钻井液

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钻井液技术介绍

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6．钾基聚合物钻井液钾基聚合物钻井液是一类以各种聚合物的钾（或铵、钙）盐和KCI为主处理剂的防塌钻井液。在各种常见无机盐中，以KCI抑制粘土水化分散的效果为最好；而聚合物处理剂的存在使该类钻井液具有聚合物钻井液的各种优良特性。因此，在钻遇泥页岩地层时，使用它可以取得比较理想的防塌效果。
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8．合成基钻井液合成基钻井液是以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。由于使用无毒并且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，因此这类钻井液既保持了油基钻井液的各种优良特性，同时又能大大减轻钻井液排放时对环境造成的不良影响，尤其适用于海上钻井。
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1．分散钻井液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。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。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。
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1．合成聚合物类处理剂合成聚合物主要用作钻井液降滤失剂、降粘剂、页岩抑制剂等。 2．天然改性高分子类处理剂改性天然材料来源丰富，价格低廉，在石油工业中有广泛的用途。可生物降解的天然大分子如淀粉纤维素作为主链结构可赋予材料以生物降解特性，使材料具有环保功能。 3．利用工业废料制备的钻井液处理剂利用工业下脚料制备钻井液处理剂技术性较强，油田化学工作者在这方面进行了一些研究工作。
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（二）国内外钻井液处理剂开发应用一、国外发展情况二、国内发展情况

预备知识3：钻井液简介

pv 600 300(mPa s)
塑性粘度：
动切力（屈服值）：
0 0.511300 pv )(Pa) (
600 (无因次) 300
流性指数：
n 3.321lg
稠度系数：
k
0.511 600 (mPa s ) n 1022
四、钻井液的造壁性能
（1）滤失和造壁过程钻井液中的液体在压差作用下向地层中渗透的过程称为钻井液的滤失。在钻井液产生滤失的同时，钻井液中的固相颗粒附着在井壁上形成滤饼。一般，滤饼的渗透率比地层的渗透率小几个数量级，所以形成的滤饼阻止滤液向地层渗透，同时又有保护井壁的作用。滤饼在井壁上的形成过程称为造壁过程。
稠度系数k、流性指数n upv为塑性粘度
钻井液大多数为塑性流体，某些为假塑性流体。
塑性流型的特点:
（1）所加切应力达到某一最低值 s 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。
静切应力越大，悬浮岩屑能力强，但流动阻力大，开泵困难。
（2）当切应力继续增大，流变曲线出现直线段，延长该直线与切应力轴线交于
常见的粘土矿物
高岭土（Kaolinite）蒙脱石(Montmorillonite) 伊利石(illite)
二、钻井液的分类
用的最多
分三类：水基体系；
油基体系；
空气-天然气体系。
(1) 水基钻井液体系：固相颗粒悬浮在水中或盐水中，油可以乳化到水中，此时，水是连续相。膨润土+水+化学处理剂+加重材料＋钻屑淡水、盐水、钙处理钻井液、聚合物钻井液等
四、钻井液的造壁性能
（2）几种不同的滤失情况
瞬时滤失、动滤失、静滤失
瞬时滤失在钻头破碎岩石形成新井眼而滤饼尚未形成的一段时间内，钻井液迅速向地层内渗滤，此时的滤失称为瞬时滤失，瞬时滤失量有利于提高钻速，但严重损害油气层。

