油基钻井液体系介绍
钻井液基本解析
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
钻井液基本概论
钻井液基本概论第一节钻井液的功用、类型和组成一、钻井液的功用钻井液（Drilling Fluids）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。
钻井液又称做钻井泥浆（Drilling Muds），或简称为泥浆（Muds）。
钻井液的循环是通过循环泥浆泵来维持的。
通过泥浆泵排出的高压钻井液经过地面高压管汇、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤到钻头，从钻头喷嘴喷出，以清洗井底并携带岩屑。
然后再沿钻柱与井壁（或套管）形成的环形空间向上流动，在到达地面后经排出管线流入泥浆池，再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再用。
钻井液流经的各种管件、设备构成了一整套钻井液循环系统。
钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分。
随着钻井难度的逐渐增大，该项技术在确保安全、优质、快速钻井中起着越来越重要的作用。
钻井液最基本的功用有以下几点：1、携带和悬浮岩屑钻井液首要和最基本的功用，就是通过其本身的循环，将井底被钻头破碎的岩屑携至地面，以保持井眼清洁，使起下钻畅通无阻，并保证钻头在井底始终接触和破碎新地层，不造成重复切削，保持快速钻进。
在接单根、起下钻或因故停止循环时，钻井液又将井内的钻屑悬浮在钻井液中，使钻屑不会很快下沉，防止沉砂卡钻等情况的发生。
2、稳定井壁和平衡地层压力井壁稳定、井眼规则是实现安全、优质、快速钻井的基本条件。
性能良好的钻井液应能借助于液相的滤失作用，在井壁上形成一层薄而韧的泥饼，以稳固已钻开的地层并阻止液相大量侵入地层，减弱泥页岩水化膨胀和分散的程度。
与此同时，在钻进过程中需通过不断调节钻井液密度，使液柱压力能够平衡地层压力，从而防止井塌和井喷等井下复杂情况的发生。
3、冷却和润滑钻头、钻具在钻进中钻头一直在高温下旋转并破碎岩层，产生很多热量，同时钻具也不断地与井壁磨擦而产生热量。
正是通过钻井液不断地循环作用，将这些热量及时吸收，然后带到地面释放到大气中，从而起到冷却钻头、钻具、延长其使用寿命的作用。
第二节油基钻井液
第二节油基钻井液油基钻井液是一种用油做连续相或外相的钻井液。
油基钻井液中的固相是油润湿的，所有的添加剂也是油溶性的，钻井液的滤液是油，如果有水，水也是在油中乳化的。
油基钻井液有两种一全油基钻井液和逆乳化油基钻井液。
这两种钻井液中的油可以是原油、精制油（如柴油或矿物油），也可以是LI前应用的非石油类的合成基有机流体。
后一种油基钻井液有多种叫法：惰性钻井液、非水基钻井液和合成基钻井液。
这种钻井液LI前比柴油或矿物油钻井液更容易被环境所接受。
全油基钻井液用油做为外相，它在配制或使用中不含水。
由于不含水，需用沥青或有机类材料来控制失水和粘度。
由于在配制或使用中不含水，所以在使用过程中尽量控制水，含水量不应超过7%。
如果水对全油基钻井液造成污染，钻井液中的固相就会变成水润湿，钻井液的稳定性就会受到影响。
逆乳化油基钻井液是中等或高含水的油基钻井液，水是逆乳化油基钻井液的内相，并且可以含有盐类如钙或钠的氯化物，其含水一般在10%〜60%。
加入乳化剂，不但可以增强乳化稳定性，使水作为内相，还可以防止水渗出进而聚结成大的水滴。
改良的褐煤衍生物或沥青可用作失水控制剂，有机土可用来提高体系的粘度。
逆乳化油基钻井液的乳化性能通常很好，是一种低失水的油基钻井液。
一、油基钻井液的优点油基钻井液有很多地方优于水基钻井液。
油基钻井液的原始成本高是这种体系不被采用的原因之一。
但是如果考虑到整个钻井成本的话，使用油基钻井液的成本通常比水基钻井液的要低。
油基钻井液有下列特点：1、良好的井壁稳定性和页岩抑制性。
2、良好的油气层保护能力。
3、咼温稳定性能。
4、良好的润滑性和低的卡钻儿率。
5、抗污染能力强。
6、井徑规则。
7、低孔隙压力岩层8、防腐10、循环再利用二、油基钻井液的缺点1、油基钻井液的成本高。
2、钻屑的清除、油基钻井液排放这些都是和环境密切相关的。
3、油基钻井液对循环系统的橡胶部分有一定的损害。
4、油基钻井液中挥发出的蒸汽闪点较低，造成火灾隐患。
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-3670.4-0.6%HPAN 0.15% XY-270.15% MAN101 0..1% JT-8880.2-0.3SAS 5.0% SAS5.0QS-2 2.0% QS-22.0%RH-3D 0.4-0.6% RH-40.3-0.5%RH-4 0.3-0.5% RH-3D0.4-0.6 %（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。
第七章油基钻井液
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第三节
低毒油包水乳化钻井液
矿物油钻井液与常规油包水乳化钻井液无本质上
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3.乳化剂
乳化剂的作用机理是：（1）在油／水界面形成具
有一定强度的吸附膜；(2）降低油水界面张力；(3）
