聚合物钻井液的配制
钻井液配方组合意见
北三台等三 个区块
0- 1230 0-2100
DF-1+ABSN+CMC+原油 SAS+（淀粉+PAC）
接上表
轮南 0- 3700 3700-5000
0-300 300-2000
塔里木
KCl+PMNK+HPAN+KPAM MNK+HPAN+KAM 80A51+HAN101+KPAM HPAN+PMNK+KPAM+PAC
KCl+PHP+KPA+PAC+DQX+80A51+KHm+SHA+有机磷 +CPA -OP-15 + 油(煤油、柴油) PAC+HPAN+PMNK+KPAM+SAS+QS-Z+RH3+RH-4 SPNH+PAC+HPAN+SMP+KPAM+PMNK+FT1+QS-1+SMT+RH-3 +RH-4 KCl+PHP+KPA+NHPAN+NPAN+SK-1+SMP+ 磺化沥青+KHm KCl+PAC141+K-PAM+80A51+Na-HPAN+NHHPAN+SAS+KHm +FClS+SP+CMC
SAS+QS-2+RH3+RH4 SMP+SPNH+FT-1+QS-2 +SMT+ RH3+RH4
+CMC SAS+QS-2+ RH3+RH4 SMP+DA-3+FT-1+QS2+SMT + RH3+RH4 SAS+ RH3+RH4 SMP+SPNH+FT-1+SMT SMP-1+FT-1 RH3+RH4+ 柴 油
钻井液配方大全
钻井液配方大全1、常见膨润土浆配方材料和处理剂功用用量（kg/m3）膨润土增稠25-50烧碱控制PH值0.7-1.5 CMC（选用）降滤失 1.0-3.02.0-3.0纯碱促进膨润土水化和控制Ca2+含量﹤150mg/l2、FCLS（铁铬木质素磺酸盐）钻井液配方材料和处理剂功用用量（kg/m3）FCLS 降粘剂 5.0-15.0CMC 降失水剂 2.0-4.0PAC①降失水剂 2.0-4.0淀粉类衍生物①降失水剂10.0-15.0 SPNH②高温降失水剂 5.0-20.0SMP②高温降失水剂 5.0-20.0RH-3 润滑剂10.0-30.0烧碱PH调节 1.0-3.5 备注：①可代替和协同CMC使用；②用于3500m或更深的深井。
3、钙基钻井液配方材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注石灰提供Ca2+10-20 用于石灰钻井液石膏提供Ca2+11-18 用于石膏钻井液FCLS 降粘剂3-12供选择SMT 降粘剂，降失水剂6-14SMC 降粘剂，降失水剂6-14KHm 降粘剂，降失水剂6-14CMC 降失水剂3-8供选择PAC 降失水剂3-8淀粉类衍生物降失水剂6-14SPNH 高温降失水剂5-15 用于＞3500m的井SMP 高温降失水剂5-15RH-3 润滑剂10-30烧碱PH调节3-84、含盐量为8%-12%的盐水钻井液配方材料和处理剂功 用 用量（kg/m 3） 备 注NaCl 提供NACL 按实际需求FCLS 降粘剂 4-8供选择 SMT 降粘剂，降失水剂 8-15 SMC 降粘剂，降失水剂8-15 SMK 降失水剂 10-20 CMC 降失水剂 8-12 PAC 降失水剂 4-8 淀粉类衍生物降失水剂 10-15 SPNH 高温降失水剂 10-20 用于＞3500m SMP-2 高温降失水剂10-20 RH-3 润滑剂 15-30 烧碱 PH 调节 5-12 FT-1 井壁稳定 5-20 Defoam 消泡剂 0.1-0.3 QS-2桥堵剂40-605、KCl聚合物钻井液的配方材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注KCl 提供K+ 70-110KOH 调节PH，提供K+ 8-15包被增稠剂PHPA，M.W.=3×106按实际需求供选择PHPA,M.W.=(0.包被增稠剂8～1.2) ×107KPAM 包被增稠剂10-20NH4-HPAN 降粘剂，降失水剂3-6PAC 降失水剂3-6CMC 降失水剂3-6供选择SPNH 高温降失水剂5-20 用于＞3500m MMH 胶凝剂3-5 供选择XC 胶凝剂3-5RH-3 润滑剂15-30FT-1 井壁稳定5-206、聚合物—磺酸盐—MMH钻井液的配方材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注K-PAM 包被增稠剂6-10PAC-141 包被增稠剂6-10 供选择FA-367 包被增稠剂6-10NH4-HPAN 降粘剂，降失水剂3-8PAC 降失水剂3-6CMC 降失水剂3-7 供选择SPNH 高温降失水剂5-15用于＞3500m SMP 高温降失水剂5-15SMT 高温降粘剂5-15XY-27 降粘剂3-8MMH 胶凝剂3-6烧碱调节PH 3-5 调节PH=9～10.5 RH-3 润滑剂15-20FT-1 井壁稳定15-207、聚合物—MMH钻井液的配方材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注K-PAM 包被增稠剂6-10PHPA 包被增稠剂6-10FA-367 包被增稠剂6-10 供选择HPAN 降粘剂，降失水剂3-6PAC 降失水剂3-6 供选择CMC 降失水剂3-6XY-27 降粘剂3-8MMH 胶凝剂3-5烧碱调节PH 3-5RH-3 润滑剂15-20FT-1 