简述钻井液的主要功用

简述钻井液的主要功用
钻井液是一种在钻井过程中使用的地下水,其主要功用是在钻井过程中提供支持和保护,以及在钻井过程中去除岩石和矿物,以便进行钻井作业。

以下是钻井液的主要功用:
1. 支持钻井作业:钻井液具有黏性,能够在钻井过程中提供支持,防止岩石掉落或钻井工具受到损坏。

钻井液还具有一定的渗透性,能够去除钻井过程中产生的矿物和岩石,保持钻井作业的顺利进行。

2. 保护钻井工具:钻井液能够防止钻井工具受到损坏,同时也能够防止岩石和矿物侵入钻井工具。

钻井液还具有抗化学性,能够抵御钻井过程中产生的化学物质,防止钻井工具受到腐蚀。

3. 去除岩石和矿物:钻井液能够在钻井过程中去除岩石和矿物,使得钻井作业能够顺利进行。

钻井液可以通过渗透性将岩石和矿物带到深处,然后通过过滤和分离将这些物质去除。

4. 控制钻井深度:钻井液能够在钻井过程中控制钻井深度。

通过使用钻井液,可以调整钻井深度,以适应钻井作业所需的条件。

钻井液在钻井过程中扮演着至关重要的角色,其功用决定了钻井作业的顺利进行和安全性。

因此,钻井液的制备和使用需要遵循严格的操作规程,以确保钻井作业的安全和高效。

钻井液与完井液

第一章1钻井液：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)2完井液：在油气井完井作业过程中所使用的工作液统称为完井液，这些作业包括钻开油层、下套管、射孔、防砂、试油、增产措施和修井等。

因此从广义上讲，从钻开油层到采油及各种增产措施过程中的每一个作业环节，所使用的与产层接触的各种工作液体系统称为完井液。

3钻井液的功能: 1．携带和悬浮岩屑(这是钻井液首要和最基本的功用)2．稳定井壁和平衡地层压力3．冷却和润滑钻头、钻具4．传递水动力5．获取井下信息6。

保护油气层4钻井液类型：1.分散钻井液2．钙处理钻井液3．盐水钻井液4．饱和盐水钻井液5．聚合物钻井液6．钾基聚合物钻井液7．油基钻井油8．合成基钻井液9．气体型钻并流体10．保护油气田钻井液。

5钻井液的常规性能：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、滤液中各种离子的质量浓度6钻井液密度的调节方法：加重钻井液密度方法：加重材料是提高钻井液密度最常用的方法。

在加重前，应调整好钻井液的各种性能，特别要严格控制低密度固相的含量。

一般情况下，所需钻井液密度越高，加重前钻井液固含及粘度、切力应控制得越低。

可溶性无机盐也是提高密度常用方法。

如保护油气层清洁盐水钻井液，通过加入NaCl，可将钻井液密度提高至1.20 g/cm3左右。

降低钻井液密度方法：为实现平衡压力钻井或欠平衡压力钻井，通常降低密度的方法有以下几种：(1)清除无用固相: 最主要的方法用机械和化学絮凝的方法清除无用固相，降低钻井液的固相含量。

(2)加水稀释:但往往会增加处理剂用量和钻井液费用。

(3)混油:但有时会影响地质录井和测井解释。

(4)充气:钻低压油气层时可选用充气钻井液等。

8钻井液的固相含量：钻井液固相含量通常用钻井液中全部固相的体积占钻井液总体积的百分数来表示，固相含量的高低以及这些固相颗粒的类型、尺寸和性质均对钻井时的井下安全、钻井速度及油气层损害程度等有直接的影响。

