钻井液的作用
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。
石油开采中钻井液的功能
石油开采中钻井液的功能
一、钻井液的功能
钻井液在钻井中起着重要作用。
钻井液在钻井液泵作用下经过地面管线、立柱、水龙带进入钻杆，然后通过钻头水眼喷向井底，再携带着钻头钻下来的岩屑，从钻杆与地层之间的环空上返至地面，在地面经振动筛等固控设备将岩屑除去后，返回钻井液池。
钻井液功能
1.冲洗井底
钻井液可以在钻头水眼处形成高速的液流，喷向井底。
这高速喷出的钻井液可将由于钻井液压力与地层压力差而被压持在井底的岩屑冲起，起冲洗井底作用。
2.携带岩屑
当钻井液在环空中的上返速度大于岩屑的沉降速度时i，钻井液可将井中的岩屑带出，即在一定上返速度下，钻井液有携带岩屑的作用。
3.平衡地层压力
钻井液的液柱压力必须与地层压力相平衡才能达到防止井喷或者钻井液外泄地层的目的。
4.冷却与润滑钻头
钻井液可将钻井过程中钻具与地层摩擦产生的热量带至地面，起到冷却钻头作用，同时，钻井液能有效降低钻具与地面的摩擦
起到润滑的作用。
5.稳定井壁
可在钻井液中加入适当的处理剂，使钻井液具有抑制页岩膨胀和分散的能力，同时产生薄而韧的滤饼，起到稳定井壁的作用。
6.获取地层信息
通过钻井液携带出来的岩屑，可获取地层油气显示、地层断面物理特性等信息。
7.提高钻井速率
钻井液经钻井液泵抽取钻井液以高速喷射传送到井底，提高钻井的破岩能力，加快钻井开采的速度。
钻井液基础知识解析
第二部分、钻井液性能及调整
（3）钻井液密度的测试 钻井液比重称（钻井液密度计）
现场最常用密度计
1-称杆；2-主刀口；3-泥浆杯；4-杯盖；5-校 正筒；6-游码； 7-底座；8-主刀垫；9-档壁
钻井液基本性能:
密
度：比重计
抑 制 性: PH﹑矿化度、防侵污、防塌等
滤失造壁性: 滤失量、泥饼性能等
流 变 性: 粘度、切力等
固 相 含量：
含 砂 量：
钻井液特殊性能:
高温高压性能、乳化稳定性、润滑性等。
第二部分、钻井液性能及调整
1、钻井液密度
（1）定义：单位体积钻井液的质量。 g/cm3 （进出口泥浆密度差≤0.02 g/cm3 ） t/m3
酸溶性 酸溶
铁矿粉 钛铁矿粉 方铅矿
Fe2O3 TiO2.Fe2O3
PbS
4.9-5.3 4.5-5.1 7.4-7.7
酸溶 酸溶 酸溶
第二部分、钻井液性能及调整
钻井常用可溶性盐类加重材料
水溶性盐
KCl NaCl CaCl2 CaBr2 ZnBr2
饱和盐水密度 g/cm3
1.16(20℃) 1.20 (20℃) 1.40 (60℃) 1.80 (10℃) 2.3 0(40℃)
第二部分、钻井液性能及调整
（5）滤失量的调节 滤失量的调节通常采用在钻井液中加入降滤失剂的方式进行。
（6）常用滤失量调节剂 ①羧甲基纤维素钠盐（Na－CMC，CMC）； ②水解聚丙烯腈盐类（Na－HPAN、Ca－HPAN、NH4－HPAN）； ③腐植酸类（NaHm、Na－NHm、CrHm、SH23、SH24）；
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。
钻井液原理
钻井液原理
钻井液原理是指在钻井作业中，通过将特定的液体注入井眼中，起到冷却钻头、清洗井眼、稳定井壁和输送岩屑等作用。
钻井液的选择和设计是钻井工程中非常重要的一环，它的性能直接影响到钻井作业的效率和质量。
钻井液的基本组成通常包括水和添加剂。
水既可以是淡水，也可以是海水，在部分情况下也可以使用有机溶剂或油基液体。
