用于钻进层理裂隙不发育的易膨胀、强分散或不易膨胀、强分散、软的砂岩与泥岩互层；已下技术套管的低压储层等。

钻井液

发展概况
①初步形成时期：1888~1928年，旋转钻井开始，最初用清水钻井。 ②快速发展时期：1928~1948年，发现带有砂的泥浆比清水的携带能力更好。于是出现细分散钻井液，并使用简单的处理剂。 ③高速发展时期：1948~1965年，发现细分散泥浆的不足：抗侵能力差，于是发展为钙处理、适度絮凝的粗分散钻井液。 ④科学优化时期：1965~，高压喷射钻井中，要求低固相，于是出现聚合物不分散低固相钻井液。上个世纪80年代末90年代初~至今，先后出现：正电胶、硅酸盐、甲酸盐、多元醇、生物降解型等钻井液体系，并得到广泛应用。但都没有形成主流，不能完全取代聚合物钻井液体系。与此同时，上个世纪40年开始使用的油基钻井液也在不断发展，从开始用原油发展为柴油，到矿物油；从全油基发展为油包水乳化钻井液；从有毒污染的油基发展为低毒无毒的油基钻井液。
作用
旋转钻井初期，钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。钻井液被公认为至少有以下十种作用：（1）清洁井底，携带岩屑。保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率。（2）冷却和润滑钻头及钻柱。降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命。（3）平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。（4）平衡（控制）地层压力。防止井喷，井漏，防止地层流体对钻井液的污染。（5）悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻。（6）在地面能沉除砂子和岩屑。（7）有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。（8）承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷。（9）提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料。（10）水力破碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。

钻井液种类及采油应用

钻井液种类及采油应用1、综述钻井液又称钻孔冲洗液，是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。

钻井液是钻井的血液。

钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。

清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。

泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。

2、钻井液类型依据基液和主要处理剂的不同，钻井液可以分为以下几类：（1）气体配制成的：空气、氮气钻井液；（2）水配制成的：充气--泡沫钻井液、硬胶黏土钻井液、聚合物钻井液；（3）非水配制成的：油基或合成基钻井液、全油基钻井液和逆乳化钻井液。

钻井液可以有液相、固相和化学处理剂构成。

液相可以是水（淡水、盐水）、油（原油、柴油）或乳状液（混油乳化液和反相乳化液）。

固相包括有用固相（膨润土、加重材料）和无用固相（岩石）。

化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。

钻井液按分散介质（连续相）可分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体等。

2.1水基钻井液水基钻井液是一种以水为分散介质，以粘土（膨润土）、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。

其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处理剂等。

水基钻井液可分为：（1）淡水钻井液。

氯化钠含量低于10mg/m3，钙离子含量低于0.12mg/m3。

（2）盐水钻井液（包括海水及咸水钻井液）。

氯化钠含量高于10mg/m3。

（3）钙处理钻井液。

钙离子含量低于0.12mg/m3。

（4）饱和盐水钻井液。

含有一种或多种可溶性盐的饱和溶液。

（5）混合乳化（水包油）钻井液。

含有3%-40%乳化油类的水基钻井液（6）不分散低固相聚合物钻井液。

固相含量低于4%，含有适量聚合物。

（7）钾基钻井液。

氯化钾含量高于3%。

1978年以来开始在我国钻井现场使用。

（8）聚合物钻井液。

它是以聚合物为主体，配以降粘剂，降滤失剂、防塌剂和润滑剂等多种化学处理剂所组成的钻井液。

钻井液体系总汇分类

钻井液的种类（1）稳定泡沫钻井液技术稳定泡沫钻井液是一种低密度钻井液体系，是在钻井液中加入表面活性剂，降低气、液、固三相表面张力，使空气均匀、稳定地存在于体系中，从而降低钻井液密度。

其特点是能够产生低于水的表观密度，在低压地层中产生微泡膨胀桥堵孔隙，保护油气层，提高勘探开发的综合效益。

通过对稳定泡沫钻井液系统研究，开发出适合大港油田低压油气藏特点的稳定泡沫钻井液体系。

我公司进行了稳定泡沫钻井液技术研究，形成了研究成果。

在现场应用中实现钻井液密度可调、泡沫稳定时间较长、抗污染能力强等优点。

在官新10-16井进行了现场试验，现场钻井液密度达到0.7g/cm3,收到了预期的效果。

2003年我公司在长庆油田气探井的服务中成功应用该钻井液技术，解决了低压气藏储层保护的难题。

（2）无固相欠平衡钻井液技术无固相欠平衡钻井液主要是为了解决低压、低渗油气藏而研究的钻井液体系，控制合理的钻井液密度实现欠平衡条件，减少钻井液滤液对储层的损害是该技术的核心，它适用于灰岩地层、稳定的砂泥岩地层。

1999年完成了第一口井深为5191.96m板深7井，所用的钻井液体系为具有防H2S损害、CO2腐蚀及防水锁损害的无土相钻井液，体系的特点主要表现在：体系采用无土相有利于保护油气层；体系的抑制性较强；体系具有防腐能力；体系便于维护；有利于清洗井眼，由于采用欠平衡有利于提高机械钻速；成本低。