井壁稳定5-208、聚合醇钻井液配方型号材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注I型PAC-141 包被增稠剂 1.5-3.52200～3500m时使用NH4-HPAN 降粘剂，降失水剂 5.0-8.0PAC 降失水剂 2.5-4.0聚合醇井壁稳定和润滑剂 3.0-5.0II型FA-367 包被增稠剂 1.5-3.03500m或更深的井使用PAC 降失水剂 2.5-4.0SMP 高温降失水剂15.0-25.0SMT 降粘剂15.0-30.0聚合醇井壁稳定和润滑剂 3.0-5.09、硅基钻井液配方材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注KPAM 包被增稠剂4-6硅酸盐页岩抑制剂40-80FCLS 降粘剂3-8 供选择NH4-HPAN 降粘剂，降失水剂3-8PAC 降失水剂4-6 供选择CMC 降失水剂4-6MMH 胶凝剂3-5XY-27 降粘剂3-8 供选择FT-1 井壁稳定5-20 供选择10、甲酸盐钻井液配方材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注KPAM 包被增稠剂10-15 供选择PAC-141 包被增稠剂10-15MMH 胶凝剂3-5XC 胶凝剂20-30PAC 降失水剂4-6 供选择CMC 降失水剂4-6SMP 高温降失水剂20-40 用于深井磷酸三丁酯消泡剂2-5加重材料加重剂根据需要10、解卡剂配方材料名称配方A 配方B规格用量规格用量柴油0#或10# 100m3 0#或70# 100 m3氧化沥青软化点150℃80目粉状12t 软化点150℃80目粉状20t有机土80-100目 1.6t 胶体率90% 3t油酸酸价190-205碘价60-100 1.8t 酸价190-205碘价60-1002t快T 渗透力为标准的100±5%1.6t 1.6 石灰120目 3.0 120目40t 烷基苯/ /2.0t SPAN-80 / / 0.5t 水 5.0m3 1/50重铬酸钠溶液 5.0 m3重晶石200目密度≥4.20g/cm3 加至需要的密度200目密度≥4.20g/cm3加至需要的密度11 / 11。
聚合物钻井液
一、聚合物钻井液概述1．发展概况聚合物钻井液最初是为提高钻井效率开发研究的。
早在1950年就有研究资料指出：钻井液的固相含量是影响钻井速度的一个主要因素。
这里的固相含量是指体积分数，起主要作用的是低密度固体的含量。
依此推知，清水的钻井速度应最高。
但当时并没有能够有效清除钻井液中固相的手段。
直到1958年首次应用了聚合物絮凝剂聚丙烯酰胺(简称PAM)后，才实现了真正的清水钻井。
PAM可同时絮凝钻屑和蒙脱土，称为完全絮凝剂。
在钻井液中加入极少量的PAM即可使钻屑絮凝而全部除去。
清水钻井大大提高了钻速，但因其携带钻屑能力差，滤失量大，影响井壁稳定等缺点，不能广泛使用，只能用于地层特别稳定的浅层井段。
因此，人们试图配制低固相钻井液，但随着钻井的进行，钻屑不断混入，时间一长就变成了高固相钻井液。
当时人们对此束手无策，因而称之?quot;无法控制的低固相钻井液"。
1960年，发现有两类高聚物，即部分水解聚丙烯酰胺(简称P HPA或PHP)和醋酸乙烯酯-马来酸酐共聚物(简称VAMA)，具有选择性絮凝作用。
它们可絮凝除掉劣质土和岩屑，而不絮凝优质造浆粘土。
同时，它们对钻屑的分散具有良好的抑制能力，处理过的钻井液体系中亚微米颗粒含量明显低于其它类型的水基钻井液，这对提高钻井速度是十分有益的。
这类新型的聚合物钻井液体系称为"不分散低固相聚合物钻井液"。
1966年，泛美石油公司在加拿大西部油田首次系统地使用了这种不分散低固相聚合物钻井液，大幅度提高了钻速。
随后，这种钻井液体系在世界范围内推广应用，经受了不同地层、不同井深和不同密度等方面的考验，在提高钻井速度和降低钻井成本等方面效果显著，证明是一种技术先进的钻井液体系。
1971年，在第八届世界石油大会上，有专家分析认为，当时对降低钻井成本最有影响的新进展主要有：(1)不分散低固相聚合物钻井液的成功开发；(2)镶嵌硬合金齿钻头的设计和钻头轴承寿命的改进；(3)钻井最优化技术的应用。
主要钻井液类型
我国各油田主要钻井液类型一、无固相不分散聚合物钻井液●基本组成：聚丙烯酰胺或多元乙烯基共聚物类絮凝剂、无机盐等●特点：絮凝剂可有效地絮凝钻井过程所产生的岩屑。
●典型配方：（1）水+ 0.1~0.3% PHP + 0.1~0.2% CaCl2或0.5~1% KCl（2）水+ 0.07~0.14% CPAM + 0.1~0.3% TDC-15（低分子量有机阳离子）+ 0.2% CaCl2（3）水+ 0.1~0.3% FA-367 + 0.1~0.2% CaCl2或0.5~1% KCl●适用范围：层理裂隙不发育、正常孔隙压力与弱地应力、中等分散砂岩与泥岩互层；已下技术套管的低压、井壁稳定的储层等。
二、低固相聚合物钻井液●适用范围：用于钻进层理裂隙不发育的易膨胀、强分散或不易膨胀、强分散、软的砂岩与泥岩互层；已下技术套管的低压储层等。
1、阴离子聚合物钻井液●基本组成：多元乙烯基共聚物类、水解聚丙烯腈、部分水解聚丙烯酰胺等●特点：高分子量聚合物包被粘土或钻屑，并提供钻井液所需粘度、切力；中分子量和低分子量聚合物用于控制滤失量并控制粘度、切力。