添加剂则包括饱和盐水、聚合物、乳化剂、润滑剂、扩散剂以及控制井壁稳定性的胶凝剂等。
这些添加剂的配比和使用条件需要根据井眼的地质特征和钻井计划来确定。
钻井液的性能主要包括黏度、密度、泡沫性、清洗性能以及润滑性能。
黏度决定了钻井液对井眼壁的润滑和冷却效果，密度则决定了钻井液在井眼中的压力和稳定井壁的能力。
泡沫性和清洗性能则影响着岩屑的悬浮和清除，润滑性能则影响钻头在钻井作业中的摩擦和磨损情况。
钻井液的工作原理是通过循环系统将液体从地面的储液池中泵注入井眼，然后通过钻杆进入到钻头中进行喷出，完成冷却和清洗作用。
同时，钻井液会带回地层中的岩屑和井眼溶解物，经过分离装置将其中的固体物质分离，保持液体的循环使用。
总的来说，钻井液的原理是通过合理选择和设计液体的组成和性能，在钻井作业中起到冷却、清洗、稳定和输送的作用，从而提高钻井作业的效率和质量。
钻井液的作用
钻井液的作用钻井液是一种用于油井、气井和水井的特殊液体。
它在钻井过程中有着多种重要的作用。
首先，钻井液作为一种循环系统的组成部分，可以帮助冷却和润滑钻头。
钻头需要经过长时间的旋转来钻进地下岩石层，这会产生大量的摩擦和热量。
钻井液通过循环系统流经钻头，将热量带走，从而保持钻头的正常运行温度并减少磨损。
此外，钻井液还具有润滑的作用，可以减少钻头与地层岩石之间的摩擦，提高钻进速度和钻头的使用寿命。
其次，钻井液的密度可以控制井底的压力。
在钻进过程中，地层压力会逐渐增大。
为了防止地层岩石的破裂和井喷现象的发生，钻井液的密度要与地层压力相匹配。
当钻井液的密度大于地层压力时，可以有效地抵抗地层岩石向井口流动的趋势，并将钻屑带到地表。
当钻井液的密度小于地层压力时，可以促使地层岩石沿井眼进入井筒，以便进行采样和分析。
此外，钻井液还能够沉积在井壁上，形成一层膜，防止井眼塌陷。
在钻进过程中，地层岩石的强度往往是不稳定的，井眼塌陷是一个常见的问题。
钻井液通过在井壁上形成一个稳定的膜层，可以增加井眼的稳定性，从而减少井眼塌陷的风险，保护钻杆和设备的安全。
此外，钻井液还可以帮助控制井眼的形状和尺寸。
在钻进过程中，井眼的形状和尺寸对于保持钻孔垂直性和避免侧向偏差非常重要。
通过调整钻井液的流速和粘度，可以控制钻井液在井眼中的流动，从而控制井眼的形状和尺寸。
最后，钻井液还可以用于悬挂钻杆和输送钻屑。
在钻进过程中，钻杆需要暂时悬挂在井内以便对钻头进行更换或进行其他操作。
钻井液可以提供足够的浮力，以便将钻杆悬挂在井内，减少操作的难度。
同时，钻井液还可以将钻屑从井眼底部输送到地表，便于对钻屑进行分析。
总的来说，钻井液在钻井过程中起着至关重要的作用。
它可以冷却和润滑钻头，控制井底压力，防止井眼塌陷，控制井眼形状和尺寸，以及悬挂钻杆和输送钻屑。
通过合理选择和使用钻井液，可以提高钻井效率，保证钻井安全，提高采油效果。
钻井液基本知识
钻井液基本知识钻井液就是用于钻井的流体,在钻井中的功用:1、清洗井底,悬浮携带岩屑,保持井眼清洁。
2、平衡地层压力,稳定井壁、防止井塌、井喷、井漏。
3、传递水功率、以帮助钻头破碎岩石。
4、为井下动力钻具传递动力,5、冷却钻头、钻具。
6、利用钻井液进行地质、气测录井。
钻井液常规性能对钻井工作有很大的影响。
一、钻井液密度1、钻井液密度概念:单位体积钻井液的质量称为钻井液的密度,其单位就是克/厘米3(g/cm3)常用符号表示。
现场一般用钻井液密度计测定钻井液的密度。
