第二章钻井液体系
第二章 钻井液体系
第二章钻井液体系目前，国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。
水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛；油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井；含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。
上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。
合成基钻井液对环境污染更小，并具有部分油基钻井液的特性，能很好的保持井壁稳定；超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用；各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的，不要死记硬背，生搬硬套，而应该对其熟练掌握、灵活应用，并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结，积累并不断的加以完善。
一、膨润土浆（坂土浆）1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构，用于代替清水开钻，形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏；也用于储备钻井液，在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。
2、常规膨润土浆配方：（1）钠膨润土：水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 纯碱+ 6-10% 钠膨润土（2）钙膨润土：水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12% 钙膨润土+ 纯碱（钙膨润土的6%）配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。
土是膨润土浆的基础结构，烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化，纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化；实际应用中，烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。
3、配置步骤（1）清淘干净一个配浆罐，用清水清洗干净后装入配浆水（配浆水要求总矿化度小于1000mg/L）。
（2）软化配浆水：检测配浆水中钙镁离子含量，根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子，软化水质，以提高膨润土的造浆率，使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。
第二章 第5节流变性及其调整
按照流体流动时剪切速率与剪切应力之间的关系，流体可以划分为不同的 类型，即所谓流型。除牛顿流型外，根据所测出的流变曲线形状的不同，又可 将非牛顿流体归纳为塑性流型、假塑性流型和膨胀流型。以上四种基本流型的
流变曲线如图所示。符合这四种流型的流体分别叫做牛顿流体、塑性流体、 假塑性流体和膨胀性流体。
性和水化膜）极不均匀引起的。片状的粘土颗粒有两种不同的表面，即带永久负电荷的板 面和既可能带正电荷也可能带负电荷的端面，这样粘土表面在溶液中就可能形成两种不同 的双电层。一般说来，粘土胶体颗粒的相互作用受三种力的支配，即双电层斥力、静电吸 引力和范德华引力。粘土颗粒间净的相互作用力是斥力和吸力的代数和，因此在不同条件 下，会产生以上三种不同的连结方式。
③牛顿内摩擦定律：液体流动时，液体层与层之间的内摩擦力（F）的大 小与液体的性质及温度有关，并与液层间的接触面积（S）和剪切速率 （g）成正比，而与接触面上的压力无关，即 F = m S g 。 ④剪切应力 τ：内摩擦力F除以接触面积S即得液体内的剪切应力τ ，剪切 应力可理解为单位面积上的剪切力，即τ = F/S 。
①曲线过原点 原因：无网架结构；有脆弱不连续的网架结构，一经拆散不易恢复，故 一触即动。
②无直线段：γ ↑，dτ/dγ ↓，即剪切应力与剪切速率之比总是变化的。
（4）假塑性流体的流变模式： = K g n （0<n <1）
又称幂律模式（Power Low Model）。n 为流性指数和K 为稠度系数，是假塑 性流体的两个重要流变参数。
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塑性(sùxìng)流体
一、钻井液的基本(jīběn)流型及其特点
（1）塑性流体：如高粘土含量的钻井液、 油漆和高含蜡原油等。 （2）静切应力s ：塑性流体当g = 0时， 0。 也就是说，它不是加很小的剪切应力就 开始流动，而是必须加一定的力才开始 流动，这种使流体开始流动的最低剪切 应 力 （ s） 称 为 静 切 应 力 （ 又 称 静 切 力 、
二钻井液与油气层保护技术
第二章钻井液与油气层保护技术第一节钻井液性能对钻井地影响一、钻井液地稳定性钻井液是一种分散体系 , 即粘土分散在水中 . 钻井液中地粘土颗粒多数在悬浮体范围(O. 1〜O. 2um>^ ,少数在溶胶范围(0. 1um— 1nm吶,所以钻井液是溶胶与悬浮体地混合物 . b5E2RGbCAP钻井液中胶体颗粒含量地大小 , 对钻井液地稳定性影响很大 . 胶体含量地大小主要取决于粘土在钻井液中地分散状态—分散、絮凝和聚结 . p1EanqFDPw粘土地造浆率高 , 颗粒分散得细 , 钻井液相对来讲就稳定；若粘土造浆率低 , 颗粒分散得粗 , 钻井液相对来讲就不稳定 , 易呈絮凝或聚结状态 . 因此 , 钻井液稳定地首要条件是钻井液中粘土颗粒要细 , 即从粘土在水中地稳定角度来看 , 分散得越细越好 (胶体含量越高越好>.这种稳定性称为沉降稳定性 .然而,即使很细地颗粒 ,因它具有极大地表面积和很高地表面能 , 根据表面能自发减小地原理 , 其发展趋势必然是小颗粒自行聚结变大 , 最后下沉 . 由于某种原因分散相颗粒具有对抗小颗粒自行粘结变大所具有地性质称为聚结稳定性 . DXDiTa9E3d沉降稳定性和聚结稳定性是互相联系地 .只有保持聚结稳定性 ,使小颗粒不聚结为大颗粒 , 钻井液才能有沉降稳定性 , 才不至于因聚结而下沉 . 所以 , 聚结稳定性是矛盾地主要方面 . RTCrpUDGiT二、钻井液几个重要地流变参数(1> 动切应力 ( 屈服值 >. 动切应力 (rn> 反映钻井液在层流流态时 , 粘土颗粒之间及高聚物分子之间地相互作用力 ( 形成空间网架结构之力 >. 影响动切应力地因素有钻井液地固相含量、固体分散度、粘土地水化程度、粘土吸附处理剂地情况及聚合物地使用等 .5PCzVD7HxA(2> 表观粘度 . 又称有效粘度或视粘度 . 它地定义是在某一速度梯度下 , 用流速梯度去除相应地切应力所得地商 . 表观粘度不仅与流体本身性质有关 , 还受测定仪器地几何形状和尺寸、速度梯度地变化及测量方法地影响 . jLBHrnAILg(3> 塑性粘度 . 塑性粘度是指钻井液在层流时 , 钻井液中地固体颗粒与固体颗粒之间固体颗粒与液体分子之间 , 液体分子与液体分子之间三种内摩擦力地总和 . xHAQX74J0X(4> 触变性.钻井液地触变性是指搅拌后变稀 (切力降低 > ,静置后变稠 (切力升高 >地特性 . 或者说 , 钻井液地切力是随搅拌后静置时间地增长而增大地特性. LDAYtRyKfE 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地切力值 . 高速搅拌地钻井液静止 1 min 后测得地切力为初切力 , 静止 10 min 后测得地切力为终切力；初切力与终切力地差值 , 即表示触变性地大小 . 差值越大 , 则触变性越大 .Zzz6ZB2Ltk(5> 剪切稀释特性 . 