大学课件钻井液PPT课件

2) 可变负电荷。在粘土晶体的断键边缘上有很多裸露的Al-OH键，其中OH中的H在碱性条件下解离，会使粘土负电荷过剩；另外粘土晶体的边面上吸附了 OH-、SiO32-等无机离子或吸附了有机阴离子聚电解质也使粘土带负电。由于这种负电荷的数量随介质的pH值而改变，故称为可变负电荷。
3) 正电荷。不少研究者指出，当pH值低于9时，粘土晶体边面上带正电荷。多数人认为其原因是由于裸露在边缘上的Al-O八面体在碱性条件从介质中接受质子引起的。
高分子化合物对聚结稳定性的影响：
钻井液中粘土颗粒能够和高分子化合物之间发生相互作用，绝大部分高分子化合物都会吸附在粘土颗粒的表面上。若高分子物质较多，粘土颗粒会尽可能多地吸附高分子物质在它的表面上，当颗粒完全被高分子所包围，没有剩余的空白表面，就会失去再吸附其它颗粒上的高分子的可能，使颗粒间的桥联作用无法实现，使钻井液体系的稳定性增强，这种现象称为胶体的保护作用。
1) 物理吸附。物理吸附是靠吸附剂和吸附质之间分子间引力产生的，物理吸附是可逆的，吸附速度与脱附速度在一定条件下呈动态平衡。非离子型的有机处理剂，往往是因在粘土表面发生物理吸附而起作用的。
2) 化学吸附。化学吸附是靠吸附剂与吸附质之间的化学键力而产生的。例如铁铬木质素磺酸盐在粘土晶体的边缘上可以发生螯合吸附。
离子交换吸附的规律：
浓度相同，价数越高，与粘土表面的吸力越强，交换到粘土表面上的能力越强；
价数相同、浓度相近时，离子半径越小，水化半径越大，离子中心离粘土表面越远，吸附能力弱(K+与H+除外)；
当浓度很高时，低价离子同样能交换高价离子。常见的阳离子交换能力强弱顺序是：
H+>Fe3+>Al3+>Ba2+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+>Li+ 粘土的阳离子交换容量是指在pH等于7的条件下，粘土所能交换下来的阳离子总量。它包括交换性氢和交换性盐基，其数值均以每100 g粘土所交换下来的阳离子的量表示。粘土的阳离子交换容量，直接关系到粘土颗粒带电荷的多少和吸附处理剂的能力。影响粘土阳离子交换容量的因素有粘土矿物的本性、粘土矿物的分散度及溶液的pH值。

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。

钻井液基础知识

钻井液相关基础知识
乳状液泥浆
乳状液是液体(油和水)分散在另一种液体( 乳状液是液体(油和水)分散在另一种液体(水和油 ) 中形成稳定的分散体系. 常用的是水包油型乳状中形成稳定的分散体系 . 液 , 它有较好的润滑性能, 不仅能有效地提高钻头和它有较好的润滑性能 , 钻具的寿命, 而且能明显地降低钻进所需的功率消耗 , 钻具的寿命 , 而且能明显地降低钻进所需的功率消耗, 还可以起到降低或消除钻杆柱的振动, 还可以起到降低或消除钻杆柱的振动 , 从而提高钻具的钻速, 的钻速 , 使小口径金刚石钻进的钻进速度和钻进深度大幅度的提高. 近年来 , 大幅度的提高 . 近年来, 随着小口径金刚石钻进的发展 , 水包油乳状液已成为固体矿床钻探中主要的钻孔冲洗液之一. 钻探时可购买已配制好的乳化油 , 冲洗液之一 . 钻探时可购买已配制好的乳化油, 现场使用时加水稀释成乳化液(乳化油的含量一般为0 使用时加水稀释成乳化液(乳化油的含量一般为0.3% 一0.5%).
钻井液相关基础知识
泥浆密度与钻井的关系
平衡地层压力和井壁侧压力
钻井过程中,钻井液的密度过小,钻井液的液柱压力过小,一方面不足以平衡地层压力,地层中的油,气,水可进入钻井液中,破坏钻井液性能, 同时造成钻井液密度下降,引起井喷事故的发生; 另一方面液柱压力过小,不足以提供足够的支撑力来平衡井壁侧压力,易使井壁垮塌.密度过大,钻井液的液柱压力过大,当液柱压力大于地层压力, 钻井液进入地层中去,对油气层造成破坏;当钻井液的液柱压力大于地层的破裂压力时,压漏地层, 产生井漏.
钻井液主要分类
液态-清水,低固相-无固相, 水基-油基,细分散-粗分散- 不分散,淡水-盐水等; 气态-空气,天然气; 气液混合态-充气泥浆,泡沫泥浆等.