增加外相粘度。阻止分散相液滴聚并变大，使乳状液 保持稳定。吸附膜的强度最重要，是决定乳状液能否 保持稳定。
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油包水乳化钻井液中，常用的乳化剂有：
第七章
本章主要掌握：
油基钻井液
1. 油基钻井液的基本特点 2. 油包水乳化钻井液的组成和性能调节 3.平衡活度油包水乳化钻井液
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油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。油基钻 井液抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和 对油气层损害程度较小，成为钻高难度的高温深井、大 斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要手段，可广 泛地用做解卡液、射孔完井液、修井液和取心液等。 目前全油基钻井液较少使用，通常所说的油基钻井 液主要指以柴油或低毒矿物油（白油）为连续相的油包 水乳化钻井液。
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(1)油基钻井液中各组分对流变性的影响
随着有机土、重晶石、含水量和乳化剂的逐渐增
加，钻井液的表观粘度依次增大，有机土和氧化沥青等 亲油胶体、加重材料以及水滴在油相中的高度分散是塑 性粘度增大的主要原因。有机土颗粒和微细水滴之间的 相互作用使油包水乳化钻井液有较高的动切力和凝胶强 度。油包水乳化钻井液动切力的大小取决于体系中有机 土颗粒的水滴的浓度（含量和分散度），以及它们之间
油基钻井液介绍及应用
油基钻井液一、油基钻井液发展概述1、定义及类型➢油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。
➢两种油基钻井液——全油基钻井液和油包水乳化钻井液。
在全油基钻井液中，水是无用的组分，其含水量不应超过10%；而在油包水钻井液中，水作为必要组分均匀地分散在柴油中，其含水量一般为10~60%。
2、油基钻井液的优缺点➢与水基钻井液相比较，油基钻井液具有能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度较小等多种优点。
➢目前已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要手段，并且还可广泛地用作解卡液、射孔完井液、修井液和取心液等。
➢油基钻井液的配制成本比水基钻井液高得多，使用时往往会对井场附近的生态环境造成严重影响。
➢为了提高钻速，从20世纪70年代中期开始，较广泛地使用了低胶质油包水乳化钻井液。
➢为保护环境，适应海洋钻探的需要，从80年代初开始，又逐步推广使用了以矿物油作为基油的低毒油包水乳化钻井液。
3、油基钻井液的发展阶段二、油基钻井液的组成1、基油(BaseOil)油包水乳化钻井液是以水滴为分散相，油为连续相，并添加适量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定的乳状液体系。
•在油包水乳化钻井液中用作连续相的油称为基油，目前普遍使用的基油为柴油(我国常使用零号柴油)和各种低毒矿物油。
•为确保安全，其闪点和燃点应分别在82℃和93℃以上。
•由于柴油中所含的芳烃对钻井设备的橡胶部件有较强的腐蚀作用，因此芳烃含量不宜过高，一般要求柴油的苯胺点在60℃以上。
苯胺点是指等体积的油和苯胺相互溶解时的最低温度。
苯胺点越高，表明油中烷烃含量越高，芳烃含量越低。
•为了有利于对流变性的控制和调整，其粘度不宜过高。
各种基油的物理性质注：Mentor26、Mentor28、Escaid110、LVT和BP8313均为常用矿物油的代号。
2、水相(WaterPhase)：•淡水、盐水或海水均可用作油基钻井液的水相。
必看！钻井液三大体系和配方
必看！钻井液三大体系和配方一. 不分散聚合物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集合物处理的水基钻井液。
常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。
1.不分散聚合物体系特点（1）具有很强的抑制性。
通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，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。
通过控制适当的般土，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，能偶获得良好的泥饼质量。
（4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打，有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。