表观粘度随速度梯度地增大而降低地特性 , 称为剪切稀释特性 . 即当钻井液从钻头水眼喷出时有较低地粘度 , 有利于钻头破碎岩石、清洗井底 , 而在环形空间又具有较高粘度 , 有利于携带岩屑 , 该特性对于提高钻速有利 . dvzfvkwMI1第二节油气层损害与保护油气层损害是指在油井完井及生产阶段 , 在储层中造成地减少油气层产能或降低注气、注液效果地各种阻碍 . 根据多孔介质中流体渗透理论 , 油气从地层流向井底 , 进而形成产能.在控制油井产能地众多因素中 , 岩石渗透性属于油层地自身特性 .当油层受到损害时 ,宏观上表现为油层渗透率下降 . 因此, 保护油层地核心问题就是保护油层地渗透率.rqyn14ZNXI一、油气层损害机理油气层损害机理是指在油气井作业过程中导致储集层渗流阻力增加和渗透率降低地原因 ,以及所经历地物理、化学变化过程.对于不同地油气层 , 由于储集特征和导致损害地外部环境不同 , 其损害机理也不尽相同 . EmxvxOtOco1 ．油气层损害机理地研究简况1> 国外研究简况国外自 20 世纪 50 年代开始油气层损害机理地研究 .但前 20 多年,工作进展缓慢 . 自 20 世纪 70 年代中期 , 由于能源危机 , 西方一些国家开始重视防止油气层损害、最大限度地提高油气井产能 ,油气层损害机理地研究工作开始向深度和广度发展 .80 年代, 随着新地测试技术地发展以及对油气层损害机理认识地不断加深 ,开始了系统化地研究 .特别是 80 年代末到 90年代初 ,又开始了应用数学模拟方法进行机理研究 ,从而对油气层损害机理地认识更为深入 .国外对油气层损害机理地研究大致可概括为三个阶段. SixE2yXPq5(1> 定性分析阶段 . 根据岩类学分析、化学分析、基础物性分析结果及一些油井资料可初步定性分析油井可能发生或已经发生了什么损害 . 6ewMyirQFL(2> 应用统计分析对损害因素排列次序阶段 . 随着损害机理研究地不断深入 , 人们逐渐能够对不同条件下损害因素地主次进行排序 . kavU42VRUs(3> 物理模型与数学模型研究阶段 .研究多偏重于微粒运移对储层地损害方面. 应用数学模型研究油气层损害机理地优点是不必花费大量地时间和经费进行各种实验 , 便可以把各种因素对油气层地损害程度进行定量地预测 , 这种方法使机理研究工作进入了一个新地阶段 . y6v3ALoS89总之, 国外经过 40 余年地研究 , 已在机理研究地许多方面取得了重要地进展 ,从而为我国研究工作地开展提供了许多可借鉴地资料 . M2ub6vSTnP2> 国内研究简况我国地油气层损害机理研究工作始于 20 世纪 80 年代初期 , 通过多年地研究工作已取得可喜地进展 ,1986 年被正式列于“七五 " 国家重点科技攻关工程“保护油层钻井完井技术 "中.从 1986 年到 1990 年,有关科技工作者建立了多种研究方法 ,对不同油气层损害机理进行了广泛地研究 . 这期间 , 选择了华北、辽河、中原、四川和长庆等 5 个油田共 7 种类型储层进行了机理研究 .研究中广泛使用了岩石学分析、岩心流动实验和动态模拟等项技术 , 对实验区块地损害机理进行了系统地剖析及定量研究,抓住了主要损害因素 , 并为后继一系列保护技术提供了依据 . 0YujCfmUCw我国地机理研究在以下几方面更为深入、全面和具有特色：(1> 在钻井液动、静滤失规律地研究中 , 对内外滤饼地形成与油层损害地关系、滤饼地结构、动静滤失地差别 , 以及在钻开油层过程中影响固相颗粒侵人地主要因素等都进行了深入研究,并提出了将影响固相颗粒侵入地不利因素转变为有利因素地辩证思路 . eUts8ZQVRd(2> 在采用数学模型研究储层中微粒运移地机理时 , 针对 Celda 研究工作地局限性 ,对 37us 以下地地层微粒所受地力进行了全面分析 ,在此基础上 , 对微粒水化膨胀造成分散地临界盐浓度、微粒起动地临界速度及其影响因素进行了全面、系统地研究 . sQsAEJkW5T(3> 在酸敏及水锁损害研究方面 , 将理化分析与扫描电镜、微模型等微观测试技术紧密结合 ,进行了深入细致地分析研究 . GMsIasNXkA此外, 使用微模型可见技术对水锁效应、微粒运移与固相颗粒堵塞等都进行了比较系统地实验研究 . 这项技术地应用为我国油气层损害机理研究工作地深入开展带来了广阔地前景 . TIrRGchYzg现结合国外地最新研究进展 ,对各生产环节中造成损害地问题进行归纳和分类 , 并从理论上分析这些损害地机理 ,包括损害地内因、外因及影响因素 . 7EqZcWLZNX2 ．油气层地损害在钻开油气层、注水泥、射孔试油、酸化与压裂、采油、注水、修井等施工过程中都会不同程度地破坏油气层原有地物理、化学平衡状态 , 都可能给油气层带来损害 . lzq7IGf02E1> 钻井过程中地损害(1> 钻井液固相地损害 .钻井液中所含各种悬浮物质 ( 粘土、岩屑、加重材料和堵漏剂等 >都有可能对储层造成损害 . 当它们进入储层时 , 便可能逐步充填油气藏岩石孔隙 . 在随后进行生产或注入时 ,这些物质很可能桥堵在孔隙喉道地进口处 , 严重地降低井眼附近地带地渗透率 .一般情况下 ,此类损害仅限于井眼周围 76cm 内,但最终地渗透率降低值却可高达90％ . zvpgeqJ1hk(2> 钻井液滤液地损害 . 钻井液是最先接触油气层地外来流体 . 在一定地压差下 , 钻井液滤液会渗入地层 ,特别是在滤饼形成之前 ,滤液地渗入是不可避免地 . 如果钻井液地滤失量太大 ,将会携带大量地固相颗粒进入储层 ,产生堵塞而造成损害；同时 , 进入储层地滤液若与储层不配伍 , 则会引起粘土水化膨胀、水锁 , 形成化学沉淀和胶体乳化等 , 而导致油气层地损害 . NrpoJac3v1(3> 影响钻井液损害程度地因素 .①压差 . 压差是指井筒内液柱压力与地层孔隙压力之差 . 压差越大 , 钻井液滤液及固相颗粒越易进入地层,影响越大• • 1nowfTG4KI②浸泡时间 . 钻井液浸泡地层地时间越长 , 滤液地侵入量越多 , 损害程度也越大 .③钻井液循环时地剪切速率• 钻井液在环空循环时剪切速率过大 , 会严重地冲蚀井壁 , 破坏滤饼 ,从而使滤液及固相颗粒易于进入储层•此外,剪切速率过大还会造成井径扩大 ,影响固井质量•fjnFLDa5Zo④起下钻速度• 快速起钻地抽吸作用会降低钻井液液柱压力, 破坏滤饼及已形成地桥堵；而快速下钻地锤击效应则使钻井液液柱压力增大 , 从而增大压差 , 促使钻井液侵入地层 , 加重对储层地损害•tfnNhnE6e5⑤钻具对井壁地刮削作用• 井眼不规则或钻具弯曲 , 钻具就可能对井壁产生刮削作用 , 破坏井壁上已形成地滤饼或桥堵物 ,使钻井液易于侵入地层•此外,钻具对井壁地涂抹作用 ,则会使滤饼中地固相颗粒嵌入地层孔隙或裂缝中 , 造成渗透率下降• HbmVN777sL总之 , 钻井过程中地油气层损害主要是由于钻井液滤液及固相侵入引起地• 只有尽可能地减少两者地侵入量 , 并使钻井液滤液在物理、化学性质上与地层矿物及流体相配伍, 才能将损害减小到最低限度• V7l4jRB8Hs2> 注水泥过程中造成地损害(1> 水泥浆地损害• 注水泥过程中水泥浆对油气层地损害往往来自两个方面：一方面是水泥浆滤液侵入地层；另一方面是水泥固体颗粒侵入地层• 83lcPA59W9在正常情况下 , 由于井壁泥饼对地层地保护作用及水泥中地固相颗粒直径较大, 所以水泥中固相颗粒侵入地层不是损害地重要因素• 但水泥浆一般滤失量较大 , 注水泥时地压差又很大 , 其滤液能透过滤饼 , 进入储层一定地深度• 进入储层地滤液可能由以下几方面原因造成损害• mZkklkzaaP①滤液与地层矿物不配伍 , 造成粘土膨胀分散•②水泥地水化作用使氢氧化物过饱和而重结晶 , 沉淀在孔隙中•③滤液中地氢氧化物与地层中地硅起反应 , 生成硅质熟石灰成为粘结性化合物•④滤液与富含钙地原生水相接触, 易生成碳酸钙或硅酸钙水合物地沉淀•⑤水泥浆滤液有相对高地pH 值, 它进一步促进地层中地粘土矿物发生水化膨胀•固井过程中水泥浆对储层地损害一般小于钻井液对储层地损害 . 