2、钻井液密度的计算公式P=(P地×102)÷H+PeP----钻井液密度g/cm3式中:P地----地层压力MPaH-----井深mPe-----附加密度、油层附加0、05—0、1气层附加0、07—0、15由于起钻时可能产生抽吸或液面下降,另外,气体进入井内,也会引起液柱压力降低,因此钻井液密度要有附加值。
3、钻井液密度与钻井工作的关系:在钻井作业中,钻井液密度的作用就是通过钻井液柱对井底与井壁产生压力,以平衡地层中油、气压力与岩石侧压力、防止井喷、保护井壁,同时防止高压油气水侵入钻井液,以免破坏钻井液的性能引起井下复杂情况,在实际工作中,应根据具体情况,选择恰当的钻井液密度,若钻井液密度过小,则不能平衡地层流体压力,与稳定井壁,可能引起井喷、井塌、卡钻等事故,若钻井液密度过大则压漏地层,并易损害油气层。
钻井液对钻速有很大的影响,密度大液柱压力也大,钻速变慢,因钻井液柱压力与地层压力之间的正压差使岩屑的清除受到阻碍。
造成重复破碎,降低钻头破碎岩石的效率,使钻速下降,通常在保证井下情况正常的前提下,为了提高钻速,应尽量使用低密度钻井液。
二、钻井液粘度1、钻井液的粘度概念:钻井液粘度就是指钻井液流动时,固体棵粒之间,固体颗粒与液体分子之间,以及液体分子之间内摩擦的总反映,钻井液粘度可用漏斗粘度计与旋转粘度计进行测定,由于测定的方法不同,有不同的粘度值,现场常采用漏斗粘度计测量钻井液的粘度,单位就是秒。
《钻井液工艺学(修订版)》(鄢捷年)第一章绪论PPT课件
• 二、钻井液的循环系统
3
第一章 绪论
• 1.1 钻井液的作用 • 二、钻井液的循环系统 • 泥浆池→泥浆泵→地面管汇→立管→水龙带→水龙头→方
钻杆→钻杆→钻铤→钻头→环空→井口→固控设备→泥浆 池
4
第一章 绪论
• 1.1 钻井液的作用 • 三、钻井液的功能
1、清洗井底，携带岩屑—最基本的功用。
✓ 优点：开始使用简单处理剂，粘土分散，稳定性增强。 ✓ 问题：受化学污染严重。
（4）粗分散泥浆阶段：1942——1965
✓ 优点：抑制性强、抗化学污染、流动性好。 ✓ 问题：颗粒粗、固相含量高、影响钻速。
25
第一章 绪论
• 1.3 钻井液发展简史
（5）不分散低固相泥浆阶段：60年代末
✓ 此时人们已经认识到固相是影响机械钻速的主要原因，人 们已经研制成功PAM并发现优质土，为不分散低固相泥浆的 形成打了基础。
5
第一章 绪论
• 1.1 钻井液的作用 • 三、钻井液的功能
1、清洗井底，携带岩屑—最基本的功用。
6
第一章 绪论
• 1.1 钻井液的作用 • 三、钻井液的功能
1、清洗井底，携带岩屑—最基本的功用。
✓ 把岩屑带到地面，保持井底清洁→避免重复钻削；
7
第一章 绪论
• 1.1 钻井液的作用 • 三、钻井液的功能
20
第一章 绪论
• 1.2 钻井液的分类
6.盐水钻井液
✓ 用盐水或海水配置而成的。 NaCl >1% ✓ NaCl达到饱和称为饱和盐水泥浆（国内单分）
特点：抑制性强，对油层损害小。
21
第一章 绪论
• 1.2 钻井液的分类
钻井液技术总结
钻井液技术总结
钻井液技术是石油勘探和钻井过程中必不可少的一项技术。
它是一种粘稠的液体，由多种化学物质混合而成，用于冷却钻头、清除岩屑、维持井壁稳定等多种作用。
下面将对钻井液技术进行总结。
一、钻井液的种类
钻井液根据其性质可分为水基钻井液、油基钻井液和气体钻井液三种类型。
水基钻井液是以水为主要成分，添加防腐剂和防冻剂等化学物质而成；油基钻井液则是以油为主要成分，添加的化学物质不同于水基钻井液；气体钻井液则是将气体作为钻井液的主要成分。
二、钻井液的作用
1.冷却钻头
钻井液具有良好的散热性能，能够有效地冷却钻头，防止钻头过热而损坏。
2.清除岩屑