（5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井（6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底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3.技术关键1.加大包被剂用量（17-1/2” 井眼平均约3.5千克/米，12-1/4”井眼约3.0千克/米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。
2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳范围为30~45克/升）。
般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。
3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥饼质量。
4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%~0.8%)及防泥包剂RH-4（0.3%~0.5%），降低磨阻，防止钻头泥包。
5.使用适量的HPAN、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大/小分子聚合物的最佳比例2.5~3:1）,降低滤失，有利于形成优质泥饼。
6-钻井液体系
1
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石膏钻井液推荐配方及性能
材料 土 纯碱 磺化栲胶 FCLS 石膏 加量 80-130 4-6.5 12-18 12-20 项目 密度 漏斗黏度 静切力 API滤失量 HTHP滤失量 指标 1.15-1.20 25-30 0-5.0 5-8 小于20
第六章
钻井液体系
水基钻井液体系
钻井液体系 油基钻井液体系
气体钻井液体系 组成、性能、调配、适应性
1
第一节
水基钻井液
水基钻井液
水基分散型钻井液 水基抑制性钻井液
……
2
第一节
水基分散型钻井液
1. 造浆率等概念
2. 土量、水量计算
3. 盐、钙污染规律及处理
4. 钻井液性能调节
3
1. 水基分散型钻井液的组成和特点
盐污染及其处理 污染曲线
Vf
高固相 失水
低固相
NaCl（g/100ml） 26
污染规律
NaCl↗→PH ↘
NaCl ↗→ Vf ↗ 、 ↗→ ↘ → C（低固相 ）
3%为分界线
3%前，Vf 增加小， ↗ 3%后，Vf ↗ ， ↘ → C（低固相）
27
盐侵处理
原则：抗盐护胶剂、拆结构、换土---转换为盐水钻井液。 抗盐护胶剂：加入抗盐能力强的有机护胶剂。 如：CMC 拆 结 构：加入抗盐稀释剂。如：FCLS
换 土：换抗盐土。
如：海泡石、凹凸棒石。
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CO2污染: 来源：地层 危害：影响钻井液的流变性能. 动切力 处理：适量氢氧化钙 钙离子50-75 mg/l
钻井液体系介绍
PEM钻井液
国内领先近10年的环境可接受的水基防塌钻井 液体系（简称PEM泥浆体系，Protecting Environment Mud） - 满足钻井作业要求 - 满足环境保护的要求 - 满足保护油气层的要求 - 节约钻井整体成本 - 提高泥浆服务质量
PEM钻井液
应用范围： 用于中下部井眼段、强水敏性复杂地层、大斜度大位 移井，环境敏感地区作业井的作业。 基本配方（kg/m3） 预水化膨润土 烧碱 PAC-HV XC PF-JLX KCl 2040 23 35 12 3050 3050 纯碱 PF-FLO PF-PLUS PF-TEX PF-LPF 12 510 35 510 515
海水膨润土浆钻井液
常见性能： FV：30-40 s YP/PV〉2
维护处理： 用海水钻进，膨润土稠泥浆塞洗井携砂； 维持稠泥浆的YP(Pa)等于或大于PV(mPa.s)； 预水化膨润土浆配好以后，在泵入前加入石灰来提 高泥浆的粘度和切力，加入石灰后停止循环和搅动 以保持絮凝状态。
海水聚合物浆钻井液
分散体系
由水、配浆膨润土和各种对粘土、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称为分散钻井液。为了与钙处理钻井液区别，有时又 称为细分散钻井液。 在较深井段，需要泥浆密度较高或井眼条件可能比较复杂时，泥浆通常需要 分散，典型的分散剂有木质素磺酸盐、褐煤或单宁。它们是有效的反絮凝剂 和降滤失剂。经常使用一些含钾化学品可提高页岩稳定性。添加专门的化学 品调节或保持特定的泥浆性能。
钻井液体系分类
低固相钻井液体系
该体系的固相体积含量和类型受到控制，总的固相体积含量不能超过 610%。粘土固相体积含量不超过3%并要求钻井固相和膨润土的比 例小于2:1。该体系是不分散体系，通常使用结合添加剂作增粘剂和膨 润土增效剂。该体系的一个最显著优点是能大大提高钻井速度。
钻井液体系与材料简介
目录
钻井液概论 钻井液分类 钻井液技术的发展 我国钻井液技术发展概况 国内外钻井液技术对比分析
2
钻井液概论
3
钻井液体系介绍
PEMTM钻井液体系 PECTM钻井液体系 PRDTM储层钻进液 小阳离子钻井液体系 油基钻井液体系 其他钻井液体系简介
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PEM钻井液体系 钻井液体系