这一方面是由于在水泥浆进入地层之前 ,钻井液滤液已进去了一部分 , 从而使水泥浆滤液不像钻井液滤液那样容易进入；另一方面是由于水泥浆凝固前在井下地时间短 , 故与储层地接触时间也是有限地 . AVktR43bpw(2> 清洗液与隔离液地损害 . 在固井注水泥前 , 需使用清洗液和隔离液将环空中地钻井液全部排除 , 在此过程中滤饼可能部分地被破坏 . 在紊流注入地高压差作用下 , 清洗液和隔离液地滤液对地层地侵入量会显著增加 .此外 ,如果水泥浆与隔离液之间地交界面发生破坏 , 会增加对储层地损害 . ORjBnOwcEd(3> 挤水泥过程中造成地损害 . 采用高压挤水泥被认为是使水泥浆侵入地层地重要原因之一. 若使用地压力过高,特别容易对非胶结地高渗透性砂岩造成较严重地损害 .2MiJTy0dTT(4> 固井质量地影响 . 如果固井质量不好 , 则后继工作液会沿水泥环渗漏入地层 , 造成十分严重地地层损害 . 因此 , 固井质量地好坏是影响储层损害程度地一个很重要地因素 . gIiSpiue7A为保护油气层 ,要尽可能使用低密度水泥浆 , 降低水泥浆以及隔离液、清洗液地滤失量 ,并保证固井质量 .3> 射孔试油过程中地损害一般说来 , 在钻井、固井过程中油气井周围所形成地损害带 , 通过射孔施工可将损害部分解除 . 但在射孔、试油过程中造成地损害 ,则难以补救 . uEh0U1Yfmh(1> 压实带地形成 . 在孔眼周围形成压实致密区 , 原始渗透性能被破坏 , 其渗透率仅为原始值地7 %〜20% .(2> 固相堵塞 .固相颗粒和射孔产生地碎片在正压差作用下压人地层 , 导致孔眼地导流能力降低 .(3> 射孔液或压井液与储层不配伍 . 如施工中使用清水 , 造成地层中地粘土水化膨胀导致储层损害 .(4> 高压差、大排量试油 .①引起储层内地微粒运移 , 导致渗流通道堵塞 .②在井眼周围形成压力亏损带,当进行二次压井时 , 易引起渗漏 ,造成储层损害 .③井眼周围压力迅速下降 , 使得原油很易脱气、结蜡而堵塞渗流通道 .④产生压实作用 , 造成损害 .在射孑 L 试油过程中保护油气层要注意：①所用液体要与储层配伍 .②尽可能采用负压射孔 .③射孔深度要足够 .④控制适当地试油压差 .⑤尽可能缩短压井液地浸泡时间 .4> 酸化作业中地损害酸化作业是目前用于油层解堵或增产地常用措施 . 但是 , 如果酸化作业不当会给地层带来新地损害 , 酸化可能引起地储层损害有：IAg9qLsgBX(1> 酸液与地层矿物反应产生沉淀 . 当地层中含有一些酸敏性矿物时 , 用不配伍地酸液处理地层可产生絮状或胶状沉淀物质而堵塞孔喉 , 导致渗透率降低 . WwghWvVhPE(2> 外来固相堵塞 . 若作业管线不清洁 , 则酸液可将铁锈、污泥等物溶解带人地层 ,引起堵塞 .(3> 增加地层微粒 . 酸液溶解掉部分岩石骨架及其胶结物 ( 如碳酸盐类 >后, 会释放出许多不溶于酸地固体颗粒 . 这些颗粒地增加 , 使地层中微粒运移现象加剧 .asfpsfpi4k(4> 与原油中地沥青质形成胶状沉淀 . 当酸液与富含沥青质地原油相接触时 , 酸与沥青质容易发生反应生成胶状残渣•当有表面活性剂或Pe3'存在时,残渣更易生成• ooeyYZTjjl5> 压裂过程中地损害压裂是低渗油气藏增产地有效措施之一 , 但若不注意对油气层地保护 , 仍然可造成对油气层地损害 , 使增产作业地效果不理想 , 甚至还可能降低原有地生产能力• BkeGuInkxI(1> 压裂液引起损害• 压裂液与储层不配伍 , 引起地层中地粘土膨胀、原油地乳化等损害• 对于低渗透油气藏 , 还可能产生水锁现象 , 损害油气层• PgdO0sRlMo(2> 压裂液残渣造成损害•6> 采油过程中地损害(1> 采油速度过高• 造成原来松散地依附在孔壁上地一些矿物微粒发生运移 , 从而对孔隙喉道产生堵塞 , 降低渗透率• 3cdXwckm15(2> 结垢与结蜡• 生产过程中 , 由于储层地孔隙压力降低以及有时气体膨胀引起地冷却作用 , 均使某些无机盐溶解度降低而生成无机垢沉淀• 通常地盐垢为碳酸钙和硫酸钙 , 有时还有单体硫以及氯化钠地沉积 , 如果油气井从正常生产层窜槽或从套管泄漏处出水 , 则沉积地盐垢将堵塞井筒、射孔孑 Lg 艮与地层孔隙• h8c52WOngM对于富含沥青质或蜡质地原油 , 在其流动过程中由于温度、压力降低 , 也会引起这些物质在地层中形成蜡垢和有机垢• 虽然孔隙壁上地沥青质沉积一般不会明显降低地层孔隙度和绝对渗透率 , 但在经过这一过程后 , 岩石将趋向亲油 , 并降低油地相对渗透率 , 在—定条下若同时产水 , 还会有助于乳状液堵塞地形成• v4bdyGious(3> 除蜡、除沥青质过程地影响• 当井内油管内结蜡或有积垢时 , 常用机械 (如使用刮蜡片 >或热油洗井等方法将其清除• 但如果在该项处理中 , 使用方法不当也会造成对油层地损害• 比如在采油过程中 , 从油管上刮下地石蜡或沥青有一部分会泵入射孔孔眼和井筒附近地地层孔隙、孔洞或裂缝中去• 用热油洗井时 , 一部分蜡垢也可能堵塞地层孔隙和射孔孔眼而影响产能• J0bm4qMpJ9(4> 化学处理剂地影响• 如果所使用地缓蚀剂、防垢剂或防蜡剂与产层接触并且与之不配伍 , 也可能导致油相渗透率降低• XVauA9grYP7> 注水过程中地损害在注水过程中不注意对油气层地保护, 将会直接影响到注水效果 , 降低油气井产量和采收率• 注水过程中可能造成地层损害地原因主要有注入水地水质( 矿化度、化学成分、固相含量及粒度范围、细菌量、游离氧含量等>不符合要求 , 引起地层中粘土矿物地水化膨胀及分散运移堵塞、化学沉淀堵塞、机械杂质堵塞和细菌堵塞等损害；注入水地强度过大, 引起地层中微粒运移而堵塞孔喉 , 导致地层渗透率下降• bR9C6TJscw8> 修井过程中地损害修井液与地层不配伍 , 造成地层中地粘土膨胀、地层水结垢、岩石润湿性反转及原油乳化等一系列损害•9> 提高采收率地方法对油气层地损害在采用蒸汽驱、碱水驱、二氧化碳驱、活性剂驱和聚合物驱等提高采收率地方法时, 可能引起储层地损害•二、保护油气层1 ．油层损害地类型(1> 水敏性损害• 水敏性是指岩石与外来水接触后 , 其中地粘土矿物发生水化膨胀、分散、脱落、运移 , 而导致地层渗透率降低地现象• 水敏性损害是各种油层损害类型中最复杂、最主要地一种• 产生水敏性损害地原因 , 一方面是由于膨胀性粘土遇水膨胀 , 减少了油层地孔隙通道；另一方面是一些非膨胀性粘土遇水产生分散脱落 ,释放微粒 , 并且微粒随流体运移而堵塞孔隙通道 . pN9LBDdtrd(2> 酸敏性损害 . 酸敏性是指岩石与酸液接触后 , 发生有害反应生成沉淀或岩石解体产生地层微粒 , 而引起油层渗透率降低地现象 . DJ8T7nHuGT(3> 微粒运移损害 . 微粒运移是指由于流体流速较高或压差波动较大, 使储层中固有地颗粒脱落 , 随流体发生移动 , 在孔隙通道中形成“桥堵”或“帚状”堆积而阻挡流体流动 . QF81D7bvUA(4> 结垢损害 . 地层结垢泛指在地层孔隙内形成地各种沉淀物 , 它包括无机垢和有机垢两大类.形成结垢是由于地层岩石和流体地内在原因与外界物理化学因素引起地 . 4B7a9QFw9h(5> 水锁损害 . 水锁一般指由于水进入油层后引起地液体堵塞 , 它是一种物理原因地损害 .一方面 ,由于外来水地渗入 , 改变了油层中地油水分布 ,含水饱和度增大而含油饱和度降低,必然导致油相渗透率减少 .另一方面 ,由于水地渗入 , 油层孔道中呈两相共流状态 ,不连续相则形成液珠 . 液珠在流动过程中将产生阻碍流动地各种毛细管力效应 , 这种毛细管力效应便成为不可忽视地流动阻力 . ] ix6iFA8xoX(6> 润湿性改变损害 . 不同油层岩石表面具有不同地电性及润湿性 , 一般可分为亲油岩石和亲水岩石两大类 . 这里所说地润湿性改变损害是指由于岩石吸附化学剂改变岩石表面润湿性而造成油层油相渗透率下降地损害 . 这种类型地损害与岩石成分有关 . wt6qbkCyDE(7> 固相颗粒侵入损害 .固相颗粒侵入是指人井流体直接将固相颗粒带人地层 , 堵塞孔隙通道而损害油层渗透率 . 固相颗粒包括无机固相颗粒和有机固相颗粒 . 固相颗粒侵入油层是在滤饼形成之前发生地 . Kp5zH46zRk(8> 出砂损害 . 