钻井液具有较高的流动性，能够将岩屑冲刷出井口，确保钻井过程中的安全。
3.维持井壁稳定
钻井液能够填充井壁缺陷，维持井壁稳定，防止井壁塌陷。
三、钻井液的组成
钻井液是由多种化学物质混合而成，包括基础液体、增稠剂、分散剂、乳化剂、酸化剂等。
其中，基础液体是钻井液的主要成分，增稠剂用于增加钻井液的粘稠度，分散剂用于分散固体颗粒，乳化剂用于让水和油混合，酸化剂用于降低钻井液的pH值。
四、钻井液的处理
钻井液在使用过程中会受到污染，需要进行处理。
处理方法包括物理方法和化学方法。
物理方法包括离心、沉淀等，化学方法包括加入药剂、反应等。
五、总结
钻井液技术在石油勘探和钻井过程中扮演着重要的角色，其种类、作用、组成和处理方法都需要经过科学的设计和调整，才能保证钻井过程的安全和高效。
石油工程钻井液
石油工程钻井液在钻井工程中，人们常常以“泥浆是钻井的血液”来形象地说明钻井液在钻井中的重要地位。
钻井液的作用能够概括为：清洗井底，携带岩屑；冷却与润滑钻头及钻柱；平衡地层压力；保护井壁；协助破岩；地质录井；将水力功率传递给钻头；保护油气层等。
在钻井实践过程中钻井液技术不断进展，从最初使用清水开始，经历了清水、天然泥浆、细分散泥浆、粗分散泥浆、不分散低固相泥浆、无固相泥浆等几个阶段。
在这一过程中，为熟悉决某些复杂问题，出现了油基泥浆与空气、泡沫等新型钻井液，远远超出了粘土与水形成的“泥浆”范围，因此人们用“钻井液”来代替“泥浆”这一名称。
本章从钻井液的基本构成——粘土出发，介绍钻井液的基本性能及调整方法、现场常用钻井液的构成与特点。
第一节粘土基本知识一、几种要紧粘土矿物的晶体构造及特点粘土要紧是由粘土矿物(含水的铝硅酸盐)构成。
粘土矿物的种类很多，不一致粘土矿物有不一致的晶体构造及特点，但其晶体都是由两种基本构造单位构成的。
1．粘土晶体构造中的基本单位1)硅氧四面体。
每个四面体中都有一个硅原子与四个氧原子以相等的距离相连，硅在四面体的中心，四个氧原子(或者氢氧)在四面体的顶点。
2)铝氧八面体。
铝原子处于八面体的中心，与上面与下面的各三个氧原子或者氢氧形成一个正八面体。
2．高岭石的晶体结构高岭石晶体由一个硅氧四面体片与一个铝氧八面体片构成。
四面体片的顶尖都朝着八面体片，二者由共用的氧原子与氢氧原子团联结在一起。
由于它是一个硅氧四面体片与一个铝氧八面体片构成，因此称高岭石为1：1型粘土矿物。
高岭石单元晶层，一面为OH层，另一面为O层，片与片之间易形成氢键，晶胞之间连结紧密，故高岭石的分散度低。
高岭石晶格中几乎没有晶格取代现象，它的电荷是平衡的，因此高岭石电性微弱。
这些特点决定了高岭石水化很差。
油气层中高岭石颗粒大而附着力弱。
常常因运移堵塞孔喉而降低渗透率。
3．蒙脱石的晶体结构蒙脱石是由上下两个硅氧四面体片中间夹一层铝氧八面体片构成，硅氧四面体的尖顶朝向铝氧八面体，铝氧八面体片与上下两层硅氧四面体片通过共用氧原子与氢氧联结形成紧密的晶层，因此称之2：1型。
钻井液的主要功能
钻井液的主要功能
钻井液的主要功能
钻井液循环示意图
泥浆池
钻井液的主要功能
钻井液将井底岩屑冲离井底，使
其井入环形空间，携带至地面。
钻井液停止循环（接单根、起下
钻）时，钻井液悬浮岩屑，使
岩屑不下沉或下沉缓慢，避免
发生下钻下不到底或沉砂卡钻
等事故。
平衡地层压力，阻止地层流体进入井内
静液柱压力= ρgh
地层压力
钻井液的主要功能
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钻井液的主要功能 稳定井壁，防止井壁坍塌