国内领先近10年的环境可接受的水基防塌钻 国内领先近 10 年的 环境可接受的水基防塌钻 10年的 井液体系（ 简称PEM 泥浆体系， PEM泥浆体系 井液体系 （ 简称 PEM 泥浆体系 ， Protecting Mud） Environment Mud） - 满足钻井作业要求 - 满足环境保护的要求 - 满足保护油气层的要求 - 节约钻井整体成本 - 提高泥浆服务质量
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PEC 钻井液体系
Polymer Enhance Cation Drilling Fluid
TM
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PEC钻井液体系
主剂PF-JMH-YJ（有机正电胶材料）： 主剂PF-JMH-YJ（有机正电胶材料）： PF PF-JMH-YJ是由阳离子单体合成的，由于机理是需要有强的正电荷，因此 是由阳离子单体合成的，由于机理是需要有强的正电荷， 是由阳离子单体合成的 和小阳离子不同，在阳离子单体的选择上选择了强正电荷的阳离子单体， 和小阳离子不同，在阳离子单体的选择上选择了强正电荷的阳离子单体，而 且在合成工艺上减少了因自聚以及可能造成阳离子电荷下降的因素， 且在合成工艺上减少了因自聚以及可能造成阳离子电荷下降的因素，另外还 在控制分子量上使其分子量降低，从而保证该产品具有高的正电荷， 在控制分子量上使其分子量降低，从而保证该产品具有高的正电荷，其机理 主要是由于粘土表面都带负电荷的，地层粘土矿物高，也会带负电荷， 主要是由于粘土表面都带负电荷的，地层粘土矿物高，也会带负电荷，水进 入后势必会造成水化膨胀，而采用正电荷进入后， 入后势必会造成水化膨胀，而采用正电荷进入后，通过电荷中和使其压缩双 电层，因而减少粘土水化膨胀的可能性，以达到抑制的效果。 电层，因而减少粘土水化膨胀的可能性，以达到抑制的效果。 主剂PF JHA(聚醇醚材料 PF聚醇醚材料）： 主剂PF-JHA(聚醇醚材料）： 醇醚润滑剂是由天然物质（聚乙烯醚的衍生物）经精练提纯后， 醇醚润滑剂是由天然物质（聚乙烯醚的衍生物）经精练提纯后，在一定的 温度和压力下，进行相关的化学处理，使其具有活泼的反应性基团， 温度和压力下，进行相关的化学处理，使其具有活泼的反应性基团，再与低 分子烷氧基化合物缩合而成，由于其固有的结构特征， 分子烷氧基化合物缩合而成，由于其固有的结构特征，使醇醚润滑剂具有与 其他润滑剂比较更为突出的特点。该材料同样具有“浊点”行为。 其他润滑剂比较更为突出的特点。该材料同样具有“浊点”行为。
油基钻井液体系介绍
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油基钻井液基础
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水滴大小及其分布
80/20乳状液 的放大图
80/20乳化不良
➢分散液滴越小，体系分布均匀，稳定性好 ➢分散相增多，可变形粒子增多
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泥浆塘沽基地系列培训教材 油基钻井液体系介绍
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目录
油基钻井液基础 PDF-MOMSM钻井液体系 HTHP-MOMSM钻井液体系 PDF-SBMSM钻井液体系 PDF-SBMⅡSM钻井液体系
COPYRIGHT:泥浆塘沽基地2006
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油基钻井液基础
Oil Base Mud Basic Class
➢闪点及燃点分别在82℃及93℃以上； ➢白油苯胺点在60℃以上； ➢粘度不易过高，便于对流变性进行调控；
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油基钻井液基础
（2）水相
淡水、海水或盐水均可作为水相
➢ 有效控制水相活度，消除泥、页岩水化膨胀，保证井壁稳定 ➢ 有的盐类可降低水相的表面张力，对乳状液起稳定作用 ➢ 增加抗地下水或盐类的污染能力 ➢ 可提高乳状液密度
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油基钻井液基础
（3）乳化剂
乳化剂是乳状液能否稳定的成具有一定强度的吸附膜，阻止液滴碰撞时发生聚
并而使乳状液稳定
➢ 降低油水界面张力，使得体系稳定 ➢ 增加外相粘度，增加液滴发生碰撞阻力
泥浆中心产品： 主乳化剂：PF-MOEUAL
油基钻井液介绍及应用
油基钻井液介绍及应⽤油基钻井液⼀、油基钻井液发展概述1、定义及类型油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。
两种油基钻井液——全油基钻井液和油包⽔乳化钻井液。
在全油基钻井液中，⽔是⽆⽤的组分，其含⽔量不应超过10%；⽽在油包⽔钻井液中，⽔作为必要组分均匀地分散在柴油中，其含⽔量⼀般为10~60%。
2、油基钻井液的优缺点与⽔基钻井液相⽐较，油基钻井液具有能抗⾼温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油⽓层损害程度较⼩等多种优点。
⽬前已成为钻⾼难度的⾼温深井、⼤斜度定向井、⽔平井和各种复杂地层的重要⼿段，并且还可⼴泛地⽤作解卡液、射孔完井液、修井液和取⼼液等。
油基钻井液的配制成本⽐⽔基钻井液⾼得多，使⽤时往往会对井场附近的⽣态环境造成严重影响。