●典型配方：膨润土浆+ 0.1~0.3% KPAM + 0.4~0.5% NPAN2、阳离子聚合物钻井液●基本组成：高分子量与低分子量阳离子聚合物，以及淀粉等●特点：阳离子聚合物具有极强的稳定页岩的能力，即强吸附、强抑制性；配合使用淀粉类处理剂调整滤失造壁性。
●典型配方：膨润土浆+ 0.4% SP-2（阳离子聚合物）+ 0.4% CSW-1（低分子量有机阳离子）+1% 改性淀粉3、两性离子聚合物钻井液●基本组成：高分子量和低分子量两性离子聚合物，有时配合加入阴离子聚合物●特点：利用聚合物中的阳离子基团增强体系的抑制性，同时大量的阴离子、非离子基团使体系保持稳定。
两性离子聚合物与各种处理剂具有很好的相容性。
●典型配方：膨润土浆+ 0.1~0.3% FA-367 + 0.05~0.2 %XY-27 + 1~3% 磺化沥青类产品三、聚磺钻井液●基本组成：高分子量聚合物（包括阴、阳、两性离子聚合物）、中分子量聚合物降滤失剂、磺化酚醛树脂类产品和沥青类产品等。
钻井液常用计算公式
计算公式1、钻井液配制与加重的计算（1）配制低密度钻井液所需粘土量水土水泥土泥土）（ρ-ρρ-ρρ=V W 式中：土W---所需粘土重量，吨（t ）； 土ρ-- 粘土密度，克/厘米3（g/cm3） 水ρ-- 水的密度，克/厘米3（g/cm3） 泥ρ -- 欲配制的钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3）泥V 欲配制的钻井液的体积，米3（m3）(2)配制低密度钻井液所需水量土土泥水ρ-=W V V式中：水V---所需水量，米3（m3）；土ρ -- 所用粘土密度，克/厘米3（g/cm3）土W-- 所用粘土的重量，吨（t ） 泥V -- 欲配制的钻井液的体积，米3（m3）（3）配制加重钻井液的计算①对现有体积的钻井液加重所需加重剂的重量重加原重加原加）（ρ-ρρ-ρρ=V W式中：加W---所需加重剂的重量，吨（t ）； 原ρ-- 原有钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3） 重ρ-- 钻井液欲加重的密度，克/厘米3（g/cm3） 加ρ -- 加重剂的密度，克/厘米3（g/cm3）原V -- 原有钻井液的体积，米3（m3）②配制预定体积的加重钻井液所需加重剂的重量原加原重加重加）（ρ-ρρ-ρρ=V W 式中：加W---所需加重剂的重量，吨（t ）； 原ρ-- 原有钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3） 重ρ-- 钻井液欲加重的密度，克/厘米3（g/cm3） 加ρ -- 加重剂的密度，克/厘米3（g/cm3）重V -- 加重后钻井液的体积，米3（m3）③用重晶石加重钻井液时体积增加21224100(v ρ-ρ-ρ=.） 式中：v---每100m3原有钻井液加重后体积增加量，米3（m3）； 1ρ-- 加重前钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3）2ρ -- 加重后钻井液达到的密度，克/厘米3（g/cm3）24. --- 一般重晶石的密度，克/厘米3（g/cm3）④降低钻井液密度所需加水量水稀稀原原水）（ρ-ρρ-ρ=V V 式中：水V---所需加水的体积，米3（m3）； 原ρ-- 原有钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3） 水ρ-- 水的密度，克/厘米3（g/cm3） 稀ρ -- 加水后钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3）原V -- 原有钻井液的体积，米3（m3）2、两种不同密度钻井液混合后的密度212211V V V V +ρ+ρ=ρ式中：ρ --- 混合后钻井液的密度，g/cm3（ppg ）1ρ-- 混合前第一种钻井液的密度，g/cm3（ppg ）2ρ-- 混合前第二种钻井液的密度，g/cm3（ppg ） 1V -- -- 混合前第一种钻井液的体积，m3（bbl ） 2V -- 混合前第二种钻井液的体积，m3（bbl ）3、固相分析计算（1）钻井液低密度固相体积百分比)()()])(V ())(V ()V gb mo o b ss f g1w 1100)([(V ρ-ρρ-ρ+ρ+ρ=式中：w V--- 对溶解的盐校正过的含水体积百分比，%； f ρ--- 对溶解的盐校正过的水的密度，g/cm3（ppg ） g V 1 -- 低密度固相的体积百分比，%；ss V-- 悬浮固相的体积百分比，%； b ρ-- 所用加重材料的密度，克/厘米3（g/cm3）； o V -- 油的体积百分比，%； o ρ-- 油的密度，克/厘米3（g/cm3） m ρ--钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3） g1ρ -- 低密度固相的密度，克/厘米3（g/cm3），（2.2—2.9，平均2.6）（2）钻井液高密度固相体积百分比)()])(V ())(V ()V gb oo g ss f b11w m )([(V -)100(ρ-ρρ+ρ+ρρ=式中：bV --- 加重材料的体积百分比，%； 其余各项符号的说明同上一个公式一样。