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）
●将地面水功率传递到钻头，依靠高压水射流的冲蚀作用，辅助钻头破岩。
钻井液的主要功能
静滤失动滤失
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。
钻井液作用
钻井液作用
钻井液通过循环，及时把钻屑带到地面，保证能连续钻井，保障井下安全，保护目的层，确保取全取准工程和地质资料，不对环境造成伤害。
钻井液基本功用有三个方面。
1．保证优质快速低耗钻井。
（1）携带、悬浮钻屑，清洗井筒。
（2）稳定井壁，平衡地层压力。
（3）冷却、润滑钻头和钻具。
（4）传递水动力。
（5）减轻钻具和设备的腐蚀。
2．保护目的层，取全取准资料。
（1）便于发现目的层。
（2）减少目的层损害。
（3）有利于地层测试和评价。
3．保护生态环境。
（1）杀菌。
（2）消除或减少有毒有害物质。
（3）减少污染源。
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
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。
简述钻井液的主要功用
简述钻井液的主要功用
钻井液是在钻井作业过程中使用的一种特殊液体，主要用于冷却和润滑钻头、控制井底压力、清除岩屑和保持井壁稳定。
以下是钻井液的主要功用的简要描述：
1. 冷却和润滑钻头：钻井液通过循环注入井口和沿着钻杆到达钻头，起到冷却和润滑的作用。
在高温和高压的井下环境中，钻井液能够降低摩擦和磨损，延长钻头的使用寿命。
2. 控制井底压力：钻井液通过对井底施加一定的压力，使井底的地层压力得到控制。
这种控制能够防止油气的突出和井喷事故的发生。
3. 清除岩屑：钻井液通过循环运动的方式，能够将钻头切削岩屑带到地面。
这样不仅有助于保持钻头的正常工作，还可以提供地层信息，帮助地质工程师评估井下情况。
4. 保持井壁稳定：钻井液在钻井过程中能够形成一层薄膜覆盖在井壁上，提供支撑和防止井壁塌陷的作用。
这对于保持井眼的稳定性和避免井壁坍塌非常重要。
除了上述主要功能外，钻井液还可以起到密封井眼、调整钻井液密度、携带钻屑和添加化学药剂等作用。
不同类型的钻井液可以根据具体的钻井条件和需求来选择和调整，以最大程度地提高钻井效率和安全性。
钻井液的主要作用
核心提示：地下钻井作业的严酷环境促进了对钻井液的研究和开发，要求能够在钻井过程中完成以下多项关键任务：悬浮、压力控制、岩层稳定性、浮力、润滑和冷却。
地下钻井作业的严酷环境促进了对钻井液的研究和开发，要求能够在钻井过程中完成以下多项关键任务：悬浮、压力控制、岩层稳定性、浮力、润滑和冷却。
悬浮沿钻杆向下或从钻孔中向上流动的钻井液有时会停止运动。
出现这种情况只能有两种原因：一是出现了故障，二是在更换钻头时将钻杆提出了钻孔。
钻探停止时，悬浮在钻井液中的钻屑就会沉入钻孔的底部，将钻孔堵塞。
钻井液被设计为具有一种非常有趣的特性，而该特性可以解决这一问题。
钻井液的稠度（或粘度）随钻井液流速降低而增加。
钻井液停止流动后，就会形成一种粘稠的凝胶体，这种凝胶体可使岩石钻屑悬浮在其中，从而防止它们沉入钻孔底部。
而当钻井液又开始流动后，它就会越变越稀薄，恢复到其以前稀薄的液体形态。
压力控制许多人都看到过石油从钻井台中喷入高空，石油工人为之而欢呼雀跃的情景。
实际上，这类井喷罕有发生，也并不值得庆祝，因为钻探的目标是以控制流量的方式来开采石油。
泥浆被设计为可以抵消岩层中流体的自然压力，从而防止发生此类事故。