为了提⾼钻速，从20世纪70年代中期开始，较⼴泛地使⽤了低胶质油包⽔乳化钻井液。
为保护环境，适应海洋钻探的需要，从80年代初开始，⼜逐步推⼴使⽤了以矿物油作为基油的低毒油包⽔乳化钻井液。
3、油基钻井液的发展阶段⼆、油基钻井液的组成1、基油(BaseOil)油包⽔乳化钻井液是以⽔滴为分散相，油为连续相，并添加适量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定的乳状液体系。
在油包⽔乳化钻井液中⽤作连续相的油称为基油，⽬前普遍使⽤的基油为柴油(我国常使⽤零号柴油)和各种低毒矿物油。
为确保安全，其闪点和燃点应分别在82℃和93℃以上。
由于柴油中所含的芳烃对钻井设备的橡胶部件有较强的腐蚀作⽤，因此芳烃含量不宜过⾼，⼀般要求柴油的苯胺点在60℃以上。
苯胺点是指等体积的油和苯胺相互溶解时的最低温度。
苯胺点越⾼，表明油中烷烃含量越⾼，芳烃含量越低。
为了有利于对流变性的控制和调整，其粘度不宜过⾼。
各种基油的物理性质注：Mentor26、Mentor28、Escaid110、LVT和BP8313均为常⽤矿物油的代号。
2、⽔相(WaterPhase)：淡⽔、盐⽔或海⽔均可⽤作油基钻井液的⽔相。
油基钻井液基础理论
油基钻井液基础理论我们在使用水基泥浆时，有时为了提高润滑性能，混入高达10％～15％的原油或柴油，这种混油泥浆油是分散在水中的，连续相为水，是水包油乳化钻井液，不能称为油基泥浆。
油基泥浆被定义为以油为连续相的泥浆。
主要有两大类：一种是油相钻井液，是氧化沥青、有机酸、碱、稳定剂及高闪点柴油的混合物。
通常只混3％～5％的水；另一种是油包水乳化钻井液（反相钻井液），有各种添加剂被用来使水乳化和稳定，这种体系最高含水可达50％。
油基泥浆主要用在：1) 钻复杂和麻烦的页岩2) 钻高温深井3) 生产层的钻进和取芯4) 钻盐层、硬石膏层、杂盐层5) 用作定向井的钻井液6) 用作小井眼的钻井液7) 钻含H2S和CO2的地层8) 用作射孔和完井液9) 用作解卡的浸泡液10) 用作封隔液11) 用作修井液12) 用作防腐蚀控制液13) 用作套管封隔液在乳状液中存在的水越多，水滴聚集和合并的机会越大。
假定水珠的大小相同，含水量小的体系更稳定，如果水量相同，水珠越细，乳状液越稳定，大水珠比小水珠更易聚结，另外，水珠大小愈均匀，乳状液也就越稳定。
为了使水在油中乳化，必须有足够的化学乳化剂，以便在每个水珠周围形成完整的一层膜。
若加入的乳化剂不足，乳状液将不会稳定。
为得到更细的大小均匀的水细珠，应该以剪切的方式给体系施加外力，可以通过泥浆枪或离心泵的搅拌作用来实现，尤其在初配油基泥浆时，尽一切可能高度剪切泥浆是非常重要的。
M－I泥浆公司还推荐一种剪切泵，使泥浆通过时受到很高的剪切作用。
正常钻进后油基泥浆经过钻头几个循环周后就获得足够的剪切了。
水珠大小对粘度和凝胶强度也有影响。
当加入油时，由于水珠之间的隔离更大，乳状液就变得更稳定，反之，增加水时，由于水珠之间的距离变小将降低稳定性。
加入油和水将影响粘度，油会降低粘度而水增加粘度。
为了控制粘度、凝胶强度和滤失量，需要调整适当的油与水的比例。
固体颗粒进入油包水乳状液中，可以有正负两种不同的效应，这取决于固相被润滑的方式，如果由一种液相和固相形成的角小于90度，就说该固相优先地被该液相润湿，如果接触角为0度，固相被液相完全润湿。
钻井液综述
一、钻井液的功用钻井液（Dlilling Fluids）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。
钻井液又称做钻井泥浆（Drilling Mrds），或简称为泥浆（Mrds）。
钻井液的循环是通过循环泥浆泵来维持的。
偷漏泥浆泵排出的高压钻井液经过地面高压管汇、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤到钻头，从钻头喷嘴喷出，以清洗井底并携带岩屑。
然后再沿钻柱与井壁（或套管）形成的环形空间向上流动，在到达地面后经排出管线流入泥浆池，再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再用。
钻井液流经的各种管件、设备构成了一整套钻井液循环系统。
钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分。
随着钻井难度的逐渐增大，该项技术在确保安全、优质、快速钻井中起着越来越重要的作用。
钻井液最基本的功用有以下几点：（一、携带和悬浮岩屑钻井液首要和最基本的功用，就是通过其本身的循环，将井底被钻头破碎的岩屑携至地面，以保持井眼清洁，使起下钻畅通无阻，并保证钻头在井底始终接触和破碎新地层，不造成重复切削，保持快速钻进。
在接单根、起下钻或因故停止循环时，钻井液又将井内的钻屑悬浮在钻井液中，使钻屑不会很快下沉，防止沉砂卡等情况的发生。
（二、稳定井壁和平衡地层压力井壁稳定、井眼规则是实现安全、优质、快速钻井的基本条件。
性能良好的钻井液应能借助于液相的滤失作用，在井壁上形成一层薄而韧的泥饼，以稳固已钻开的地层并阻止液相侵入地层，减弱泥页岩水化膨胀和分散的程度。
与此同时，在钻进过程中需通过不断调节钻井液密度，使液柱压力能够平衡地层压力，从而防止井塌和井喷等井下复杂情况的发生。
（三、冷却和润滑钻头、钻具在钻进中钻头一直在高温下旋转并破碎岩层，产生很多热量，同时钻具也不断地与井壁磨擦而产生热量。
