钻井液基础

任何情况下我们都是希望获得质量更好的泥饼的
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钻井液性能概述-含砂量
泥浆含砂量： 泥浆中不能通过200目筛（0.074毫米）的砂子体积占泥浆体积的百分数 含砂量和钻井间的关系：
通常应控制泥浆含砂量在0.5%以下，否则有以下危害：
泥浆比重升高，降低钻井速度 泥饼摩擦系数增大，易造成泥饼粘附卡钻 泥饼含砂量增高，使泥饼渗透性增强，造成失水增大 泥饼厚而松散，使电测遇阻遇卡，固井质量不好 钻头、钻具和机械设备磨损严重
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钻井液性能概述
钻井液性能－泥浆流变性
泥浆切力：泥浆粘土颗粒边－边，边－面联结成絮凝网状结构及连续空间 网架结构，泥浆要流动，必须破坏这种网架结构。切力就是这种网架 结构的反映，结构越强，切力越大。 反映切力的参数： 静切力：泥浆静止状态下形成的结构强度。 触变性：泥浆静止时切力随时间的延长而增大，网架结构增强，经搅拌后 其结构破坏，又能恢复其流动性，这种性质叫触变性。 GEL(10〞/10ˊ):初切力和终切力的差值表征了触变性的大小，有必要时 测量30切力〞，尽可能避免增长型切力 动切力（YP）：即屈服值，反映泥浆在层流流动时，粘土颗粒及高聚物分 子间的相互作用力，即代表泥浆流动时形成结构的能力。与粘土矿物 的类型和浓度，电解质，提粘剂及降粘剂等有关。
4) 加入一些极细的胶体粒子。
5）通过优质封堵材料高效封堵
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含砂量越小越好。
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钻井液性能概述-泥浆失水
泥饼质量的控制： 泥浆中固相的种类与分布及粘土的水化分散程度决定了泥饼的质 量，优质土及泥饼改善材料(PF-TEX,PF-GRA)的加入均能较好的改 善泥饼的质量 泥饼质量的评价： 外观：薄、韧性强 性能评价：采用测量渗透失水的办法，即使用该泥饼用清水做API 失水量或HTHP失水量，来判断泥饼的封堵能力
Mf:滤液的甲基橙碱度，可较PH值更加具体的分析滤液的酸碱度 Pf/Mf：可辅助判断HCO3-或CO32-的侵污 泥浆分析： MBT（亚甲基篮交换容量）：反映泥浆中含分散粘土成分的多少，转化泥 浆前也可做置换泥浆量的参考依据。 Pm:泥浆的酚酞碱度，可较PH值更加具体的分析泥浆的酸碱度 COPYRIGHT:泥浆塘沽基地2006 29
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5
前
言
对钻井液的限制
钻井液既不能伤害钻井人员也不能损害或污染环境 对所钻井眼，不需要特殊或昂贵的完井方法 不能干扰生产层的生产能力 不能腐蚀或引起钻井设备的严重磨损
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钻井液性能概述
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损害油气层；井壁垮塌；井径不规则；起下钻遇阻；高渗透性地层 形成较厚泥饼，造成压差卡钻等。 应根据地层特点，适当控制滤失量。
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钻井液性能概述-泥浆失水
钻井液滤失性的调整方法
1） 用膨润土 2) 加入适量纯碱、烧碱或有机分散剂(如煤碱液等)，提高粘土颗粒的ζ 电位 3) 加入适当聚合物以保护粘土颗粒，阻止它们聚结，从而有利于提高分 散度
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钻井液性能概述-泥浆失水
钻井过程中钻井液的滤失和造壁作用
静失水
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动失水
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钻井液性能概述-泥浆失水
钻井液滤失与钻井的关系
钻井要求钻井液具有低失水量和薄而致密的泥饼，在失水和泥饼 质量这两个因素中，泥饼质量是主要的。 失水量高且泥饼厚而松散对钻井是不利的：
泥浆塘沽基地系列培训教材 钻井液基础
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1
目
录
前言 钻井液性能概述 固相控制 钻井液材料简介 泥浆设计原则 钻井与泥浆及沟通与交流