压力间必须达到适当的平衡，即钻井液对钻孔壁的压力应足以抵消岩层和石油或天然气施加的压力，但这种压力又不能太大，否则会对油井造成破坏。
如果钻井液的重量太大，可能会使岩石破裂，钻井液也会因此而流失入地下。
液体的压力随其浓度的变化而变化。
在钻井液中添加增重剂可以提高其浓度，进而增大它对钻孔壁的压力。
可调整液体的浓度以满足油井中的环境要求。
裸露岩层的稳定性钻井过程分为两个阶段：第一阶段是钻穿不含石油的岩层，目标是尽快钻穿不含油岩层，到达含油岩层，即储集层。
此时的重点是要保持钻孔中裸露岩层的稳定，同时还要避免钻井液流失。
而如果保持钻井液压力高于岩层孔隙流体压力，钻井液就会出现向岩层的透水岩石中渗入的自然趋势。
在钻井液中加入特殊的添加剂，就能防止发生这种情况。
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聚乙烯醇在钻井液中的应用班级：10油田化学三班姓名：李涛涛聚乙烯醇，英文名称2： polyvinyl alcohol，viny)alcohol polymer，poval，简称PVA，分子式： [C2H4O]n摘要：主要讲述了聚乙烯醇胶乳对油井水泥浆的失水、稠化性能、游离水和水泥石抗压强度等参数的影响。
结果表明，胶乳加量增大时，油井水泥浆的失水量迅速变小，稠化时间延长，初始稠度减小，游离水得到有效的控制，水泥石的抗压强度减小而柔性增大。
试验证明，聚乙烯醇胶乳通过成膜、吸附、水化等作用能有效地控制油井水泥浆的液相运移情况，调节其稠化性能，改善水泥石的物理力学性能。
自行设计了一套测定水泥石胶结强度的装置，实验证明所提出的测定方法是可行的。
首先聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物,分子中有大量的羟基存在。
因此,可以把它作为油井水泥降失水剂的原料。
文章研究了在不同的聚合度和醇解度的PVA作为油井水泥降失水剂的滤失性能,研究发现PVA17-88是以PVA作为油井水泥降失水剂的最好原料。
并对PVA17-88作为油井水泥降失水剂与分散剂和消泡剂的配伍性、耐温、抗盐以及水泥浆的综合性能进行了系统的研究。
高分子聚合物材料作为油井水泥外加剂在油田固井工程中的应用,其地位日益突出,对提高固井质量起到了重要的作用.该文较详强的介绍了固井工程与油井水泥外加剂的关系以及相关的概念,综述了前人的研究成虹,研制出了新型聚合物胶乳水泥体系,同时设计了相应的特种实验仪器.该文重点研究了水溶性聚合物-聚乙烯醇作为油井水泥外加剂的一些行为特征,同时研究了配套组分对聚合物水泥浆体系的性能影响.聚乙烯醇水溶液与硼砂在碱性条件下交联是该文研究应用的最基本原理之一,聚乙烯醇与硼砂交联形成了一定的网状结构,加入的有机酸组分参加进一步的交联,使之形成了立体柔性的网状交联结构,这种结构吸附到水泥颗粒上,阻碍和束缚了水泥浆中自由水的运移,同时这种交联吸附性质使水泥浆体系在压差作用下能够在滤失界的目的,减少了水泥石的表观和内部体积由于失水而造成的收缩,同时也对地层流体的外窜起到了封堵作用,保证了水泥浆在井下的正常凝固.另外聚乙烯醇与其他组分的配合作用,使水泥浆体系还具备了"直角稠化","零自由水"和剪切稀释等特性.该文发展了油田固井工程中的防窜理论,在水泥外加剂的研究方面达到了一个新的水平.在现场试验和推广应用过程中为解决大庆油田的高压层固井、水平井固井,地矿部浅气层固井和渤海海上深层气层固井问题起到了重要作用.聚乙烯醇用作石油及天燃气钻井、固井过程中的降失水添加剂增强水泥浆保水作用防止水泥浆在渗透性地层中先期脱水，对缓凝时间和抗压强度影响小，并有效防止气窜用作石油及天然气钻井过程中的防塌添加剂，能有效阻止钻井液滤液浸入泥页岩，从而达到防止井壁失稳甚至井壁坍塌的作用聚乙烯醇的抑制防塌性能是长久有效。