正是通过钻井液不断地循环作用，将这些热量及时吸收，然后带到地面释放到大气中，从而起到冷却钻头、钻具、处长其使用寿命的作用。
油基钻井液技术
低胶质油包水乳 柴油、乳化剂、润湿剂、少量
化液
亲油胶体、乳化水（15%
矿物油、乳化剂、润湿剂、亲 低毒油包水乳化 油胶体、乳化水（10-60%）
钻井液
1950年
增加水相活度提高井眼稳定性，耐 燃性提高，
1975
可明显提高钻速，降低钻井总成本。 但由于放宽滤失量，对某些松散、
易塌地层已经储层不适合。
1980年 1990 2005
1、概述
1.3 油基钻井液的主要用途： 1) 钻敏感性地层，如页岩、盐层、硬石膏层； 2) 钻高温深井； 3) 生产层的钻进和取芯，射孔和完井液，作修井液； 4) 定向井钻井液，小井眼的钻井液； 5) 大位移井、复杂结构井钻井液； 6）钻含 H2S和 CO2的地层，作封隔液，作防腐蚀控制液； 7) 解卡的浸泡液。
1、概述
1.4 油基钻井液的分类 ★主要有两大类： 1) 油相钻井液。 是由氧化沥青、有机酸、碱、稳定剂及高闪点柴油等组成的混合物。 通常只混3％～5％的水； 2) 油包水乳化钻井液（反相钻井液）。 是由各种添加剂组成，包括被用来水乳化和稳定的乳化剂、改变其他 添加剂润湿性的润湿剂。 这种体系的特点是最高含水可达60％。 合成基钻井液、气制油基钻井液是油包水乳化钻井液的一类。
油基钻井液技术
汇报内容
1 概述 2 组分与性能 3 现场配制方法 4 现场维护与处理 5 固相控制 6 基础油回收与废弃物处理 7 应注意的问题
1、概述
1.1 油基钻井液（OBM, Oil Based Mud)的定义 ★定义：油基泥浆被定义为以油为连续相的泥浆。 对比：水基钻井液（WBM, Water Based Mud)：水是连续相，
其他为分散相。 我们在使用水基泥浆时，有时为了提高润滑性能，混入一定量
油基钻井液体系介绍
油基钻井液基础－特点
成本较高 技术难度较大 环保及地质录井有一定影响 工作环境差 钻速低（被渤海的实践否定）
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油基钻井液基础
油基钻井液发展阶段及特点
1）原油钻井液完井液，1920年开始使用；成分及特点：原油，100 ℃以内浅井使用；优点：防塌，保护油气层，密度低，配制成本 低；存在问题：无切力或切力很低，不利于加重，滤失量高，粘 度变化大，若遭水侵，会损害储层，存在易挥发馏份，闪点低， 易着火。 2）改进型原油钻井液完井液，1935年开始使用；成分及特点：原油、 水及乳化剂，100 ℃以内使用；优点：性能有所改进，密度可调， 成本略有增加；存在问题：同上。 3）油基钻井液，1939年前后开始使用；成分及特点：柴油、沥青、 水、乳化剂及加重剂，使用温度200-250℃；优点：极好的深井钻 井液，高温下稳定，维护费较低，防塌、防腐、保护油气层，润 滑性好；存在问题：成本较高，配制条件严格，劳动条件差，易 发生火灾。
O/W型 净洗 增溶 17
油基钻井液基础
(4)润湿剂 重要性：
大多数天然矿物是亲水的，加重材料和钻屑趋向于与 水相聚结，引起高粘与沉降，从而造成体系不稳定
油基钻井液切力一般较低，如果加重材料和钻屑维持 其亲水性，则其悬浮性成问题
泥浆中心产品：
润湿剂：PF-MOWET
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油基钻井液基础
关于乳化剂有关问题
定向楔理论 HLB值
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13
油基钻井液基础 定向楔理论
• 胶体化学中将乳化剂分子的空间构型决定乳状液类型
第七章 油基钻井液
△P=（Pm-Ps）+RTln(am/as)/V
（1）Pm-PS 取决于泥浆压力与地层孔隙压力之差； （2）RTln(am/as)/V (渗透压)取决于泥浆水活度am与地层水活 度as 之比值 。显然，在泥浆密度一定的情况下，可通过 调节钻井液活度来控制△P， 进而控制滤失量大小。
若am>as ,，则渗透压>0，渗透压的存在使渗滤压差△P增大。 若am=as ,，则渗透压=0，渗透作用对渗滤压差△P无影响。
破乳电压：使乳状液破乳或使水滴聚结合并形成电流通 路所需的最低电压。 破乳电压越高，乳状液越稳定。 乳化稳定性影响因素： （1）电解质浓度：水相电解质浓度愈高，水的导电性愈好，
破乳电压降低；
（2）水含量：水相增加，水滴间的平均距离缩短，电流易
于击穿，也容易合并成电流通路，因而降低电稳定性；
（3）水润湿的固体：水润湿固体形成大的水滴，因而降低 电稳定性； （4）水珠大小：水滴愈大，乳状液的稳定性越差，一般要 求保持在3-5μm; （5）温度：温度升高，乳状液的稳定性变差。
对于密度小于l.68g／cm3的油基钻井液，也可用碳酸钙
作为加重材料。虽然其密度只有2.7g／cm3 ，比重晶石低
得多，但它的优点是比重晶石更容易被油所润湿，而且具 有酸溶性，可兼作保护抽气层的暂堵剂。
二、油基钻井液性能
1、固相含量 在满足钻井液流变性和滤失造壁性前提下，固相含量尽量少。 2、流变性
第二节
活度平衡的W/O乳化钻井液
一、活度平衡：指通过增加水相中无机盐的浓度， 使钻井液和地层水的活度相等，从而达到阻止泥 浆中的水向地层运移的目的。 二、滤失量影响因素 ：
滤失方程：
dVf
KAP dt h
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油基钻井液基础