当油层岩石属于弱胶结或未胶结型时 , 在高速采油地情况下 , 岩石结构地完整性遭到破坏 , 发生解体 , 形成松散地砂粒或微粒物质 . 其中较大地颗粒随油流流向井筒,造成油井出砂 ,堵塞生产层段 , 甚至引起地层滑移而损害套管 ,迫使油井停产 .另外,在施工作业中 ,如工作液使用不当 ,造成胶结物中粘土矿物分散或其他矿物地溶解 , 破坏了岩石地胶结状况 ,也会导致或加剧油井出砂带来地油层损害 . Yl4HdOAA612 ．保护油气层地钻井液完井液在钻井过程中 , 钻井液完井液是钻开油气层时首先接触地工作液 , 易对油气层造成损害 . 由于钻开油气层改变了原有地环境状态 , 钻井液完井液中地固相、液相侵入油气层内与油气层中地固相、液相或气相发生物理化学反应 , 使油气层地有效渗透率受到不同程度地损害 .油气层一旦受到损害 ,欲恢复到原有水平是相当困难地 .目前, 保护油气层钻井液完井液大致可分为三大类 . ch4PJx4BlI(1> 水基钻井液完井液 .①无固相饱和盐水钻井液完井液已形成系列 , 近几年国外报道最多地是无固相饱和盐水钻井液完井液 . 这个系列地钻井液完井液有很多品种 , 分别含有氯化铵、氯化钠、氯化钾、氯化钙、碳酸钠、溴化钠、溴化钙、溴化锌 , 或者同时含有它们中地若干种 , 密度范围为 1. 07-2 . 30g/cm3,基本可以满足不同压力系数油气井钻井、完井施工地需要.qd3YfhxCzo 这种钻井液完井液增粘、降滤失是比较困难地 , 需要加入增粘剂、降滤失剂 . 还需加入防腐剂、 pH 值调节剂、消泡剂等处理剂 , 以达到特殊地要求和目地 . E836L11DO5②无粘土钻井液完井液 . 近年来 , 国外为了解决钻井液完井液中粘土粒子可能对油气层造成堵塞地问题 , 发展了无粘土钻井液完井液 . 按不同类型地密度调节剂、暂堵剂可分为酸溶性、水溶性、油溶性三种 . S42ehLvE3Ma ．酸溶性钻井液完井液 . 其密度调节剂、暂堵剂通常是碳酸钙、碳酸铁 , 钻井液完3井液密度范围为 1．03—1．56g/cm3. 501nNvZFisb ．水溶性钻井液完井液 . 以各类饱和盐水为基液 , 其密度调节剂、暂堵剂是细目盐粒, 通常使用地有氯化钠、硼酸盐和氯化钙等 . 钻井液完井液密度范围为 1.03-2.40 g ／ 3 cm . jW1viftGw9c ．油溶性钻井液完井液 . 其暂堵剂是油溶性树脂 , 钻井液完井液地密度用不同种类或不同浓度地盐水调整 .这种钻井液完井液常用地增粘剂有羟乙基纤维素、生物聚合物、羟基铝、氢氧化铁、羟基镁等 . 常用地降滤失剂有淀粉、多羟酸等 . xS0DOYWHLP③改性钻井液完井液 . 除上述两种水基钻井液外 , 多数井 ( 约 80％以上＞使用改性钻井液完井液钻开油气层 . 这种钻井液完井液是在原钻井液地基础上加以性能调整 , 使之能满足钻开油气层地要求 . LOZMkIqI0w(2＞油基型钻井液完井液 . 油基型钻井液完井液大致有以下四种：油基液 ( 乳化水少于20% ＞、油包水乳化液(乳化水20%〜60% ＞、低胶性油基液(不加沥青和滤失控制剂＞、无毒油基液 ( 连续相用矿物油料 , 含芳烃量应少于 19．1％＞.ZKZUQsUJed这类钻井液完井液具有热稳定性好(温度最高250 C ＞、密度范围大、对泥页岩有较好地抑制性、抗各种盐类污染等优点 . 缺点是成本高、劳动条件差、对环境有污染等 . 因此, 只适用于在特殊井上使用 . dGY2mcoKtT(3＞气体型 ( 空气、雾、泡沫、充气＞钻井完井流体 . 为了保护低压油气层 , 研究和发展了空气、雾、泡沫和充气等四种气体类钻井流体 . 这类钻井完井流体地优点是：密度低、对油气层地损害极小、增产效果显著 . rCYbSWRLIA。
钻井液体系
国内外钻井液技术发展概述(2012-05-2711:05:36)摘要：本文主要论述了国内外钻井液的发展状况及发展趋势，介绍了近年来国内外发展起来的16种新型钻井液技术，国内外钻井液技术仍以抗高温、高压、深井复杂地层的钻井液技术为主攻目标，指出了钻井液处理剂的发展方向是高效廉价、一剂多效、保护油气层、尽可能减轻环境污染，并寻求技术更先进、性能更优异、综合效益更佳的钻井液体系及钻井液处理剂。
对钻井液技术发展进行了展望，由于深井、复杂井、特殊工艺井以及特殊储藏的开发、环境保护的重视，对钻井液完井液的要求越来越高，所以抗高温、高压、深井复杂地层、油气层保护仍是钻井液完井液技术发展的重要方向。
关键词：钻井液技术发展一、国内外钻井液技术新发展概述钻井液作为服务钻井工程的重要手段之一。
从90年代后期钻井液的主要功能已从维护井壁稳定，保证安全钻进，发展到如何利用钻井液这一手段来达到保护油气层、多产油的目的。
一口井的成功完井及其成本在某种程度上取决于钻井液的类型及性能。
因此，适当地选择钻井液及钻井液处理剂以维护钻井液具有适当的性能是非常必要的。
钻井液及钻井液处理剂经过80年代的发展高潮以后，逐渐进入稳定期，亦即技术成熟期。
可以认为，由于钻井液及钻井液处理剂都有众多的类型及产品可供选择，因此现代钻井液技术已不再研究和开发一般钻井液及钻井液处理剂产品，而是在高效廉价、一剂多效、保护油气层、尽可能减轻环境污染等方面进行深入研究，以寻求技术更先进、性能更优异、综合效益更佳的钻井液及钻井液处理剂。
1．抗高温聚合物水基钻井液所使用的聚合物在其C-C主链上的侧链上引入具有特殊功能的基团如：酰胺基、羧基、磺酸根（S03H）、季胺基等，以提高其抗高温的能力。
不论是其较新的产品，如磺化聚合物P OLYDRILL，或早己生产的产品如S.S.M.A.（磺化苯乙烯与马来酸酐共聚物）均是如此，并采取下列措施：①利用表面活性剂的两亲作用来改善钻井液的抗温性；②抗氧化剂可以大幅度提高磺化聚合物抗高温降滤失剂的高温稳定性能。
第二章 钻井液体系
第二章钻井液体系目前，国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。
水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛；油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井；含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。
上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。
合成基钻井液对环境污染更小，并具有部分油基钻井液的特性，能很好的保持井壁稳定；超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用；各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的，不要死记硬背，生搬硬套，而应该对其熟练掌握、灵活应用，并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结，积累并不断的加以完善。
一、膨润土浆（坂土浆）1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构，用于代替清水开钻，形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏；也用于储备钻井液，在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。
2、常规膨润土浆配方：（1）钠膨润土：水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 纯碱+ 6-10% 钠膨润土（2）钙膨润土：水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12% 钙膨润土+ 纯碱（钙膨润土的6%）配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。
土是膨润土浆的基础结构，烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化，纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化；实际应用中，烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。