四种常规钻井液配方设计
四种常规钻井液配方及特点
1．不分散聚合物钻井液
主要特点：
(1)密度低，压差小，故钻速快；
(2)亚微米颗粒的含量较低，在10%以内，而分散钻井液可达70%以上；
(3)高剪切速率下的粘度较低，故钻速快；
(4)具有较强的携砂能力。
该类钻井液触变性较好，剪切稀释特性较强。
(5)可保持井眼的稳定性。
(6)可保护油气层，减轻损害。
表1 不分散聚合物钻井液配方与性能
2．钾基钻井液
主要特点：
(1)对水敏性泥岩、页岩具有较好的防塌效果；
(2)抑制泥页岩能力较强；
(3)钻井液细颗粒含量比较低，对油层的粘土矿物起稳定作用；
(4)分散型钾基钻井液有较高的固相容度限。
表2 钾基钻井液配方及性能
3．分散钻井液体系
表3 分散型三磺钻井液推荐配方及性能
4．钙处理钻井液
表4 石灰钻井液推荐配方及性能
表5 石膏钻井液配方及性能
根据不同的要求选择不同的钻井液，各有特点。
第2章 聚合物钻井液
四、不分散低固相聚合物钻井液的特点
不分散低固相聚合物钻井液包括两个要求： “不分散”：指钻井液中包含的各种固相粒子的粒度分 布，一直保持在所需的范围内，不再进一步分散；钻井液 对新钻出岩屑的进一步分散起抑制作用。
低固相”：指钻井液中低密度活性固相的含量较抵(主要 指膨润土)。 不分散是为了尽量减少小于一微米颗粒的含量，提高钻 速。低固相则是要求包被所有的钻屑，阻止其分散变细，利 于地面清除。
注意使用顺序
大颗粒— — 小颗粒 按钻井液最大排量的125%配备
设备处理能力
二、达到不分散低固相的措施
2、化学方法絮凝
利用高聚物的吸附－桥联作用，絮凝清除钻井液中较小的固体颗粒。
(1)絮凝剂分类
a、压缩双电层； b、有机类：吸附－架桥作用。高分子有旋转运动，可把吸附 粘土的高分子链缠在一起。 (a)完全絮凝剂：粘土、岩屑全部絮凝。如：PAM； (b)增效选择性絮凝剂：只絮凝岩屑，增效是指还增加钻井液的 粘度。如：VAMA； (c)非增效选择性絮凝剂：只絮凝岩屑，对钻井液的粘度不增加。
(5)基浆固相含量高、粘切大时，大分子比例要低， 因为大分子的增绸效应大，不易控制。
四、不分散钻井液配方的组配
由于各种处理剂的分子量不同、结构不同，则在钻井液中所起的作 用也不同，必须了解各种处理剂的性能特点，取长补短，进行组配。 1、作为降滤失剂，分子量要求小一些，一般分子量在5～20 万左右，同时具有水化能力较强的阴离子官能团； 2、作为降粘剂，要求比降滤失剂更小的分子量，同时 具有更多的水化基团； 3、作为流型改进剂或抑制包被剂，则要其分子量较大，同时具有吸 附性较强的非离子官能团，或一定数量的阳离子官能团； 4、当钻井液使用高矿化度水时，选用含有磺酸基团或含有极 性较强的非离子基团处理剂，而尽量不用含有羧基的； 5、当钻井液处于高温时，选用带有苯乙烯和适当烷基的乙烯基单体，而 避免用醚链联结的聚合物。
钻井液常用计算公式
（4）若与清水钻井相比，则当前井机械钻速降低的百分数可由下式计算。（略）
6、利用屈服值进行的经验计算
（1）由屈服值确定起下钻时克服抽汲（负波动作用）的安全钻井液密度的公式如下：
式中：
--起钻时克服抽汲作用的安全钻井液密度，g/cm3（ppg）；
--钻井液屈服值，Pa(1b/100ft2);
--井眼直径，mm（in）；
计算公式
1、钻井液配制与加重的计算
（1）配制低密度钻井液所需粘土量
式中：
---所需粘土重量，吨（t）；
--粘土密度，克/厘米3（g/cm3）
--水的密度，克/厘米3（g/cm3）
--欲配制的钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3）
欲配制的钻井液的体积，米3（m3）
(2)配制低密度钻井液所需水量
式中：
---所需水量，米3（m3）；
--与MBT采用单位有关的系数。当采用法定计量单位时， =0.3505；当采用英制单位时， =1。
---钻屑的阳离子交换容量，毫克当量/100克；
---一般土的阳离子交换容量，毫克当量/100克，（若未知，一般可为60）。
（4）加重后钻井液的最佳固相体积百分比（经验公式）
式中：
--加重钻井液固相体积百分比的最佳值，%；
----井段长度，m（ft）；
--钻井液屈服值，Pa(1b/100ft2);
--井眼直径，mm（in）；
--钻杆直径，mm（in）；
--与采用单位有关的系数。当采用所列法定计量单位时， =0.275；当采用括号内英制单位时， =1。
计算结果： =4.3%。
（9）可用如下办法估算钻井液的钻屑与当量搬土含量的比值：
式中：
--钻井液中低密度固相浓度，千克/米3（ppb）；（？？？？）
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。
钻井液常用计算公式
--钻杆直径，mm（in）；
--井内钻井液密度，g/cm3（ppg）；
--与采用单位有关的系数。当采用所列法定计量单位时， =1.457；当采用括号内英制单位时， =1。
（3）由屈服值估算环形空间压力损失（层流时）的经验公式：
式中：
--环形空间压力损失，MPa（psi）；
--原有钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3）
--水的密度，克/厘米3（g/cm3）