油包水钻井液的组成 以水为分散相（内相），油为连续相 （外相），并添加乳化剂、亲油性胶体及
其它处理剂和加重材料所形成的稳定的乳
状液，常用符号W/O表示。
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油基钻井液基础
（1）油相
又称基油或基液，目前普遍使用的基油为白油 要求： 闪点及燃点分别在82℃及93℃以上； 白油苯胺点在60℃以上； 粘度不易过高，便于对流变性进行调控；
泥浆塘沽基地系列培训教材 油基钻井液体系介绍
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目
油基钻井液基础
录
PDF-MOMSM钻井液体系
HTHP-MOMSM钻井液体系
PDF-SBMSM钻井液体系
PDF-SBMⅡSM钻井液体系
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油基钻井液基础
Oil Base Mud Basic Class
油包水钻井液的性能参数
电稳定性（ES）
ES高低代表油基钻井液的乳化稳定性状况
加重钻井液要求ES>400伏
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油基钻井液基础
油包水钻井液的性能参数
滤失量（FL）
不但可检查油相损失程度 还可判断乳状液乳化的好坏
滤液中不能含水
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提高了油基钻井液的动携静悬能力
泥浆中心产品：
提切剂：PF-MOHSV
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油基钻井液基础
加重材料
常用的有铁矿粉、重晶石和石灰石等
在储层段，从流变性控制和储层保护等角度来说铁矿 粉较重晶石和石灰石粉有优势
油基钻井液的加重材料已趋向于铁矿粉
若不考虑固相含量，石灰石于油基泥浆配伍性最好
油基泥浆返出时先过旁通，若仍有跑浆现象，可适当降低泵 冲。然后逐渐通过振动筛建立正常循环，以不跑浆为原则。 待油基泥浆循环均匀后方可正常钻进。
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PDF-MOM油基泥浆现场作业
正常钻井油基泥浆维护
若油基泥浆性能无明显变化时，用新浆补充消耗量，尽可能不向钻 井液中直接加水相，混浆时应控制混入的速度，不得操之过急； 正常钻进期间钻井液的油水比不能低于80/20，如果出现油水比降 低或大幅波动，则应密切检测性能变化，以确定恢复油水比的方法， 严防泥浆破乳现象发现，若有此现象时，混入一定比例的主乳，副 乳和润湿剂。 密切监测泥浆的破乳电压，保持泥浆的电稳定性，并通过补充乳化 剂及碱度调节剂或加入白油等来提高破乳电压； 密切观察振动筛岩屑返出情况，调整和维护泥浆流变性能，各项性 能应维护在设计范围内，保证井眼的净化； 充分清除泥浆中的无用固相，尽量使用高目振动筛筛布(应高于 175目)，合理使用离心机和其他固控设备。
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PDF-MOM油基泥浆现场作业
顶替隔离液
准备8方稠塞作为隔离液； 用海水钻穿水泥塞后，先替入4方隔离液＋海水20方＋4方隔 离液，紧跟油基泥浆，在顶替过程中高速不停泵； 待第一个稠塞返出可直接排放，同时可以携带出大部分水泥 塞钻屑，减少跑浆现象； 第二个稠塞返出时进计量罐进行回收；
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油基钻井液基础－特点
成本较高 技术难度较大 环保及地质录井有一定影响 工作环境差 钻速低（被渤海的实践否定）
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油基钻井液基础
油基钻井液发展阶段及特点
1）原油钻井液完井液，1920年开始使用；成分及特点：原油，100 ℃以内浅井使用；优点：防塌，保护油气层，密度低，配制成本 低；存在问题：无切力或切力很低，不利于加重，滤失量高，粘 度变化大，若遭水侵，会损害储层，存在易挥发馏份，闪点低， 易着火。 2）改进型原油钻井液完井液，1935年开始使用；成分及特点：原油、 水及乳化剂，100 ℃以内使用；优点：性能有所改进，密度可调， 成本略有增加；存在问题：同上。 3）油基钻井液，1939年前后开始使用；成分及特点：柴油、沥青、 水、乳化剂及加重剂，使用温度200-250℃；优点：极好的深井钻 井液，高温下稳定，维护费较低，防塌、防腐、保护油气层，润 滑性好；存在问题：成本较高，配制条件严格，劳动条件差，易 发生火灾。
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PDF-MOM油基泥浆配方
PF-MO PF-MOGEL PF-MOEMUL PF-MOCOAT
0.8 m3/m3 5－15 kg/m3 20－40 l/m3 20－40 l/m3 0.2 m3/m3
PF-MOALK PF-MOWET PF-MOHSV PF-MOTEX
石蜡完全没有亲水性，HLB=0；完全是亲水基的聚乙二醇HLB=20，所以 非离子型表面活性剂的HLB介于0～20之间