到2002年使用该钻井液体系，相继完成了板深8、板深4、千18－18、西G2等16口井的现场应用，使用最高密度为1.42g/cm3，最低密度为0.84g/cm3。

该体系在现场应用中取得了明显的效果，尤其在保护油气层方面成果显著，该体系在大港油田首次欠平衡探井施工作业中一举成功，在所实施井中平均恢复值达到88%，实施井均获得良好的油气显示，为发现和保护油气层展现了光明的前景，尤其板深7井最为突出，经过5～11mm油嘴多次测试，平均产气量为1×105m3/d，其中轻质油31.75 m3/d，完钻后测试表皮系数为-1.35，投产后井口压力和油气产量相对稳定。

钻井液体系总汇分类

其特点是能够产生低于水的表观密度，在低压地层中产生微泡膨胀桥堵孔隙，保护油气层，提高勘探开发的综合效益。

通过对稳定泡沫钻井液系统研究，开发出适合大港油田低压油气藏特点的稳定泡沫钻井液体系。

我公司进行了稳定泡沫钻井液技术研究，形成了研究成果。

在现场应用中实现钻井液密度可调、泡沫稳定时间较长、抗污染能力强等优点。

在官新10-16井进行了现场试验，现场钻井液密度达到0.7g/cm3,收到了预期的效果。

2003年我公司在长庆油田气探井的服务中成功应用该钻井液技术，解决了低压气藏储层保护的难题。

到2002年使用该钻井液体系，相继完成了板深8、板深4、千18－18、西G2等16口井的现场应用，使用最高密度为1.42g/cm3，最低密度为0.84g/cm3。

钻井液概述—钻井液的组成和分类

项目一：钻井液概述
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。

钻井液的类型

二、钻井液的类型随着钻井液工艺技术的不断发展，钻井液的种类越来越多。

目前，国内外对钻井液有各种不同的分类方法。

其中较简单的分类方法有以下几种：按其密度大小可分为非加重钻井液和加重钻井液。

按与粘土水化作用的强弱可分为非抑制性钻井液和抑制性钻井液。

按其固相含量的不同，将固相含量较低的叫做低固相钻井液，基本不含固相的叫做无固相钻井液。

然而，一般所指的分类方法是按钻井液中流体介质和体系的组成特点来进行分类的。

根据流体介质的不同，总体上分为水基钻井液、油基钻井液和气体型钻井流体等三种类型。

由于水基钻井液在实际应用中一直占据着主导地位，根据体系在组成上的不同又将其分为若干种类型。

下面是在参考国外钻井液分类标准的基础上，在国内得到认可的各种钻井液类型。

1．分散钻井液(Dispersed Drilling Fluids)分散钻井液是指用淡水、膨润土和各种对粘土与钻屑起分散作用的处理剂(简称为分散剂)配制而成的水基钻井液。

它是一类使用历史较长、配制方法较简单且配制成本较低的常用钻井液。

其主要特点是：(1)可容纳较多的固相，较适于配制高密度钻井液。

(2)容易在井壁上形成较致密的泥饼，故其滤失量一般较低。

3)某些分散钻井液，如以磺化栲胶、磺化褐煤和磺化酚醛树脂作为主处理剂的三磺钻井液具有较强的抗温能力，适于在深井和超深井中使用。

但与其它钻井液类型相比，它也有一些缺点。

除抑制性和抗污染能力较差外，还因体系中固相含量高，对提高钻速和保护油气层均有不利的影响。

2．钙处理钻井液(Calcium-treatedDrillingFluids)钙处理钻井液的组成特点是体系中同时含有一定浓度(质量浓度)的Ca2+和分散剂。

Ca2+通过与水化作用很强的钠膨润土发生离子交换，使一部分钠膨润土转变为钙膨润土，从而减弱水化的程度。

分散剂的作用是防止Ca2+引起体系中的粘土颗粒絮凝过度，使其保持在适度絮凝的状态，以保证钻井液具有良好、稳定的性能。

钻井液分类：

钻井液分类：
水基钻井液：6 类。

不分散：开钻泥浆、自然造浆泥浆、轻度处理的泥浆。

不加分散剂。

分散：较深深度和较高密度井段，加有各种分散剂，比如木质素磺酸盐、褐煤或者丹宁类等分散剂。

钙处理：石灰、石膏和氯化钙钻井液。

主要通过钙例子控制页岩垮塌和井眼扩大。

聚合物：加有长链聚合物，起到包被钻屑、增加粘度和降低失水的作用。

低固相：固相类型和含量严格控制。

总固相不超过6%~10%，粘土相3%左右或者更低。

盐水：饱和盐水、海水、盐水。

加有CMC、淀粉和其它处理剂。

油基钻井液：需要钻井液稳定和抑制性的时候。

比如：高温、深井、粘卡、井壁垮塌。

反相乳化钻井液、全油基钻井液。

合成基钻井液：主要是具有油基钻井液的优点但对环境损害小。

基液主要有酯、醚类、聚α烯烃、异构化α烯烃
泡沫（泡沫钻井）、空气（干空气钻井）、雾（雾化钻井）和气体（充气钻井）钻井液
我国常用于钻深井和超深井的三磺钻井液的典型配方及性能如表6-3所示。