--加水后钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3）
--原有钻井液的体积，米3（m3）
2、两种不同密度钻井液混合后的密度
式中：
---混合后钻井液的密度，g/cm3（ppg）
--混合前第一种钻井液的密度，g/cm3（ppg）
式中：
---钻井液中大于1微米的细颗粒固相含量，kg/m3（ppb）；
---钻井液中小于1微米的细颗粒固相含量，kg/m3（ppb）；
---钻井液中总的固相含量，kg/m3（ppb）
（3）求出对照井和当前井的细颗粒固相含量和粗颗粒固相含量以后，再代入下面的公式估算当前井的机械钻速，将它与对照井的机械钻速对照便可了解机械钻速的变化情况：
--钻杆直径，mm（in）；
--平衡地层压力所需的钻井液密度，g/cm3（ppg）；
--与采用单位有关的系数。当采用所列法定计量单位时， =1.457；当采用括号内英制单位时， =1。
（2）由屈服值估算当量循环密度的经验公式：
式中：
--当量循环密度，g/cm3（ppg）；
--钻井液屈服值，Pa(1b/100ft2);
（略）
（4）若与清水钻井相比，则当前井机械钻速降低的百分数可由下式计算。（略）
6、利用屈服值进行的经验计算
钻井液用超支化反相乳液聚合物的合成及其性能
钻井液用超支化反相乳液聚合物的合成及其性能钻井液在石油勘探中具有重要作用，用于冷却清洁井眼，稳定井壁和传递钻井数据。
超支化反相乳液聚合物（SPM）由于其独特的结构和性能，成为了一种新型的钻井液添加剂。
本文将介绍SPM的合成及其性能。
SPM的合成可以通过自由基聚合、离子聚合和缩醛聚合等方法实现。
其中，自由基聚合是最常用的方法。
该方法具有操作简单、反应条件温和、高转化率和可控性好等优点。
SPM的聚合体结构可以根据不同的反应物和反应条件进行调节。
以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸钠（NaAA）和异辛醇三聚氧乙烯醚（TX-100）为原料，过碘酸钾（KIO4）为引发剂，水为溶剂，通过自由基聚合法合成了SPM。
反应条件为：MMA：NaAA：TX-100的摩尔比为1：1：0.1，KIO4的量为20mg，反应温度为80℃，反应时间为4h。
得到的SPM具有良好的超支化程度和稳定性。
SPM作为钻井液添加剂，具有以下优点：首先，SPM具有较小的表面张力，可以有效地改善钻井液的润滑性和增加泡沫性。
其次，SPM的超支化结构可以增加钻井液的黏度和稳定性，减少井眼的漏失和提高井壁的承载能力。
此外，SPM的分散性和界面活性能将溶气性气体和液体分子分散在钻井液中，从而提高钻井液的钻机效率和传递数据的准确性。
为了评估SPM在钻井液中的效果，进行了相关性能测试。
结果表明，添加SPM的钻井液具有相对较低的表面张力和流变学性能，黏度稳定性具有显著提高。
同时，在高温高压环境下，添加SPM的钻井液的黏度和稳定性不会出现明显变化，表明SPM具有较好的热稳定性。
综上所述，SPM由于其独特的超支化结构和多种优异的性能，在钻井液中具有广泛的应用前景。
未来的研究应该注重SPM结构和性能的进一步调节和优化，以满足不同钻井工况的需求。
同时，还应该对SPM在环境和生态方面的影响进行系统的评估，以保障石油勘探的可持续发展。
随着石油勘探的不断深入，对钻井液的性能要求也越来越高。
钻井液常用计算公式
1、钻井液配制与加重的计算
（1）配制低密度钻井液所需粘土量
式中：
---所需粘土重量，吨（t）；
--粘土密度，克/厘米3（g/cm3）
--水的密度，克/厘米3（g/cm3）
--欲配制的钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3）
欲配制的钻井液的体积，米3（m3）
(2)配制低密度钻井液所需水量
式中：
---所需水量，米3（m3）；
--与LGS采用单位有关的系数。当采用法定计量单位时， =2.853；当采用英制单位时， =1。
（8）低密度固相体积百分含量的最佳值可由下式进行估算：
式中：
--低密度固相最佳体积百分含量，%；
--钻井液的密度，克/厘米3（ppg）；
--钻井液中含油量，%（体积）；
--钻井液滤液的氯根含量，mg/l（ppm）。
--原有钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3）
--水的密度，克/厘米3（g/cm3）
--加水后钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3）
--原有钻井液的体积，米3（m3）
2、两种不同密度钻井液混合后的密度
式中：
---混合后钻井液的密度，g/cm3（ppg）
--混合前第一种钻井液的密度，g/cm3（ppg）
---加重材料的体积百分比，%；
其余各项符号的说明同上一个公式一样。
（3）搬土含量的校正
式中：
--钻井液中全部低密度固相的平均阳离子交换容量，
---钻井液中校正搬土的体积百分比，%；
---钻井液中低密度固相体积百分比，%；
--钻井液中钻屑体积百分比，%；
---钻井液亚甲基蓝试验测定的当量搬土含量，kg/m3（磅/桶）
式中：
---钻井液中小于1微米的细颗粒固相含量，kg/m3（ppb）；
聚合物钻井液