HLB范围 1.5-3.0 3.0-6.0 应用 消泡 W/O型
7.0-9.0
8.0-18.0 13.0-15.0 15.0-18.0 COPYRIGHT:泥浆塘沽基地2006
润湿、渗透
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油基钻井液基础
关于乳化剂有关问题
定向楔理论 HLB值
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油基钻井液基础 定向楔理论
• 胶体化学中将乳化剂分子的空间构型决定乳状液类型
的原理称之为定向楔理论 • 乳化剂的空间构型主要是指分子极性基团和非极性基
团截面积的大小。
• d极>d非极，易形成O/W， d极<d非极，易形成W/O
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油基钻井液基础
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水滴大小及其分布
80/20乳状液 的放大图 80/20乳化不良
分散液滴越小，体系分布均匀，稳定性好 分散相增多，可变形粒子增多
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亲水亲油平衡值——HLB
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油基钻井液基础
油基钻井液概念： 以油为连续相的钻井液体系
分类：
1）原油钻井液 2）油包水乳化钻井液（反相乳化钻井液，逆乳化 钻井液，简称油包水钻井液） 3）全油钻井液
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油基钻井液基础－特点
特强的抑制性 很高的耐温能力 很强的抗污染能力 极好的储层保护特性 特佳的润滑性能 很好的抗腐蚀性 维护相对简单
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油基钻井液基础
油包水钻井液的性能参数
流变性（FV、AV、PV、YP）
高剪切速率下粘度低 在低剪切速率下具有适当的粘度，达到既清洁井眼，
又不致引起过高的循环压力
具有适当的切力，以悬浮加重材料和钻屑
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油基钻井液基础
PDF-MOM Oil Base Drilling Fluid
SM
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PDF-MOM油基泥浆的组成
主要是针对渤海油田使用的，其配方由下列具有良好抗温稳定性的配
套处理剂组成： 油相 PF-MO
水相
乳化剂 降失水剂
CaCl2水溶液
PF-MOEMUL、PF-MOCOAT PF-MOTEX
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油基钻井液基础
沥青类处理剂 在油基钻井液体系中起到悬浮、增粘和降滤失 作用
增强体系的抗温和稳定作用
最大缺点是对提高机械钻速不利
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油基钻井液基础
提切剂
传统油包水钻井液切力不足
提切剂是油包水钻井液中新型处理剂 它的引入可提高油基钻井液的屈服值和低剪切速率粘度
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油基钻井液基础
盐度差引起的水运移
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油基钻井液基础
水相活度控制
饱和盐水溶液 CaCl2 NaCl KCl ZnCl2 KH2PO4
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活度 0.293 0.755 0.870 0.100 0.980
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油基钻井液基础
O/W型 净洗 增溶 17
油基钻井液基础
(4)润湿剂 重要性：
大多数天然矿物是亲水的，加重材料和钻屑趋向于与 水相聚结，引起高粘与沉降，从而造成体系不稳定
油基钻井液切力一般较低，如果加重材料和钻屑维持 其亲水性，则其悬浮性成问题
泥浆中心产品：
润湿剂：PF-MOWET
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油基钻井液基础
油基钻井液发展阶段及特点
4）油包水乳化钻井液，1950年前后开始使用；成分及特点：柴油、 水、乳化剂及润湿剂，少量亲油性胶体作降滤失剂；优点：可保 持低粘，控制活度防塌，抗酸性气体及抗污染能力强；存在问题： 成本较高，钻速低，配制条件严格，劳动条件差。 5）低胶质油包水钻井液，1975年开始使用；成分及特点：柴油、 亲油性胶体、水、乳化剂及润湿剂；优点：可明显提高钻速，降 低钻井总成本；存在问题：由于放宽滤失量，对一些地层不适应， 如松散地层垮塌。 6）低毒油包水钻井液，1980年前后开始使用；成分及特点：矿物 油、亲油性胶体、水、乳化剂及润湿剂；优点：具有油基钻井液 的各种优点，同时能有效防止环境污染，适合于海洋钻探；存在 问题：同以上油基钻井液。