钻井液的配置标准

钻井液的配置标准
钻井液是钻井过程中使用的重要液体，其配置标准应该符合以下要求：
1. 密度：钻井液的密度应该能够克服井口压力，同时又不能对地层造成损害。

一般来说，密度控制在8到16磅/加仑之间。

2. 粘度：钻井液的粘度应该足够大，以便在钻井过程中有效地传递钻头的动力，但又不能过于粘稠以至于影响钻井速度。

3. pH值：钻井液的pH值应该控制在7到9之间，以避免对地层造成腐蚀。

4. 清洁度：钻井液应该保持清洁，以避免在钻井过程中出现回流问题。

5. 抗污染能力：钻井液应该具有一定的抗污染能力，以避免来自地层的污染物对钻井液造成损害。

6. 稳定性：钻井液应该具有一定的稳定性，以避免在钻井过程中出现波动。

综上所述，钻井液的配置标准应该根据不同的钻井条件和要求进行调整，以保证钻井过程的安全和高效。

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石油钻井液性能基础

钻井液性能 4) 钻井液滤液碱度两种测定方法对比
缺点
优点
方法
a) Mf 滴定中有干扰 b) 通常碳酸氢根测定结果偏高
a) 传统的方法 b) 用一个样品滴定二次
Pf/Mf
a) 用三个样品滴定三次 b) 碱的测定很关键 c) 使用有毒物质(BaCl2)
a)消除Mf滴定中的干扰
P1/P2
钻井液性能 15、氯离子浓度(Chloride Concentration) 测定方法：以铬酸钾溶液为指示剂，用硝酸银标准溶液(0.0282mol/l)滴定一定量的滤液至溶液颜色由黄色变为橙红色并能保持30s即为滴定终点。计算： CCl-＝ CNaCl＝1.65 CCl- 式中： CCl- －滤液中的Cl-浓度，mg/l； CNaCl －滤液中的NaCl含量，mg/l； VAgNO －滴定所消耗的硝酸银溶液体积，ml； V －滤液样品体积，ml。注：若滤液中的氯离子浓度超过10,000mg/l，可使用每毫升相当于0.01g氯离子的硝酸银溶液(0.282mol/l)，此时，把上式中的系数1000改为10000。
钻井液性能 5、动切力(Yield Point) 钻井液在层流条件下，剪切应力与剪切速率成线性关系时的结构强度，用直读式粘度计测定，用YP表示，单位为Pa。动切力的计算： YP = AV－PV 或 YP = (300 －PV) 英制单位为lb/100ft2，Pa = 0.5 lb/100ft2。
1 b━ lg
钻井液性能 (5) 低密度固相、加重材料和悬浮固相浓度的计算： Clg = 9.96lgVlg Cb = 9.96bVb Css = Clg + Cb 式中：Clg －低密度固相浓度，kg/m3； Cb －加重材料浓度， kg/m3 ； Css－悬浮固相浓度， kg/m3 。

钻井液基本解析

此外，结合国际钻井液分类方法，我国还将钻井液分为以下8个类别
1、聚合物钻井液体系：以聚合物作为主处理剂的水基钻井液。 2、钾基钻井液体系：钾基聚合物钻井液是一类以各种聚合物的钾（或铵、钙）盐和KCI为主处理剂的防塌钻井液。 3、饱和盐水钻井液体系：常温下氯化钠含量达到饱和的水基钻井液。它可以用饱和盐水配成，亦可先配成钻井液再加盐至饱和。 4、分散钻井液体系：加有分散剂的水基钻井液。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。 5、钙处理钻井液体系：经石灰、石膏或氯化钙等处理剂处理的水基钻井液。该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。
7、帮助收集与解释从钻屑、岩芯与测井所得到的信息。
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。 2、对所钻井眼，不需要特别和昂贵的完井方法。
3、不能干扰生产井的正常生产。
4、不能腐蚀钻井设备。一般情况下，钻井液成本只占钻井总成本的7％～10％，然而先进的钻井液技术往往可以成倍地节约钻时，从而大幅度地降低钻井成本，带来十分
3、稳定泡沫
注：钻井液中的固相分为两种类型，即活性固相（ActiveSolids）和惰性固相（Ineri Solids）。凡是容易发生水化作用或易与液相中某些组分发生反应的称为活性固相，反之则称为惰性固相。前者主要指膨润土，后者包括石英、长石、重晶石以及造浆率极低的粘土等。除重晶石外，其余的惰性固相均被认为是有害固相，是需要尽可能加以清除的物质。
加重剂
SDMC 重晶石英文：Barite powder SL—BAR 加重剂产品描述：重晶石是一种以BaSO4为主要成分的天然矿石，经过机械加工而成的灰白色粉末产品。主要用于提高密度不超过2.30g/cm3的水基钻井液和油基钻井液的密度。 SL—BAR技术要求性能指标密度，g/cm3 ≥4.20 水溶性碱金属（以钙计），mg/kg ≤250 大于75μm的筛余物质量分数，%（m/m） ≤3.0