3、配置步骤（1）清淘干净一个配浆罐，用清水清洗干净后装入配浆水（配浆水要求总矿化度小于1000mg/L）。
（2）软化配浆水：检测配浆水中钙镁离子含量，根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子，软化水质，以提高膨润土的造浆率，使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。
第二章 钻井液基础知识
第二章、钻井液基础知识钻井液在钻井中的作用。
1、清洗井底，携带岩屑，保持井底清洁，保证钻头不断地破碎地层，使钻进不中断。
2、平衡地层中的流体（油、气、水）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、盐岩、石膏、芒硝等对钻井液的化学污染，防止硫化氢污染和损害。
8、利用钻井液，准确获得井下资料。
一、钻井液性能与钻井工作的关系一）、钻井液密度与钻井的关系密度过大有以下害处：1、损害油气层；2、降低钻井速度；3、过大压差造成压差卡钻；4、易憋漏地层；5、易引起过高的粘切；6、多消耗钻井液材料及动力；7、抗污染能力下降。
密度过低则容易发生井喷、井塌（尤其是负压钻井）、缩径（对塑性地层，如较纯的粘土、盐岩层等）及携屑能力下降等。
二）、钻井液粘度、切力与钻井的关系1、粘度、切力过大有以下害处。
⑴流动阻力大，能量消耗多，功率低，钻速慢；⑵净化不良（固控设备不易充分发挥效力），易引起井下复杂情况；⑶易泥包钻头，压力波动大，易引起卡、喷、漏和井塌等事故；⑷脱气较难，影响气测并易造成气侵。
2、粘度和切力过低也不利于钻井，如：⑴洗井不良，井眼净化效果差；⑵冲刷井壁加剧，引起井塌等井下事故；⑶岩屑过细影响录井。
三）、滤失量和泥饼质量与钻井工作的关系钻井液滤失量过大，泥饼厚而虚，会引起一系列问题。
1、易造成地层孔隙堵塞而损害油气层，滤液大量进入油气层，会引起油气层的滲透率等物性变化，损害油气层，降低产能。
2、泥饼在井壁堆积太厚，环空间隙变小，泵压升高。
3、易引起泥包钻头，下钻遇阻、遇卡或堵死水眼。
4、在高滲透地层易造成较厚的滤饼而引起阻卡，甚至发生压差卡钻。
油田化学-钻井液化学(第二章)
3．冷却和润滑钻头＼钻具
1、井底温度高
热量 来源
2、钻头与井底岩石/钻柱
与井壁摩擦而产生热量 1、通过钻井液不断地循环
冷却和润 滑机理
作用，将这些热量及时带走 2、利用钻井液良好的润滑 作用，降低摩擦
4．传递水动力
（1）直接破碎岩石：钻井液在钻头喷嘴
处以极高的流速冲击井底，从而提高了钻
井速度和破岩效率。高压喷射钻井正是利
缺点: 可以使井壁的页岩膨胀、分散，不利于井 壁稳定
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二、钻井液酸碱性调整 钻井液工艺原理电子教案 2、氢氧化钾（KOH）
KOH K OH
第二章
有很强的pH值调节能力；
优 点
上一内容
电离→K+，可抑制井壁的页岩膨胀、 分散，有利于井壁稳定
下一内C
达西定律
dqFL k Ap dt L
q FL A
SC 2 k P 1t SM
式中： A----渗滤面积
k----泥饼渗透率 ΔP----渗滤压差
SC
SM
静滤失方程
----泥饼中固相体积分数 ----钻井液中固相体积分数 t----渗滤时间 μ----滤液粘度
酚酞碱度 Pf
碱度的分类 甲基橙碱度Mf
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一、钻井液酸碱性表示法 钻井液工艺原理电子教案
（4）碱度的测定
①酚酞碱度
第二章
－用酚酞做酸碱中和指示剂测得的碱度（Pf)
以酚酞为指示剂，用酸滴定水样由红色变为无色， 以下反应进行完全，消耗的硫酸体积。
OH-+H+=H2O CO32-+H+=HCO3上一内容 下一内容 回主目录
石油行业钻井技术手册
石油行业钻井技术手册第一章介绍石油行业钻井技术手册是为了指导钻井工程师和技术人员在石油行业开展钻井作业而编写的。
本手册详细阐述了钻井技术的原理、方法和操作流程，旨在提高钻井作业的效率和安全性。
第二章钻井勘探2.1 钻探目的钻井勘探是为了确定石油储量和矿藏质量，选择适宜的钻井点位和设计方案。
通过岩心取样和地层记录分析，可以评估油气资源的价值和开采潜力。
2.2 钻井点位选择钻井点位的选择是基于地质勘探和地层分析的结果，考虑到地下结构、资源分布以及环境因素。
综合地质勘探资料，确定最佳的钻井点位，以最大限度地提高勘探成功率。
2.3 预测井眼路径预测井眼路径是为了确定钻探井段的方向和造斜角度，以适应地下结构和实现最佳的石油开采效果。
通过地质勘探和地质力学分析，结合控制井斜的工具和技术，进行井眼路径的预测和规划。
第三章钻井装备3.1 钻井机械钻井机械是实施钻井作业的重要设备，包括钻机、钻杆、钻头、钻井液循环系统等。
合理选择和使用钻井机械，可以提高钻井效率和降低成本，同时保证作业安全。
3.2 钻井液体系钻井液体系是为了满足钻井作业的技术要求，包括平衡地层压力、冷却钻头、运输钻屑和控制井壁稳定等。
不同的地层和井型需要选择合适的钻井液类型和配方，以保证作业的顺利进行。
3.3 钻井管柱和下套管钻井管柱和下套管是连接钻机和钻头的关键部件，用于传递回转和下压力，支撑井壁和保持井眼稳定。
选择合适的钻井管柱和下套管，可以提高强度和耐腐蚀性，确保钻井作业的质量和安全。
第四章钻井操作流程4.1 钻头下套管操作钻头下套管操作是钻井作业的重要环节，主要包括套管下套、套管固井和套管测试等。
通过合理的套管操作，可以确保井壁稳定和井眼质量，提高钻井作业的成功率。
4.2 钻井液循环操作钻井液循环操作是为了冷却钻头、运输钻屑和控制井壁稳定，主要包括钻井液循环系统的建立和操作控制。
合理的钻井液循环操作可以提高钻井作业效率和安全性。
4.3 钻井井眼质量控制钻井井眼质量控制是为了确保井眼的规范和质量，主要包括井眼壁稳定、井眼直径控制和钻探井眼质量评估等。
钻井液体系和配方
钻井液体系和配方一. 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（171/2″井眼平均约3.5千克/米，121/4″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。
中国石油天然气集团公司钻井液技术规范标准
中国石油天然气集团公司钻井液技术规第一章总则第一条钻井液技术是钻井技术的重要组成部分，直接关系到钻探工程的成败和效益。
为提高钻井液技术和管理水平，保障钻井工程的安全和质量，满足勘探开发需要，特制定本规。
第二条本规主要容包括：钻井液设计，现场作业，油气储层保护，钻井液循环、固控和除气设备，泡沫钻井流体，井下复杂的预防和处理，钻井液废弃物处理与环境保护，钻井液原材料和处理剂的质量控制与管理，钻井液资料管理等。
第三条本规适用于中国石油天然气集团公司所属相关单位的钻井液技术管理。
第二章钻井液设计第一节设计的主要依据和容第四条钻井液设计是钻井工程设计的重要组成部分，主要依据包括但不限于以下几方面：1. 以钻井地质设计、钻井工程设计及其它相关资料为基础，依据有关技术规、规定和标准进行钻井液设计。
2. 钻井液设计应在分析影响钻探作业安全、质量和效益等因素的基础上，制定相应的钻井液技术措施。
主要有：地层岩性、地层应力、地层岩石理化性能、地层流体、地层压力剖面（孔隙压力、坍塌压力与破裂压力）、地温梯度等信息；储层保护要求；本区块或相邻区块已完成井的井下复杂情况和钻井液应用情况；地质目的和钻井工程对钻井液作业的要求；适用的钻井液新技术、新工艺；国家和施工地区有关环保方面的规定和要求。
第五条钻井液设计容主要包括：邻井复杂情况分析与本井复杂情况预测；分段钻井液类型及主要性能参数；分段钻井液基本配方、钻井液消耗量预测、配制与维护处理；储层保护对钻井液的要求；固控设备配置与使用要求；钻井液仪器、设备配置要求；分段钻井液材料计划及成本预测；井场应急材料和压井液储备要求；井下复杂情况的预防和处理；钻井液HSE管理要求。