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前
言
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3
前
钻井液定义
言
钻井液，通常是指在油气田开发钻井过程中具有 多种功能，同时能满足钻井工作需要的各种循环流体 的总称。一般地，钻井液又被称之为钻井泥浆或简称 泥浆。 因此，泥浆又被人们普遍称为石油钻井工程的 “血液”，它在安全、优质、快速钻井中起着关键性作 用。
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钻井液性能概述
钻井液性能－泥浆流变性
泥浆粘度：泥浆流动时泥浆的固体颗粒之间，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。 漏斗粘度（FV)：一定程度上可做为表观粘度的量度，除受内摩擦 影响外还受泥浆结构的影响，结构强的泥浆不能正确表示泥浆 性能。测量简便，现场做为和比重同样最常测量的指标，直接 反映钻井作业期间各个阶段粘度变化趋势。 表观粘度（AV)：消除了FV中泥浆结构的影响。 塑性粘度（PV)：指泥浆做层流流动时网价结构的拆散与恢复达动 平衡时泥浆中悬浮体微粒间的摩擦力与液体粘度引起的流动阻 力。与泥浆中固相含量、固体颗粒分散度及液相粘度有关。
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钻井液性能概述
钻井液性能－泥浆流变性
粘度过高的危害： 流动阻力大，泵压高，排量相应降低，井底清洗效果变差，对 钻速影响较大。 钻头易泥包，起下钻容易引起抽吸和压力激动。 沉砂困难，净化不良，对设备磨损大。 除气困难 固井时水泥浆易窜槽，影响固井质量
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钻井液性能概述-泥浆失水
•
泥浆失水 在泥浆液柱和地层的压差作用下，泥浆中部分水从井壁空隙和裂缝渗透到地 层，这种现象叫泥浆失水，失水的同时在井壁上形成滤饼。
浅井同时井温较低时，测量API失水 （API FL) 井较深同时井温高时，要增加测量高温 高压失水（HTHP FL），测量温度与井下 温度保持一致
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钻井液性能概述
钻井液比重MW（Mud Weight)或SG(specific gravity ）： 通过泥浆液柱对井壁和井底产生压力，以平衡地层的油气水 压力及岩石的侧压力，防止井喷、地层流体侵入及保护井壁。 另外泥浆密度对岩屑产生浮力，增大泥浆密度可以提高泥浆携 带岩屑的能力。比重秤的正常误差为0.01g/cm3
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前
钻井液的主要作用：
携带和悬浮岩屑
言
冷却和清洗钻头，清扫井底岩屑
减少钻柱和井壁间的摩擦
维护未下套管井段的稳定性 平衡地层压力，防止各种流体--油、气、水 从所钻的渗透性岩层流入井内 稳定井壁 传递水动力 帮助收集与解释从钻屑，岩心与电测所得到 的信息
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钻井液性能概述-固相含量
泥浆中的固相： 有用固相：泥浆中必须使用的固相，如膨润土粉、化学处理剂、加重剂等 有害固相：有用固相以外的固体，如钻屑、劣质粘土、砂粒等 泥浆中小于1微米的胶体颗粒比大于1微 米的粗颗粒对钻速的影响大12倍，所以 使用不分散体系的钻速比使用分散体系 快的多
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钻井液性能概述
钻井液性能－泥浆流变性
几个非常重要的流变性参数 反映低流速下粘度的参数： φ 3---旋转粘度计的3转读数 φ 6---旋转粘度计的6转读数 LSRV(low shear rate viscoticy): 低剪切速率粘度
有害固相的清除： 自然沉降法：利用钻屑、砂子自重下沉的方法清除 稀释法：用新配制的稀胶液直接替换掉部分高固相井浆，泥浆性能变化大， 成本增加 化学絮凝法：加入高分子化学絮凝剂，使钻屑和劣质粘土不水化分散，并 絮凝为成较大的颗粒而沉降 机械设备清除法： 振动筛：清除74微米以上的固相颗粒 除砂器：清除40微米以上的固相颗粒 除泥器：清除10微米以上的固相颗粒 离心机：可清除2-5微米的固相颗粒