降粘剂与分散剂的区别
降粘剂特点
只能在端面，不能在表 面和层间作用。 用量少，逐次使用效果 下降。 用量多时，吸附在平面 起另外作用。 不增加粘土粒子浓度。
分散剂特点
促使粘土粒子对面 分开。 使已经分开的保持 稳定。 增加粘土粒子浓度。
38
■ 降粘剂的评价方法
采用降粘率的概念进行相对评价：
90
钻井液中加入降滤失剂后，泥饼渗透率为：10-7μm2。 ② 用内部空间网状结构对自由水的束缚降低失水。 ③ 提高液相粘度，增加液相流动阻力来降低失水。
26
钻井液稠化原因
当钻井液中固相含量高和外界污染改变粘土表面性质时， 极易形成：边 — 边、边 — 面联结的空间网架结构，
从而造成： • 钻井液结构粘度增加； • 网状结构包住大量自由水，流动阻力增加。
27
水基钻井液流变性表达式
联立Einstein和Hiemenz以及Binhanm公式，可
得x ：s G 0(1 k khS) G
吸附键
水化膜厚
分子结构
吸附量
表面晶型
7
一、钻井液及处理剂的发展
现代钻井技术对钻井液的要求：
辅助钻井提高钻井速度。 保证钻井井下安全，防止钻井过程中各种复 杂问题发生，如井塌、卡钻、井喷、井漏等。 保护油气层，提高油气井产量。
钻井液及其处理剂正是在不断满足钻井工程要 求的基础上发展起来的。
8
钻井液应用规律和效能评价
安丘膨润土吸附降粘剂前后C轴间距变化
吸附前C轴间距
FCLS 1.519nm
六偏磷酸钠 (NaPO3)6
1.519nm
十二烷基三 甲基溴化铵
1.519nm
吸附后C轴间距 1.523nm 1.550nm
常用钻井液配方
3、化学溶液钻井液是无粘土钻井液的主体类 型，它是由无机盐和不同种类的聚 合物组合而成，化学溶液具有一定的流变特性和 降滤失特性。 无机盐起的作用是： 与有机聚合物进行适度交联，以提高溶液的 粘度，降低溶液的滤失量； 调节溶液的矿化度，以平衡地层的化学活度， 抑制地层的膨胀分散或破碎坍塌； 调节溶液的pH值。
应用领域
在无水、缺水、干旱、沙漠、永冻地 区钻井； 在低压地层中钻进； 向井底输送气体，实现井底气动冲击 碎岩。
谢谢！
（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）使用磺化沥青类页岩抑制剂稳定硬 脆性泥岩、少量高分子聚合物稳定伊/ 蒙混 层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。故具 有一定防塌能力。 3）在进入产层前通过使用磺化沥青及 超细碳酸钙运用屏蔽暂堵保护油层技 术进 行改造后，具有良好的保护诸层功能。
4）可容纳较多的固相，适合配置高密 度的钻井液密度可高达2.0克/厘米3 。 5）含有大量的分散剂，故亚微米固相 颗粒含量可达70%以上，对机械钻速有 一 定的影响。 6）可形成较致密的高质量滤饼，护壁 能力强。
4.推荐性能
5.使用环境
（1）主要用于水敏性强的易塌页岩层。 （2）适应温度:不分散型150℃；分散型 可达到180℃左右。故前者 用于钻3500～ 4000米深井用，而后者可用于钻6000米深 井。 （3）不分散型较适用于正常压力地层； 分散型可配较高的密度而用 于异常压力地 区。
聚合物钻井液的配制
任务4 聚合物钻井液的配制学习目标：1.会配制聚合物抑制性钻井液；2.能够熟练阐述阳离子、阴离子和两性离子聚合物钻井液的相关知识；3.能够准确使用页岩抑制剂。
技能训练：一.配制聚合物抑制钻井液1.准备工作(1)穿戴好劳保用品；(2)备足钻井液处理剂、高分子聚合物、NaOH、CMC、PHP、膨润土等；(3)检查水源，固控设备、搅拌器、钻井液枪运转是否正常；(4)检查配制罐、储备罐；(5)钻井液全套性能测试仪、pH试纸等。
2.操作步骤(1)计算配制钻井液所需处理剂用量和膨润土的用量。
(2)首先在注入定量水的配制罐中加入膨润土并充分搅拌，使膨润土充分水化。
(3)在配制罐中加入高分子聚合物及所用处理剂，充分搅拌均匀。
(4)测定钻井液性能及pH值。
(5)将配好的钻井液打入储备罐。
(6)清洗全部仪器。
3.技术要求必须注意PHP在钻井液中的含量，应根据地层的不同而异：东营组以上地层，钻井液中PHP 保持0.1％～0.15％的含量，沙河街组地层保持0.2％～0.3％的含量；NaOH加入量以保持要求的pH值为准。
二.使用页岩抑制剂1.准备工作(1)穿戴好劳保用品。
(2)准备好页岩抑制剂，如聚丙烯酸钾、水解聚丙烯腈钾盐、腐殖酸钾、磺化沥青和水分散沥青、无机盐(KCI、NaCl)、KOH等。
(3)ZNN-D6型旋转粘度计一套，ZNS-3型滤失仪一套。
(4)检查水源、搅拌器、钻井液枪等。
2.操作步骤(1)了解页岩抑制剂的特点。
(2)分析处理剂的机理，选择处理剂的种类。
(3)在基浆中做处理配合小型实验。
(4)处理钻井液。
(5)测量处理后的钻井液性能。
(6)记录处理剂的用量和效果。
(7)清洗测定仪器并摆放整齐。
3.技术要求(1)聚丙烯酸钾(KHPAM)在淡水或盐水钻井液中使用。
(2)水解聚丙烯腈钾盐(KPAN)适用于淡水和不含钙的盐水钻井液中，抗温170℃。
(3)腐殖酸钾(KHm)适用于深井淡水钻井液，有一定的降粘作用。
(4)磺化沥青(FT-342、FT-1)和水分散沥青(SR-401)用作地层微裂缝和破碎带的封闭剂。