第二节钻井液体系选择第六条钻井液体系选择应遵循以下原则：满足地质目的和钻井工程需要；具有较好的储层保护效果；具有较好的经济性；低毒低腐蚀性。
第七条不同地层钻井液类型选择1. 在表层钻进时，宜选用较高粘度和切力的钻井液。
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
1. 抑制性钻井液的基本特点
2. 石灰钻井液性能指标及维护原理
3. 盐水钻井液性能指标及维护原理（自学）
38
抑制性钻井液
组成： 水 + 粘土 + 无机盐 +处理剂
水 + 粘土 + 聚合物
实质（特点）：利用粘土粒子的适度分散，保持 钻井液性能稳定。 核心：保持固相具有适当的分散度。 方法：利用无机盐压缩双电层作用使粘土粒子絮 凝，再利用稀释剂的解絮凝作用去抵消一 部分絮凝，直到分散度合适 —— 性能符 合要求。
此时，粘度合适，钻屑对粘度影响最小。
44
滤液含钙量的保证 滤液碱度 Pf 意义：滤液中OH- 浓度的量度。
作用：控制石灰溶解度： Pf↗→Ca++↘
一般： Pf = 1 - 10 ml 方法：用NaOH控制。
45
泥浆碱度 Pm 意义：钻井液中溶解和未溶解的氢氧化物多少的 量度。
规律：Ca(OH)2 ↗→ Pm ↗
300 1.35 1.15） （ 3 V水 400(米 ） 1.15 1.00
答：需加清水400米3。
35
水基分散型钻井液的优缺点
本质：尽量提高粘土粒子的分散度来保持钻井液性能
的稳定。
方法： 分散介质 —— 淡水 （PH >10）
处理剂 —— 分散剂 （稀释、护胶剂）
优点：
23
水泥侵的处理 特点：PH ↗
处理：
加低碱比的护胶混合液
NaC : NaOH : NaT : Na2CO3 : H2O
5 : 1-2 : 1 : 2 : 50
清水钻水泥塞，钻完放掉。
24
第2章 聚合物钻井液
二、达到不分散低固相的措施
(2)选择性絮凝剂
PHP水解度H=30%时，絮凝效果最好。
Hn、0/p、水眼略有上升； 分子量M水眼、0/p、n变化不正常。
粘土：水化膜厚，带负电量大 膨润土：水化膜厚，带负电量大
不易吸附于PHP上(电性斥力大)
岩屑：水化膜薄，带负电量小，易吸附于PHP上(电性斥力小)。
六、聚合物钻井液的缺点
1、钻速快时，固相不能及时清除； 2、配制容易，维护困难； 3、在大多数情况下，固控设备不能配套； 4、受聚合物特性限制，抗温能力有限； 5、静切力大，电测困难； 6、静滤失量与滤饼质量之间难以兼顾，滤饼虚； 7、在造浆地层，不易真正实现低固相。 所以，在国外聚合物钻井液只占20%，一般情况下， 对于软地层(即：V钻>22.86m/h的地层)，因为岩屑多，不 宜使用聚合物钻井液。
五、聚合物钻井液的优点
1、无用固相少，钻井液密度低，压差小； 2、岩屑较粗，固相体积含量较小； 3、由于聚合物的增效作用，使膨润土造浆率高，因而膨润土可 以很低，亚微米颗粒含量少； 4、剪切稀释特性好，钻头水眼处的粘度低； 5、具有较强的携砂能力，有利于井眼清洁； 6、由于聚合物的抑制和包被作用，可以保持较好的井眼稳定性； 7、能减少油气层损害，有利于保护生产层。 8、能抗高温。
一、聚合物钻井液的定义：
广义上地讲，凡是使用线型水溶性聚合物作处理剂 的钻井液体系都可成为聚合物钻井液。
二、聚合物钻井液的分类：
1、按照活性固相含量高低分： 清水或盐水、油水乳状液、低固相聚合物钻井液(包括加重和非 加重低固相聚合物钻井液)。 2、按照聚合物品种分： 单一丙烯酰胺聚合物钻井液、多种大分子金属盐复合聚合物钻井 液、阳离子聚合物钻井液、两性离子聚合物钻井液。 3、从使用角度分： 聚合物快速钻井液、聚合物防塌钻井液、保护油气层的钻井完 井液、聚合物深井钻井液等。
第二章 钻井液体系
第二章钻井液体系目前，国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。
水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛；油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井；含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。
上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。
合成基钻井液对环境污染更小，并具有部分油基钻井液的特性，能很好的保持井壁稳定；超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用；各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的，不要死记硬背，生搬硬套，而应该对其熟练掌握、灵活应用，并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结，积累并不断的加以完善。
一、膨润土浆（坂土浆）1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构，用于代替清水开钻，形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏；也用于储备钻井液，在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。
2、常规膨润土浆配方：（1）钠膨润土：水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 纯碱+ 6-10% 钠膨润土（2）钙膨润土：水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12% 钙膨润土+ 纯碱（钙膨润土的6%）配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。
土是膨润土浆的基础结构，烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化，纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化；实际应用中，烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。
3、配置步骤（1）清淘干净一个配浆罐，用清水清洗干净后装入配浆水（配浆水要求总矿化度小于1000mg/L）。
（2）软化配浆水：检测配浆水中钙镁离子含量，根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子，软化水质，以提高膨润土的造浆率，使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。
第二章 钻井液体系
第二章钻井液体系目前，国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。
水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛；油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井；含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。
上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。
合成基钻井液对环境污染更小，并具有部分油基钻井液的特性，能很好的保持井壁稳定；超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用；各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的，不要死记硬背，生搬硬套，而应该对其熟练掌握、灵活应用，并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结，积累并不断的加以完善。