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钻井液性能概述-泥浆失水
泥浆失水的控制： 泥浆的失水量不是越小越好 石灰岩、白云岩、胶结致密的砂岩受失水量的影响很小 优快钻井决定了上部地层的失水量不做严格控制，从而解放钻速 储层段必须控制较小的失水量 对易吸水膨胀和易坍塌的地层，失水量应严格控制 井浅时可放宽，井深时应从严 裸眼时间短可放宽，裸眼时间长应从严
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钻井液性能概述-其他性能参数
水分析： Cl-含量：可估算出大致的钻井液矿化度和K+含量，同时也是盐侵的判断参 数 K＋含量：含KCl或其他钾盐时测量，做为补充钾盐的依据 Ca2+含量：反映泥浆硬度参数之一，同时也是水泥侵和石膏侵的判断参数
Байду номын сангаас
Pf:滤液的酚酞碱度，可较PH值更加具体的分析滤液的酸碱度
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钻井液性能概述-固相含量
有害固相的危害： 降低机械钻速，影响钻头寿命 影响泥饼质量，降低原油的渗透率和原油的生产能力 泥浆的粘、切高，流动性不好，泥浆性能不稳定，易 发生污染，需频繁处理
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钻井液性能概述-固相含量
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钻井液性能概述
钻井液性能－泥浆流变性
泥浆应具有适当的切力和良好的触变性 静切力反映了泥浆的悬浮能力，静切力太低时悬浮效果不好， 可能造成沉砂过多。静切力太高时，流动阻力大，下钻后开泵 困难。 优质泥浆应在泥浆停止循环后，静切力能较快的增加到某个数 值并保持稳定，既有利于钻屑的悬浮又不知于开泵后泵压过高。 屈服值主要反映了泥浆层流状态下的携带能力，当屈服值越大 时其携带能力越强，动塑比（YP/PV)＝1时（英制单位），流型 成为平板状层流。 钻井液成紊流状态时携砂性能最好，此时任何流变参数都几乎 不对钻井液携砂能力产生影响。
静比重、当量循环比重和环空比重 当量循环比重：考虑了由于泥浆流动而增加的附加压耗 环空比重：在当量循环比重基础上考虑了由于井筒内岩屑产生 的附加压耗
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钻井液性能概述
钻井液比重的控制： 比重过高：增大正向压差，对储层污染加重；液柱压力增大， 增大井底岩石可钻强度并引起井底岩石的重复切削 比重过低：井壁不稳定，油气层压力无法控制 确定泥浆比重的原则： 根据地质资料确定，在正常情况下尽可能使用低比重 钻开油气层尽可能近平衡钻进，既要保护油气层又要防喷， 做到“压而不死，活而不喷”；近平衡钻进要在起钻时考虑可 能存在的“抽吸作用”，增加附加比重 钻穿高压盐水层时为了防止盐水的污染，应提高密度采取 “坚决压死”的措施 对易缩径和易剥落掉块的地层，应适当提高泥浆的密度
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钻井液性能概述-含砂量
含砂量的控制： 机械除砂：最重要的手段，使用高频振动筛、除砂器、除泥器、 清洁器、离心机来清除，最主要的是旋流分离设备 化学絮凝：加入高分子聚合物（如PF-PLUS）进行化学絮凝，配合 机械除砂，絮凝物也是主要靠固控设备分离的 自然沉降：控制较低的粘、切，利用沉砂池自然沉降
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钻井液性能概述-PH值
PH值的控制： 泥浆中的粘土颗粒在碱性介质中，阳离子交换容量较大，故较稳定。 部分有机处理剂在碱性环境中形成钠盐后才能更好的发挥作用 PH值过低使有机处理剂容易在高温下发酵变质 PH值过高时（通常>10时），OH-在粘土表面吸附会造成粘土的水化和 膨胀，不利于防塌，也不利于油层保护 常规的水基泥浆PH通常控制在8－9为宜
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钻井液性能概述-泥浆失水
失水量过高的危害： 地层被长时间浸泡后造成井眼缩径及泥、页岩的剥落、坍塌 水分渗入生产层，使油层粘土膨胀，油气层渗透率降低，生产能力下降
泥饼质量不好的危害：
泥饼厚而松散，摩擦系数高，使钻具与井壁接触面积增大，泥饼粘附卡钻 风险大 易泥包钻头或堵死钻头水眼 起钻时上提力增加 妨碍套管下入，影响固井水泥浆与井壁间的胶结 电测易遇阻遇卡，影响井壁取样