在这种钻井液中，三种磺化类产品用作主处理剂，其中磺化栲胶（SMT）是抗高温降粘剂，磺化褐煤（SMC）与磺化酚醛树脂（SMP-1）配合使用，具有很强的降滤失作用；添加适量的红矾钾和Span-80，都是为了增强体系的抗温能力。

表6-3 分散型三磺钻井液的推荐配方及性能。

钻井液

钻井液1前言钻井液是安全、快速、低成本钻井的前提条件。

它是粘土以小颗粒状分散在水中所溶胶—悬浮体。

粘土颗粒大小不一，多数是悬浮体范围（0.1微米以上），少数在溶胶范围（1-100毫微米），属多级分散体系。

为使钻井液满足钻井工艺的各种要求，需要加入各种化学处理剂，以及加重材料。

1．1钻井液类型为了满足钻井的各种要求，研究和开发了各种类型的钻井液。

常用的钻井液类型有：1．1．1液体类1、水基钻井液水基钻井液以水为分散介质，基本组分是水、粘土和化学剂。

这种钻井液发展最早，使用也最广泛，这类钻井液又分以下几种：（1）淡水钻井液。

含盐量少于1%，含钙量少于120毫克/升；（2）盐水泥浆。

含盐量大于1%，包括盐水泥浆、饱和盐水泥浆及海水泥浆等。

主要用于海上钻井、钻岩盐层和易垮塌的泥岩地层等；（3）钙处理泥浆。

含钙量大于120毫克/升，包括石灰泥浆、石膏泥浆和氯化钙泥浆。

主要特点是防塌性能好，抗可溶盐侵污能力强，性能稳定性好；（4）低固相泥浆。

粘土含量少于7%，不分散低固相泥浆粘土含量少于4%。

主要特点是流变性能好，钻速快，钻井成本低；（5）混油泥浆。

根据需要可在泥浆中加入原油或柴油，使油呈小珠分散的乳化状态。

主要特点是润滑和流动性好，失水低，摩擦系数小。

2、油基泥浆（1）油包水乳化泥浆。

以柴油或原油为分散介质，水及有机坂土或其他亲油粉末作为分散相，加乳化剂等配制而成的。

主要特点是热稳定好，防塌效果好，对油气层损害小，常用于超深井的高温井段，钻易坍塌地层和低压油气层；（2）水包油泥浆。

以水为分散介质，油为分散相，加入其他处理材料配置而成。

特点是对油气层污染小，抗污染能力强，耐高温等。

1．1．2混气液类1、泡沫泥浆。

在一般泥浆中加入泡沫发生剂或充入一定数量的惰性气体及稳定剂，即可配成泡沫泥浆。

主要特点是密度低，可用于低压油气钻井和完井，保护油气层；2、混气泥浆。

在泥浆中混入惰性气体及稳定剂。

其目的是降低泥浆密度，常用于低压钻井，防止油气层污染。

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。

钻井液的分类

无机化合物除少数单体或主体（如Na2SO3）为工程浆液外大部分是作为钻井液的添加剂改善钻井液使用性能
②有机浆液
原料取自有机化合物及其衍生物
有机化学组成上分类
丹宁类、木质素类、腐殖酸类、纤维素类、丙烯酸类、聚糖类、树脂类、表面活性剂类、其它共聚物类
分子量较大，分子结构比较复杂
有机浆材即可单独或主体作为钻井液，也可作为其他钻井液的添加剂
②饱和盐水钻井液
指含盐量达到饱和（常温下浓度为 3.15×105mg／l左右）的钻井液
（注意NaCl溶解度随温度变化而变化）
制备：饱和盐水制成/配成钻井液后加盐至饱和
应用：（其他水基钻井液难以处理的）大段岩盐层和复杂盐膏层
作完井液、修井液
③海水钻井液
指用海水配制而成的含盐钻井液
体系中不仅含有约3×104mg/l的NaCl，还含有一定量的Ca2+和Mg2+
目前含水量在5%以下的普通钻井液已较少使用
目前主要使用油水比在(50～80)：(50～20)范围内的油包水乳化钻井液
特点：
能抗高温，有很强的抑制性和抗盐、钙污染的能力，润滑性好，并可有有效地减轻对油气层的损害等
（与水基钻井液比较）
配制成本高，对环境有污染
应用：使用该类钻井液已成为钻深井、超深井、大位移井、水平井和各种复杂地层的重要手段之一
7、合成基钻井液
含义：以合成的有机化合物为连续相、盐水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
组分：合成的有机化合物（连续相）、盐水（分散相）、乳化剂、降滤失剂、流型改进剂
使用无毒、能够生物降解的非水溶性有机物取代了油基钻井液中通常使用的柴油
因而这类钻井液既保持了油基钻井液的各类优良特性，同时有能大大减轻钻井液排放对环境造成的不良影响