一、膨润土浆（坂土浆）1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构，用于代替清水开钻，形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏；也用于储备钻井液，在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。
2、常规膨润土浆配方：（1）钠膨润土：水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 纯碱+ 6-10% 钠膨润土（2）钙膨润土：水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12% 钙膨润土+ 纯碱（钙膨润土的6%）配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。
土是膨润土浆的基础结构，烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化，纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化；实际应用中，烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。
3、配置步骤（1）清淘干净一个配浆罐，用清水清洗干净后装入配浆水（配浆水要求总矿化度小于1000mg/L）。
（2）软化配浆水：检测配浆水中钙镁离子含量，根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子，软化水质，以提高膨润土的造浆率，使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。
_钻井液技术手册(中文版)
_钻井液技术手册(中文版)钻井液技术手册(中文版)本文档旨在介绍钻井液技术相关的知识和操作指南，为钻井工程师和相关人员提供参考。
本手册将详细介绍钻井液的组成、性质、分类、选型以及常见的技术问题和解决方案。
同时，本手册还包括涉及到的法律名词及其注释，以及相关附件列表。
--------------------以下为文档正文--------------------第一章：钻井液概述1.1 钻井液简介1.2 钻井液分类1.3 钻井液的作用第二章：钻井液组成及性质2.1 钻井液的组成2.2 钻井液基础性质2.3 钻井液附加性质第三章：钻井液选型原则3.1 钻井液性能要求3.2 钻井液选型指南3.3 钻井液处理与回收第四章：钻井液问题与解决方案4.1 钻井液稳定性问题4.2 钻井液污染问题4.3 钻井液泥浆损失问题4.4 钻井液气体问题第五章：其他钻井液技术5.1 钻井液预处理技术5.2 钻井液添加剂5.3 钻井液监测与控制技术第六章：常见钻井液配方6.1 基础钻井液配方6.2 高温高压钻井液配方6.3 气体钻井液配方6.4 高灰分钻井液配方第七章：附件列表附件1：国内钻井液技术标准附件2：钻井液处理设备参数表附件3：钻井液配方示例------------------ 此处为文档结尾 ------------------附件：1：附件1：国内钻井液技术标准2：附件2：钻井液处理设备参数表3：附件3：钻井液配方示例法律名词及注释：1：法律名词1：注释12：法律名词2：注释23：法律名词3：注释3。
钻井液——精选推荐
钻井液（泥浆）工艺学第一章 钻井液功用无论在石油钻探还是在岩心钻探中，要保证优质快速钻进，正确的选择、使用钻井液十分的重要，因此钻井液被称为钻进过程的血液。
其功用有以下几点： 1、 清洗孔底，悬浮和携带岩粉。
例如：利用钻井液的触变性，将岩粉悬浮起来，可以防止岩粉迅速沉淀造成埋钻事故。
2、 冷却钻头，提高钻头的使用寿命。
例如：金刚石钻进，其钻头温度可以升到300度以上，如果得不到及时的冷却，就会造成烧钻（即金刚石的碳化）。
3、 润滑钻头和钻具，减弱钻具的振动。
例如：在高速钻进的金刚石钻进中，加入润滑剂的乳化冲洗液，可以减小钻头与孔底岩石、钻杆与孔壁间的摩擦阻力和有效地减弱钻具高速回转时的振动及减轻钻机等动力机的荷载，使钻头平稳工作。
4、 形成泥皮，保护孔壁。
例如：钙处理剂泥浆对水敏性地层有抑制作用，有效地防止孔壁的膨胀和坍塌。
5、 在反循环钻进中，输送岩心。
6、 在采用涡轮钻、螺杆钻及冲击回转钻进中，起传递动力的工作介质。
第二章 钻井液的性能按照API 推荐的钻井液性能指标，包括：密度、漏斗粘度、塑性粘度（视粘度）、动切力、静切力、API 滤失量、HTHP 滤失量、PH 值、含砂量、固相含量、膨润土含量、和各种离子的质量浓度等。
1、 粘土的选择：含蒙脱石的粘土、海泡石抗盐粘土。
粘土的性质：粘土因晶格取代而带负电，因内外表面都能进行水化及阳离子交换容量高故而水化膨胀性强。
2、 粘土的扩散双电子层理论：粘土溶于水中，吸附的阳离子便解离，向外扩散，结果形成胶粒带负电的扩散双电层。
3、 粘土-水胶体分散体系的稳定性与聚结：1) 稳定性包括动力稳定性和聚结稳定性。
其中影响动力稳定性因素主要有：颗粒半径、介质粘度；影响聚结稳定性的因素是分散介质的电解质浓度与价态。
2) 缩小颗粒半径和增加介质粘度可以提高动力稳定性；降低电解质浓度和价数可以提高聚结稳定性。
4、 钻井液的流变性：在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性。
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第二章钻井液体系目前，国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。
水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛；油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井；含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。
上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。
合成基钻井液对环境污染更小，并具有部分油基钻井液的特性，能很好的保持井壁稳定；超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用；各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的，不要死记硬背，生搬硬套，而应该对其熟练掌握、灵活应用，并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结，积累并不断的加以完善。
一、膨润土浆（坂土浆）1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构，用于代替清水开钻，形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏；也用于储备钻井液，在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。
2、常规膨润土浆配方：（1）钠膨润土：水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3纯碱+ 6-10%钠膨润土（2）钙膨润土：水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12%钙膨润土+纯碱（钙膨润土的6%）配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。
土是膨润土浆的基础结构，烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化，纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化；实际应用中，烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。