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任务4聚合物钻井液的配制学习目标：1•会配制聚合物抑制性钻井液；2•能够熟练阐述阳离子、阴离子和两性离子聚合物钻井液的相关知识；3•能够准确使用页岩抑制剂。
技能训练：一.配制聚合物抑制钻井液1. 准备工作(1) 穿戴好劳保用品；(2) 备足钻井液处理剂、高分子聚合物、NaOH、CMC、PHP、膨润土等；(3) 检查水源，固控设备、搅拌器、钻井液枪运转是否正常；(4) 检查配制罐、储备罐；(5) 钻井液全套性能测试仪、pH试纸等。
2. 操作步骤(1) 计算配制钻井液所需处理剂用量和膨润土的用量。
(2) 首先在注入定量水的配制罐中加入膨润土并充分搅拌，使膨润土充分水化。
(3) 在配制罐中加入高分子聚合物及所用处理剂，充分搅拌均匀。
(4) 测定钻井液性能及pH值。
(5) 将配好的钻井液打入储备罐。
(6) 清洗全部仪器。
3. 技术要求必须注意PHP在钻井液中的含量，应根据地层的不同而异：东营组以上地层，钻井液中保持0.1%〜0.15%的含量，沙河街组地层保持0.2%〜0.3%的含量；NaOH加入量以保持要求的值为准。
PHP pH.使用页岩抑制剂1. 准备工作(1) 穿戴好劳保用品。
(2) 准备好页岩抑制剂，如聚丙烯酸钾、水解聚丙烯腈钾盐、腐殖酸钾、磺化沥青和水分散沥青、无机盐(KCI、NaCI)、KOH 等。
(3) ZNN-D6型旋转粘度计一套，ZNS-3型滤失仪一套。
(4) 检查水源、搅拌器、钻井液枪等。
2. 操作步骤(1) 了解页岩抑制剂的特点。
(2) 分析处理剂的机理，选择处理剂的种类。
(3) 在基浆中做处理配合小型实验。
(4) 处理钻井液。
(5) 测量处理后的钻井液性能。
⑹记录处理剂的用量和效果。
(7) 清洗测定仪器并摆放整齐。
3. 技术要求(1) 聚丙烯酸钾(KHPAM)在淡水或盐水钻井液中使用。
(2) 水解聚丙烯腈钾盐(KPAN)适用于淡水和不含钙的盐水钻井液中，抗温170 C。
(3) 腐殖酸钾(KHm)适用于深井淡水钻井液，有一定的降粘作用。
⑷磺化沥青(FT-342、FT-1)和水分散沥青(SR-401)用作地层微裂缝和破碎带的封闭剂。
(5) 无机盐类主要是降低页岩表面渗透水化，控制膨胀。
(6) 性能测定应侧重于钻井液滤失量和滤饼质量。
基础知识：1. 聚合物钻井液的概念聚合物钻井液是自20世纪70年代初发展起来的一种新型钻井液体系。
广义上讲，凡是使用线型水溶性聚合物作为处理剂的钻井液体系可称为聚合物钻井液。
但通常是将聚合物作为主处理剂或主要用聚合物调控性能的钻井液体系称为聚合物钻井液。
2. 聚合物钻井液的特点(1) 固相含量低，且亚微粒子所占比例也低。
这是聚合物钻井液的基本特征，是聚合物处理剂选择性絮凝和抑制钻屑分散的结果，对提高钻井速度是极为有利的。
⑵具有较强的触变性、较强的剪切稀释特性和适宜的流型，即在环形空间中形成平板型层流。
因此聚合物钻井液悬浮和携带岩屑的效果好，可有效地减少钻屑的重复破碎，使钻头进尺明显提高。
(3) 钻井速度快。
(4) 由于聚合物可有效地抑制泥页岩的吸水分散作用，所以稳定井壁的能力较强，井径比较规则。
(5) 由于聚合物钻井液的密度低，可实现近平衡压力钻井；由于固相含量少，可减少固相的侵入，因而对油气层的损害小，有利于发现和保护产层。
(6) 具有良好的防渗透性漏失的作用。
(7) 由于聚合物钻井液的处理剂用量较少，钻井速度快，缩短了完井周期，因此可大幅度降低钻井总成本。
3. 聚合物钻井液的性能指标聚合物钻井液所谓不分散”具有两个含义：一是指组成钻井液的粘土颗粒直径尽量维持在1〜30 Mm。
二是指混入这种钻井液体系的钻屑不容易分散变细。
所谓低固相”，是指低密度固相(主要指粘土矿物类)的体积分数要在钻井工程允许的范围内维持到最低。
(1 )固相含量(主要指低密度的粘土和钻屑，不包括重晶石)应维持在4%(体积分数)或更小，大约相当于密度1.06 g/cm3。
(2) 钻屑与膨润土的比例不超过2:1,膨润土含量一般维持在 1.3%〜1.5%比较合适。
⑶动切力(Pa)与塑性粘度(mPa s)之比控制在0.48左右，这是为了满足低返速(如0.6m/s)携砂的要求，保证钻井液在环形空间实现平板型层流。
(4) 非加重钻井液的动切力应维持在 1.5〜3 Pa。
动切力是钻井液携带钻屑的关键参数，为保证良好的携带能力，首先必须满足动切力的要求，对加重钻井液应注意保证重晶石的悬浮。
(5) 滤失量控制应视具体情况而定。
在稳定井壁的前提下可适当放宽，以利于提高钻速；在易坍塌地层，应当从严。
进入储油气层后，为减轻污染也应控制得低一些。
(6) 优化流变参数。
(7) 在整个钻井过程中应尽量不用分散剂。
4. 阴离子聚合物钻井液的知识1) .聚合物淡水钻井液①无固相聚合物钻井液使用无固相聚合物钻井液(又称清水钻井液)可达到最高钻速，但必须注意解决三个问题：一是必须使用高效絮凝剂使钻屑始终保持不分散状态；二是要有一定的提粘措施，并能按工程上的要求实现平板型层流并能顺利地携带岩屑：三是有一定的防塌措施，以保证井壁的稳定。
生物聚合物和聚丙烯酰胺及其衍生物是配制无固相钻井液较理想的处理剂，要求其相对分子质量应大于100万，最好超过300万，水解度应小于40%。
现场配制与维护的要点如下：a配制聚合物溶液。
