油基钻井液体系介绍
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12
油基钻井液基础
关于乳化剂有关问题
定向楔理论 HLB值
COPYRIGHT:泥浆塘沽基地2006
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
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
温度、压力对油基钻井液流变性影响
温度升高，粘度下降；压力上升，粘度上升 温度越高，压力对流变性影响程度越小 压力引起的流变性增幅大于温度引起的降幅，故在实
际钻井中，同一油包水钻井液在井底的流变性都比地 面高，若为加重钻井液，还会高得更多
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31
PDF-MOM 钻井液体系
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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37
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。
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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1
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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2
油基钻井液基础
Oil Base Mud Basic Class
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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24
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
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36
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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10
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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25－35 kg/m3 5－15 kg/m3 5－15 kg/m3 30－50 kg/m3
CaCl2 (20%的水溶液 )
适用性： 渤海海域的水平（分支）井、裸眼筛管井及明化镇组地层 的尾管井
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35
PDF-MOM油基泥浆现场作业
钻 前 准 备
在陆地处理站配制该平台所用的全部油基泥浆； 并对油基泥浆性能进行调整，达到设计要求； 通过拖轮运至平台，泵入泥浆池再进行进一步处理； 平台需配备相应的剪切设备； 平台配备足够的现场维护泥浆材料； 做好相应的环保及回收措施。
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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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6
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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8
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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9
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；
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
碱度调节剂：PF-MOALK
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20
油基钻井液基础
（6）亲油性胶体
习惯上将有机土、氧化沥青以及亲油性褐煤等分 散在油包水钻井液中的固相处理剂统称为亲油胶 体。
主要作用就是增稠和降滤失，其中使用最普遍的 是有机土和氧化沥青。
泥浆中心产品： 有机土：PF-MOGEL
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22
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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23
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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34
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
28
油基钻井液基础
盐度差引起的水运移
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29
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
30
油基钻井液基础
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3
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
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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27
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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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。
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14
油基钻井液基础
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15
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
碱度调节剂 PF-MOALK
润湿反转剂 PF-MOWET 提粘切剂 PF-MOGEL、PF-MOHSV
加重剂石灰石
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油基泥浆常用检测性能参数
密度 漏斗粘度 流变性 高温高压失水 Pom和 Clom 油水比 电稳定性
PDF-MOM Oil Base Drilling Fluid
SM
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32
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
18
油基钻井液基础
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19
油基钻井液基础
（5）碱度调节剂
作用
提供Ca2+有利于二元金属皂的生成，从而可保证所添加的乳化剂 充分发挥其效能
维持整个油基钻井液体系的PH值处于碱性以利于防止钻具腐蚀
可有效防止地层中CO2和H2S等酸性气体对钻井液的污染 泥浆中心产品：
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25
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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26
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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氧化沥青：PF-MOTEX
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油基钻井液基础
有机土
有机土由亲水性的膨润土与季铵盐类阳离子表面活性剂发生相互 作用后制成的亲油性粘土 使用的季铵盐具有很强的润湿反转作用，最常用的有1227、1231 等 有机土很容易在油相中分散，具有良好的提粘、悬浮作用，对整 个油基钻井液体系的稳定也起到稳定作用 另外，有机土的存在可以构建油基钻井液的滤饼，正是滤饼的存 在从而阻止了外来固、液相进一步侵入油气层
11
油基钻井液基础
（3）乳化剂
乳化剂是乳状液能否稳定的决定性因素，主要
作用Байду номын сангаас以下几种：
在油水界面形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：
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主乳化剂：PF-MOEUAL 辅乳化剂：PF-MOCOAT
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
温度、压力对油基钻井液流变性影响
温度升高，粘度下降；压力上升，粘度上升 温度越高，压力对流变性影响程度越小 压力引起的流变性增幅大于温度引起的降幅，故在实
际钻井中，同一油包水钻井液在井底的流变性都比地 面高，若为加重钻井液，还会高得更多
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PDF-MOM 钻井液体系
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。
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
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
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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
（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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25－35 kg/m3 5－15 kg/m3 5－15 kg/m3 30－50 kg/m3
CaCl2 (20%的水溶液 )
适用性： 渤海海域的水平（分支）井、裸眼筛管井及明化镇组地层 的尾管井
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35
PDF-MOM油基泥浆现场作业
钻 前 准 备
在陆地处理站配制该平台所用的全部油基泥浆； 并对油基泥浆性能进行调整，达到设计要求； 通过拖轮运至平台，泵入泥浆池再进行进一步处理； 平台需配备相应的剪切设备； 平台配备足够的现场维护泥浆材料； 做好相应的环保及回收措施。
COPYRIGHT:泥浆塘沽基地2006 5
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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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；
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
碱度调节剂：PF-MOALK
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油基钻井液基础
（6）亲油性胶体
习惯上将有机土、氧化沥青以及亲油性褐煤等分 散在油包水钻井液中的固相处理剂统称为亲油胶 体。
主要作用就是增稠和降滤失，其中使用最普遍的 是有机土和氧化沥青。
泥浆中心产品： 有机土：PF-MOGEL
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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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23
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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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
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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
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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
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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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。
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油基钻井液基础
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15
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
COPYRIGHT:泥浆塘沽基地2006 16
亲水亲油平衡值——HLB
碱度调节剂 PF-MOALK
润湿反转剂 PF-MOWET 提粘切剂 PF-MOGEL、PF-MOHSV
加重剂石灰石
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油基泥浆常用检测性能参数
密度 漏斗粘度 流变性 高温高压失水 Pom和 Clom 油水比 电稳定性
PDF-MOM Oil Base Drilling Fluid
SM
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32
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
18
油基钻井液基础
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19
油基钻井液基础
（5）碱度调节剂
作用
提供Ca2+有利于二元金属皂的生成，从而可保证所添加的乳化剂 充分发挥其效能
维持整个油基钻井液体系的PH值处于碱性以利于防止钻具腐蚀
可有效防止地层中CO2和H2S等酸性气体对钻井液的污染 泥浆中心产品：
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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
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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氧化沥青：PF-MOTEX
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油基钻井液基础
有机土
有机土由亲水性的膨润土与季铵盐类阳离子表面活性剂发生相互 作用后制成的亲油性粘土 使用的季铵盐具有很强的润湿反转作用，最常用的有1227、1231 等 有机土很容易在油相中分散，具有良好的提粘、悬浮作用，对整 个油基钻井液体系的稳定也起到稳定作用 另外，有机土的存在可以构建油基钻井液的滤饼，正是滤饼的存 在从而阻止了外来固、液相进一步侵入油气层
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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决定性因素，主要
作用Байду номын сангаас以下几种：
在油水界面形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：
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主乳化剂：PF-MOEUAL 辅乳化剂：PF-MOCOAT