3、配置步骤（1）清淘干净一个配浆罐，用清水清洗干净后装入配浆水（配浆水要求总矿化度小于1000mg/L ）。
（2）软化配浆水：检测配浆水中钙镁离子含量，根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子，软化水质，以提高膨润土的造浆率，使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。
（3）室内小型实验，配制小样，检测小样性能。
（4）通过加重泵按实验合格的小样配浆，配浆前应用配浆水排替管线，配好后连续搅拌并用泵循环2-4小时，然后预水化24小时备用。
（5）如有必要，加入一定数量的护胶剂护胶，通常是加入0.1-0.3%CMC-LV或中小分子处理剂。
4、膨润土浆性能指标：粘度：30-55s ；塑性粘度：8-12mPa.s屈服值：10-20Pa ；静切力：3-15/10-30Pa API失水：不刻意控制，通常v 20ml ；PH 值：8-105、常遇到情况和处理措施（1）粘土和泥页岩侵入，钻井液增稠的处理。
A、排放部分钻井液并加水稀释；B、加入电解质抑制剂，如：盐、生石灰、氯化钾和石膏等；C、加入适量大分子聚合物包被抑制剂，絮凝部分土相；D、使用四级固控设备清除钻井液中有害固相；E、加入降粘稀释剂。
（2）滤失量控制：加入适量中分子、小分子降滤失剂，如CMC-LV、淀粉类降失水剂、KHPAN，NH4HPAN等降失水剂。
二、聚合物钻井液1、聚合物钻井液体系一般用于上部地层大井眼段钻进和地层水敏性较弱的浅井作业。
2、3、聚合物钻井液性能指标:粘度：30-45 s；塑性粘度：7-15 mPa.s 屈服值：5-15 Pa；静切力：1-3/5-15 PaAPI失水：通常v 15ml；PH 值：8-10摩阻系数：v 0.1；含砂：v 0.5 %4、注意事项：（1）用烧碱和纯碱控制体系的pH和Ca2+、Mg2+浓度，体系pH值不宜过高，防止KPAM PLUS等进一步水解失效，Ca2+应控制在200ppm以下；（2）预水化坂土用于控制滤失量和提高泥饼质量，可在配制新浆时加入，也可直接向井浆补充，加入前最好用CMC-LV KHPAN或有稀释作用的降滤失剂（铵盐）等进行处理护胶；（3）配制新浆时，先加其它处理剂对细分散的般土护胶，最后加入大分子包被剂和氯化钾；（4）用稀胶液稀释或用少量稀释剂处理来控制泥浆的粘切；（5）CMC-LV和铵盐用于控制泥浆的滤失量，随井深增加井温较高时，用SPNC或抗温降失水剂替代CMC-LV和铵盐，也可使用SMP SPN H来控制滤失量；（6）大分子包被剂和氯化钾用于提供体系的抑制性，由于钻屑的吸附消耗，应经常向井浆中补充，保持足够的浓度以维持体系的强抑制性；三、盐水钻井液1、盐水钻井液经常用于钻盐水层、盐岩层、盐膏层，也应用于钻大段易膨胀缩径、剥落垮塌的水敏性泥页岩层，以保持井筒内井壁稳定。
2、分类：（1 ）海水钻井液：含盐量约3% ；（2）盐水钻井液：含盐量8-12% ；（3）欠饱和盐水钻井液：含盐量12-30% ；（4 ）饱和盐水钻井液：含盐量大于30%。
3、配方：（1 ）海水钻井液：含盐量约3% ；A、基浆：淡水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 %纯碱+ 6-10% 钠膨润土B、胶液：海水+0.1-0.2%烧碱+ 0.05%纯碱+ 2-3%中分子降失水剂（CMC-LV、PAC、淀粉、KHPAN等）+ 0.5%大分子包被剂（80A51、KPAM 等）+ 0.1-0.2% 降粘剂（XY-27、FCLS 等）+ 1-2% 沥青粉基浆用少量CMC护胶好，将胶液连续均匀的加入其中，根据实际情况需要加入适量润滑剂，根据失水情况调节降失水剂加量。
（2）盐水钻井液：含盐量8-12% ；（3）欠饱和盐水钻井液、饱和盐水钻井液:4、性能指标:3适用密度范围：1.05— 2.50g/cm ; 适用井深：0-10000 米粘度：42-65s; 塑性粘度：15-25 mPa.s屈服值：7-15Pa; 静切力：1-5/6-15 PaAPI失水: 通常v 8ml;PH 值：9-10.5HTHP : 通常v 12ml; 摩阻系数：v 0.15、注意事项：（1）加入盐后，通常会使钻井液PH值降低，应适时不断补充烧碱，以保持盐水钻进液PH值保持在9-10.5。
（2）盐水钻井液有时会出现发泡现象，应加入适量润滑剂改善其表面润滑性能或加入适量消泡剂消泡。
（3）应经常检测钻井液的盐含量（氯离子含量），在钻井过程中应根据盐含量的需求来不断补充盐，控制盐含量在一定范围内；同时应加入适量的降粘剂、降失水剂和其它添加剂，以使钻井液具备良好的性能。
四、聚磺钻井液体系1、聚磺钻井液一般是在水基聚合物钻井液中引入磺化材料【包括磺化单宁（SMT ，磺化褐煤（SPNH、磺化沥青及磺化酚醛树脂（SMP】，从而提高钻井液抗高温抗盐性能，以适应深井、超深井钻探对钻井液的要求。
聚磺钻井液性能稳定，抗污染能力较强，配制维护简单；具有较强的抗温抗盐性能。
2、配方:3、性能指标:适用密度范围：1.05—32.30g/cm；适用井深：0-7000 米粘度：40-65s；塑性粘度：15-25 mPa.s屈服值：6-15Pa；静切力：1-4/5-15 PaAPI失水: 通常v 8ml；PH 值：8.5-10HTHP : 通常v 15ml；摩阻系数：v 0.14、注意事项：（1）用烧碱和纯碱控制体系的pH和Ca2+、Mg2+浓度；（2）控制体系的坂土含量在较低水平，若需加入预水化坂土用于控制滤失量和提高泥饼质量时，加入前必须用稀释剂或中分子降失水剂等进行处理护胶；（3）用聚合物解絮凝剂木质素磺酸盐（FCLS、磺化褐煤（SMC、磺化单宁（SMT 等来控制泥浆粘切；体系的坂土含量高引起过高粘切时，应优先使用稀胶液稀释的方法来处理。
（4）加入磺化沥青、阳离子乳化沥青类防塌剂增强体系的防塌能力；SMP PSC SPNH 用于控制HTHP滤失量。
五、氯化钾聚磺钻井液1、简介：氯化钾聚磺钻井液是最近几年应用非常广泛的钻井液体系，在塔里木油田和西北局塔河油田广泛应用于钻3000米以上的地层。
它抑制粘土和泥页岩水化膨胀、分散的能力相当强，能有效的防止软泥页岩水化膨胀缩径，防止硬脆性泥页岩地层的剥蚀掉快和垮塌。
经过近几年的实践表明：氯化钾聚磺钻井液非常适应该区块的深井钻井液体系；氯化钾聚磺钻井液性能稳定，抗污染能力强，配制维护简单；氯化钾聚磺钻井液能保证起下钻顺利通畅，提高钻井速度，减少事故复杂的发生；氯化钾聚磺钻井液中氯化钾适宜的加量为4-11%。
2、配方：3、性能指标：3适用密度范围：1.05— 2.50g/cm ；适用井深：0-10000米粘度：40-60s；塑性粘度：15-25 mPa.s 屈服值：6-15Pa；静切力：1-4/5-15 PaAPI 失水：通常v 8ml；PH 值：9-11HTHP ：通常v 10ml；摩阻系数：v 0.1注意事项：1）经常（每天至少一次）检测K+含量，并不断根据实测K +含量补充氯化钾，证氯化钾在钻井液中含量在4-11% 。
2）保持钻井液中包被增稠剂、降失水剂的含量，以保持钻井液良好的包被性和较低的滤失量。
3）有条件的情况下，尽量用KOH 代替烧碱调节PH 值，保持PH 值=9-11。
4）氯化钾聚磺钻井液通常是由上部使用的聚合物钻井液转化而成，转化时先将上部使用的钻井液用稀聚磺胶液稀释护胶，降低其膨润土含量在30-40kg/m 3，然后加入0.2-0.5%的大分子包被剂KPAM 或80A51 ，然后再加降失水剂和防塌剂调节失水低于5ml ，搅拌均匀后再加入氯化钾，氯化钾一定要加过胶凝点3%，达到4% 以上，否则钻井液有可能出现稠得流不动。
5）转化最好在地面罐进行，因为，如果氯化钾聚磺泥浆中膨润土含量过高。
这时若同时加入KCL 和包被增稠剂KPAM ，往往会造成钻井液粘度升的极高而流动困难；应先降低膨润土含量并护好胶后加入氯化钾，达到设计的钾离子含量，然后不断的补充氯化钾维持K+含量，并根据粘度、失水情况加入适量降粘剂和降失水剂处理。
调整钻井液性能至优良。