先用纯碱将水中的Ca2+除去，以增加聚合物的溶解度，然后加入聚合物絮凝剂，一般加量为6 kg/m3。
b 处理清水钻井液。
将配好的聚合物溶液喷入清水钻井液中，喷人位置可以在流管顶部或振动筛底部，喷入速度取决于井眼大小和钻速。
c促进絮凝。
加适量石灰或CaCl2，通过储备池循环，避免搅拌，让钻屑尽量沉淀。
d 适当清扫。
在接单根或起下钻时，用增粘剂与清水配数方粘稠的清扫液注入井内循环，以便把环空中堆积的岩屑清扫出来。
只要保证上水池内的清水清洁，即可获得最大钻速。
②不分散低固相聚合物钻井液配制方法如下：a配新浆前应彻底清除钻井液罐底的沉砂；b用纯碱除去配浆水中的Ca2+；c用17〜23 kg/m3的优质膨润土或用量相当的预水化膨润土浆，加0.02 kg/m3的双功能聚合物，配制好基浆；d必要时加入0.3〜5 kg/m3的纯碱，使膨润土充分水化；e测定新配制的基浆性能，并调整到下述范围内：漏斗粘度：30〜40 s;塑性粘度：4〜7 mPa.s;动切力：4 Pa；静切力：（1〜2）/（1〜3）Pa；API滤失量：15〜30 mL 。
维护要点如下：a.为了维持钻井液体积和降低钻井液粘度以便于有效地分离固相，要有控制地往体系中加水；b.每5根立柱掏一次振动筛下面的沉砂池，经常掏洗钻井液罐以清除沉砂，掏洗的次数应根据钻速而定；c.维持pH 值在7〜9之间；d.钻进过程中要不断补充聚合物，以补充沉除钻屑所消耗的聚合物；e.为了保持低固相，在化学絮凝的同时，应连续使用除砂器、除泥器，适当使用离心分离机；f.如果要求提高粘度，可使用膨润土和双功能聚合物，并通过小型实验确定其加量；g.为了降低动切力、静切力和滤失量，可使用聚丙烯酸钠，应通过小型实验确定其加量，或按0.3 kg/cm3的增量逐次加入聚丙烯酸钠，必要时加水稀释，直到性能达到要求；h.如果用不分散聚合物钻井液钻水泥塞时，在开钻前先用1.4 kg/m3的碳酸氢钠进行预处理。
如果钻遇石膏（CaS04）层，应加入碳酸钠以沉除Ca2+，但切记防止处理过头；i.如果钻遇高膨润土含量的地层，使用选择性絮凝剂比使用双功能聚合物的效果好；j.如果有少量盐水侵入，或者当钻遇岩盐层时，只要盐浓度不超过10 000 mg/L, 不分散聚合物钻井液可以继续使用。
若超过此浓度，为了维持所要求的钻井液性能，可加入预水化膨润土。
在极端条件下,应转化为盐水钻井液。
③普通聚合物钻井液所谓普通聚合物钻井液是指不符合不分散低固相钻井液标准的聚合物钻井液。
为了尽量维持钻井液的不分散性,在缺少膨润土时可采用相对分子质量较高的PHPA 和相对分子质量较低的PHPA混合处理的方法,利用它们的协同作用保持钻井液的低密度和低滤失量。
混合液的一般配制方法为：将相对分子质量较高的PHPA（相对分子质量大于100万，水解度30%左右）配成1 %的溶液，再将相对分子质量较低的PHPA（相对分子质量5万。
7万，水解度30% 左右）配成10％的溶液,按前者与后者的比例为7：3将两种溶液混合即成。
其中相对分子质量较高的PHPA 主要起絮凝钻屑的作用，以维持低固相；而相对分子质量较低的PHPA 主要是稳定质量较好的粘土颗粒，以提供钻井液必需的性能。
2) .聚合物盐水钻井液不分散低固相聚合物盐水钻井液主要应用于在含盐膏的地层中以及海上钻井。
这类钻井液最主要的问题是滤失量较大，通常采取如下措施控制其滤失量：(1) 膨润土预水化。
粘土在盐水中不易分散，因此钻井前将膨润土预先用淡水充分分散，并同时加入足够的纯碱，以除去高价离子和使钙质土转化为钠土，然后加入聚合物处理剂(如水解聚丙烯腈、聚丙烯酸盐及CMC 钠盐等)，使钻井液性能保持稳定。
(2) 选用耐盐的配浆材料，如海泡石、凹凸棒石等。
(3) 选用耐盐的降滤失剂。
目前耐盐较好的降滤失剂有聚丙烯酸钙、磺化酚醛树脂、醋酸乙烯和丙烯酸酯的共聚物及CMC 钠盐等。
(4) 预处理水。
所用化学剂的种类及用量都要根据水型及含盐量而定。
一般含Mg 2+多的水用NaOH处理，含Ca2+多的水用纯碱处理。
3) .不分散聚合物加重钻井液在用重晶石加重的不分散聚合物钻井液中，聚合物的作用主要是絮凝和包被钻屑、增效膨润土、包被重晶石，减少离子间的摩擦。
由于重晶石对聚合物的吸附，在处理加重钻井液时聚合物的加量应高于非加重钻井液，加入重晶石时一般也相应加入适量聚合物。
加入量应通过实验来确定。
配制方法(1) 井浆的转化。
一般要求待加重钻井液的钻屑体积含量不超过4％，劣质土与膨润土之比接近于1：l 。
(2) 配制新浆。
若井浆的钻屑含量和劣膨比(劣质土：膨润土)不符合要求，重新配制不分散加重钻井液。
维护要点维护好不分散聚合物加重钻井液的关键是尽可能地清除钻屑。
要实现这一点，一是要选择合适的机械固控设备，并有效地使用；二是要重视化学处理，采用选择性絮凝剂，能包被钻屑并抑制其分散，以便于机械装置在地面上更容易地清除钻屑。
5. 阳离子聚合物钻井液的知识1) 概念和组成：阳离子聚合物钻井液是以大相对分子质量的阳离子聚合物(简称大阳离子)作包被絮凝剂，以小相对分子质量的有机阳离子(简称小阳离子)作泥页岩抑制剂，并配合降滤失剂、增粘剂、降粘剂、封堵剂和润滑剂等处理剂配制而成。
由于阳离子聚合物分子带有大量正电荷，在粘土或岩屑上有很强的吸附力，故阳离子聚合物钻井液具有优良的流变性、抑制性、稳定井壁能力、携带岩屑能力和防卡、防泥包等能力，在保证井下安全、提高钻速和保护油气层等方面都显示出优越性。