聚乙烯醇等是我国近年来研究应用最广的堵水调剖剂，包括合成聚合物、自然改性聚合物、生物聚合物等。
它们的共同特点是溶于水，在水中有优良的增粘性，线性大分子链上都有极性基团，能与某些多价金属离子或有机基团（交联剂）反应，天生体型的交联产物冻胶，粘度大幅度增加，失往活动性和水溶性，显示较好的粘弹性。
聚丙烯酰胺的大量应用，给化学堵水调剖技术开创了新局面。
将聚丙烯酰胺水解后溶于水，混进甲醛或306树脂（多羟基的三聚氰胺酰化物），在酸性条件下，缩聚天生冻胶。
本剂适合层间或层内纵向渗透率差异较大但油层无裂缝的油躲。
木质素磺酸钙复合凝胶堵水技术，具有强度高、粘弹性好、热稳定性好、用量调节范围宽、可解性好、抗盐性好等优点，其胶凝时间也可以控制和调节，便于现场大量配制。
.在油田常用的油井清防蜡技术，主要有机械清蜡技术，热力清防蜡技术，表面能防蜡技术(内衬和涂料油管)，化学药剂清防蜡技术，磁防蜡技术和微生物清防蜡技术6大类。
用化学药剂进行清防蜡，通常是将药剂从环形空间加入，不影响油井正常生产和其它作业，除可以收到清防蜡效果外，使用某些药剂还可以收到降凝、降粘和解堵的效果。
聚乙烯醇(PVA)是一大类水溶性聚合物,价格便宜,也是一种典型的结晶高分子聚合物,具有优良的力学性能和可调节的表面活性,特别是其具有的水溶性和优良的粘结性、成膜性,是其它聚合物难以比拟的。
另外,其独特的多羟基链状结构非常适和形成氢键并进行官能团的化学改性,所得的产物在纺织、印染和石油开采等行业都有非常广泛的应用。
高分子聚合物材料作为油井水泥外加剂在油田固井工程中的应用，其地位日益突出，对提高固井质量起到了重要的作用。
本文较详细的介绍了固井工程与油井水泥外加剂的关系以及相关的概念，综述了前人的研究成果，研制出了新型聚合物胶乳水泥体系，同时设计了相应的特种实验仪器。
本文重点研究了... 该文介绍了各种凝胶类堵水剂的组成，并针对高温高盐油田，研究了各种耐温抗盐凝胶体系在油田堵水中的应用，确定了各种凝胶体系的适用范围。
当地层温度在８０℃～１００℃时，可选用生物聚合物和改性聚丙烯酰胺凝胶体系；地层温度在１００℃～１５０℃时，常选用聚丙烯腈、木质素磺酸盐凝胶体系；地层温度大于１５０℃时，可选用聚乙烯胺和聚乙烯醇做钻井液。
我国陆上油田大部分已进入开采中后期,应用,井下结垢、无固是一种抑制性、在对常用聚合物,用正相复合、可用于,探讨了钻井液中各组分的作用和钻井液的防塌机理。
入其它处理剂以改善其性能。
但无固相压井液与聚合物存在着配伍性的问题。
室内试验研究表明，当聚合物浓度较低时，压井液与聚合物溶液呈现出较好的配伍性，不会产生沉淀。
若聚合物浓度高，且压井液密度较低时(小于1．25g／cm^3)，压井液与聚合物溶液的配伍性较好，对油层的损害较小；而当压井液密度较高时(大于1．40g／cm^3)，压井液与聚合物溶液的配伍性不好，对油层损害较大。
聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物,分子中有大量的羟基存在。
因此,它具有许多优良的特性,例如:成膜性、粘合力、混溶性、耐化学性、耐热性等等,所以在国民经济的各个领域它都有着广泛的应用合成出了一种用作钻井液降滤失剂的新聚合醇类产品——PEA。