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。

钻井液的配置标准

钻井液的配置标准
钻井液是一种在钻井作业中必不可少的液体，它在钻井过程中起着冷却、润滑、承压、控制井壁稳定等多种作用。

为了使钻井液能够发挥最佳效果，在其配置过程中需要遵循以下标准：
1. 密度标准：钻井液的密度需要与井壁的压力相匹配，以达到
承压的效果。

密度的标准值应该根据钻井地层的压力和井深来确定。

2. 粘度标准：钻井液需要具备一定的粘度，以确保沿井壁形成
一层稳定的薄膜，避免井壁塌陷。

粘度标准应根据钻井地层的类型来决定。

3. pH值标准：钻井液的pH值需要保持在一定范围内，以避免
对岩石和井管的腐蚀。

pH值标准通常在7-10之间。

4. 水硬度标准：水硬度会影响钻井液的稳定性和效果，一般来说，水硬度应控制在150 mg/L以内。

5. 过滤性能标准：钻井液的过滤性能需要达到一定标准，以避
免井底出现泥饼或者钻头被堵塞。

通常来说，过滤性能应该达到10-20μm。

以上就是钻井液的配置标准，只有在严格遵循这些标准的基础上，才能够制备出优质的钻井液，确保钻井作业的成功进行。

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钻井液

布不均匀，中心处流速大，由中心向外流速减小。布不均匀，中心处流速大，由中心向外流速减小。单位距离内流速的增量称为流速梯度。
剪切应力—液流中各层速度不同，层间必有相对运动，发生内摩擦，剪切应力液流中各层速度不同，层间必有相对运动，发生内摩擦，阻碍液层
作相对运动。单位面积上的内摩擦力称为剪切应力，简称切力。作相对运动。单位面积上的内摩擦力称为剪切应力，简称切力。
3．静滤失．
钻井液在停止循环时的滤失称为静滤失。钻井液在停止循环时的滤失称为静滤失。随着滤失过程的进行，滤饼逐渐增厚，滤失阻力逐渐增大，滤失速率逐渐减小。随着滤失过程的进行，滤饼逐渐增厚，滤失阻力逐渐增大，滤失速率逐渐减小。
第三节钻井液的性能
（三）影响滤矢量的因素
静滤失方程: 静滤失方程
液体流动的四种流型：液体流动的四种流型：
dv 牛顿方程 dx dv 宾汉方程 τ = τ 0 + µ PV 塑性流型：塑性流型： dx
牛顿流型：牛顿流型： τ = µ
流速梯度 dv/dx
假塑性流型：假塑性流型：膨胀流型：膨胀流型：
dv τ = k dx
n
幂率方程
τs
µ 4. 表观粘度（视粘度或有效粘度） Av 表观粘度（视粘度或有效粘度）
dv
µAV =τ /
dv dv dv = τ −τ0） +τ0 / = µpv + µ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（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粘度）之和，它反映两者的总的粘滞作用，总粘度”的意思。粘度）之和，它反映两者的总的粘滞作用，是“总粘度”的意思。 5. 动塑比 τ 0 / µ PV ——动切力与塑性粘度之比，反映了钻井液结构强度与动切力与塑性粘度之比，动切力与塑性粘度之比塑性粘度的比例关系。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，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。面较平缓，剪切稀释能力强，但流动阻力大，要求的泵压高。 τ 理想值：理想值： 0 / µ PV = 0.36~0.48。。调整方法：采用调整动切力和塑性粘度的方法。调整方法：采用调整动切力和塑性粘度的方法。

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

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。