介绍了丙三醇与环氧氯丙烷的聚合产物PEA的最佳合成条件:ECH与丙三醇的物质的量比为1.0∶1.0;碱与ECH的物质的量比为1.2∶1.0;溶剂为丙酮,催化剂为氯化铝。
评价了聚合醇PEA在淡水浆、4％盐水浆和MMH正电胶井浆中的降滤失效果。
实验结果表明,聚合醇PEA可以用作水基钻井液的降滤失剂,而且PEA在4％盐水浆中的降滤失效果好于其在淡水浆中的降滤失效果,加量大于40.0 g/L时,在淡水浆中降滤失率大于84％,表观粘度有所增加,滤饼质量得到改善,在4％盐水浆中降滤失率大于89.1％,表观粘度有一定增加,但增加幅度小于淡水浆;在淡水浆中,PEA在高温高压下仍有良好的降滤失效果,可以抗120℃的高温;PEA可用于正电胶钻井液,并与其它多种处理剂配伍性较好。
聚合醇多为聚二醇(如乙二醇和丙二醇),也可以是聚甘油,其钻井液称为聚醇类钻井液〔‘一4〕。
聚合醇分子含多个经基,易溶于水,但其溶解度在溶液升高到某一温度后会随温度的继续升高而降低,溶液此时呈浊状,这一温度称为浊点。
当温度下降到浊点以下时,聚合醇又完全溶解。
在聚合物钻井液中加入3%市售聚合醇JCP 1得到的聚合醇钻井液的应用性能和在水平井钻井中的应用。
在室内实验研究中发现,加入1%～3%JCP 1的聚合物钻井液,其漏斗粘度、滤失量、塑性粘度和动切力变化很小;在聚合物钻井液中加入3%JCP 1,使10 0℃滚动16h后页岩回收率由 5 8%升至86 % ,使80℃下形成的滤饼摩擦系数由0 .1降至0 .0 38,摩阻降低 6 3% ;使储层岩心渗透率的恢复率由71%增至94 %。
在 4 2口井水平井段钻井中使用聚合醇钻井液,均未出现钻井事故,这些井投产后有多口井自喷,3口井产油量超过10 0t/d。
详细介绍了永12平4井概况和使用聚合醇钻井液的效果:井具与井壁间摩擦阻力由 2 80kN降至90～110kN ;无垮塌掉块现象,井径扩大率仅 6 .6 8% ;地层渗透率恢复率由71.2 % (聚合物钻井液,- 1340m处)升至84 .0 % (- 15 6 0m)和87.0 % (- 184 0m ,水平段)。
该井投产后产量是邻近直井的9倍。
通过对聚合醇钻井液体系的室内研究,并结合现场应用情况,分析了该体系的性能特点,指出聚合醇钻井液体系具有良好抗温性、热稳性、润滑性和防塌性。
利用聚合醇的浊点效应,降低钻井液的高温高压滤失量,能满足深井、大斜度大位移定向井的钻井工程的使用要求,并且在保护环境等方面具有积极的意义。
更多还原聚合醇钻井液体系的室内研究和现场应用,该体系具有优良的页岩抑制性、润滑等优越性,现场应用于文38— 4 3井和水平一井,该体系可大大降低摩阻,保护油气层,解决强水敏地层的稳定等复杂情况。
该体系是油基钻井液体系的优良替代品,是适合于定向钻井的优良体系更多还原。
随着对聚丙烯醇的性能和特特点的不断深入研究，它在深井和海上油田的应用越来越多，它的性能也越来越强。
相信在随着第一季油田开发的结束，深井超深井的出现，海上油田的开发，对钻井液要求的不断提高，聚乙烯的应用肯定越来越广泛。
不过对其性能的深入研究还需要更多的实验研究，需要我们一代一代的石油工作者的努力。
介绍了一种以交联聚乙烯醇为基础的防窜油井水泥降失水剂,通过在水泥和地层界面间形成一层具有一定韧性的聚合物薄膜滤饼,产生对流体侵入的附加阻力p附,使得p地p静+p 阻+p附,来达到防止地层流体侵入的目的。
水泥浆的失水量可以控制在60 mL以下,稠化时间容易调节,游离液较小,水泥浆总体性能良好,24 h水泥石抗压强度较高,能够满足一般油气井固井的要求。
列举了其水泥浆的综合性能以及在陆地油田和渤海油田应用的实例。