水基钻井液

水基钻井液

2.1钻井液体系分类

按照美国石油学会(API)和国际钻井承包商协会(IADC)的分类方法，钻井液可分为以下10种体系：

2.1.1不分散体系

该体系包括开钻泥浆、自然原浆和其它通常用于浅井或上部井段钻井的轻度处理的体系，不需要添加稀释剂和分散钻井固相和粘土颗粒的分散剂。

2.1.2分散体系

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。添加专门的化学品可调节或保持特定的泥浆性能。2.1.3钙处理泥浆体系

在淡水钻井泥浆中加入像钙、镁这样的二价阳离子，能抑制地层粘土和页岩膨胀。高浓度可溶性钙盐用来控制坍塌性页岩和括径，防止地层损害。熟石灰（氢氧化钙）、石膏（硫酸钙）和氯化钙是钙处理体系的主要组分。

石膏体系通常pH值为9.5~10.5，过量浓度石膏钙含量为0.6~1.2g/l；典型的石灰体系有两种，对于低浓度石灰体系，pH值为11~12，石灰过量浓度为0.3~0.6g/l；对于高浓度石灰体系，石灰过量浓度为1.5~4.5g/l。特殊的泥浆性能靠添加专门的产品来控制。钙处理泥浆能抗盐和硬石膏污染，但在高温条件下易发生胶凝和固化。

2.1.4聚合物泥浆体系

长链高分子量聚合物在泥浆中用于包被钻井固相以防止其分散，或覆盖页岩以提高其抑制性或提高粘度和降低滤失量。对此可使用不同类型的聚合物，包括丙烯酰胺类，纤维素和天然植物胶类产品。还经常使用像氯化钾和氯化钠这样的抑制性盐来增强页岩的稳定性。这些体系通常膨润土含量很少，对钙、镁这样的二价阳离子比较敏感。大部分聚合物的使用温度限制在140oC以下，但在某些条件下，也可用于井底温度较高的井中。

2.1.5低固相泥浆体系

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6~10％。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。

2.1.6盐水泥浆体系

这一类包括几种泥浆体系。用于钻含盐地层的饱和盐水体系中，氯化物的浓度接近190g/l。一般盐水体系中氯化物的浓度为10~190g/l。浓度较低的体系通常指咸水和海水体系。盐水泥浆通常是由咸水、海水或产出水配制的。

该类泥浆用淡水或盐水配制，加入干的氯化钠达到要求的矿化度（也使用氯化钾这样的盐以抑制页岩膨胀）。凹凸棒土、羧甲基纤维素和淀粉等其它一些专用产品可用来增加泥浆的粘度以提高井眼净化能力，降低滤失量。

2.1.7修井液体系

修井液、完井液和打开油层钻井液是为减少地层损害而专门设计的体系，或用作完井作业之后的封隔液，这些体系对产层的影响必须是能用酸化、氧化或通过完井技术及一些生产作业等补救措施消除的。该体系包括从清洁盐水到聚合物钻井液（由细盐和碳酸钙加重）各种液体，以及高度处理的泥浆（封隔液）。

2.1.8油基泥浆体系

在高温井和深井钻井过程中，由于经常涉及卡钻和井璧稳定的问题，要求使用的流体具有很好的稳定性和页岩抑制性，此时，可以使用油基体系。它们有两种类型：

a.逆乳化泥浆即油包水乳状液，典型的是使用氯化钙盐水作分散

相，油作连续相。在该体系的液相中盐水含量最高可达50％，低标准的逆乳化泥浆是一种“松散”的乳化液，电稳定性较低，滤失量较高。调节添加剂浓度、盐水含量，可以控制该体系的

流变性、滤失量和乳化稳定性。

b.仅用油做连续相的体系，通常作用取心流体。虽然该体系不额

外添加水或盐水，但它们会从地层中吸收水。所有油基体系视

粘度需要添加大量的胶凝材料。专门的油基泥浆添加剂包括：乳化剂和润滑剂（通常为脂肪酸和胺衍生物）、高分子量皂类、表面活性剂、胺处理的有机材料，有机土和用于调节碱度的石

灰。

2.1.9合成基泥浆体系

设计合成基流体时借鉴了油基泥浆的特性，但消除了油基泥浆对环境的危害。合成基流体的主要类型有酯、醚、聚a－烯烃和异构化a－烯烃钻井液。它们对环境无危害，能直接排到海里，无光泽，具有生物可降解性。

2.1.10空气、雾、泡沫和天然气体系

这类体系包括4种基本作业类型：

a.干空气钻井，以一定速率将干空气或天然气注入井眼内，并根

据有效清除岩屑所需环空流速来确定注入速率的大小；

b.雾化钻井，就是向空气流中注入发泡剂，并与产出水混合，包

裹钻屑，以防止泥环产生，清除钻屑；

c.泡沫钻井，是使用表面活性剂，还可能使用粘土或聚合物，形

成具有高输送能力的泡沫；

d.充气流体，用注入空气的泥浆来清除井眼内钻屑。

2.2开钻泥浆（海水－般土稠泥浆塞）

2.2.1应用范围：

一、二开表层钻井作业使用。要求配制快捷，净化能力好，能支撑上部疏松地层。

2.2.2基本配方（kg/m3）：

淡水1m3

烧碱0.5~1

纯碱0.5~1

膨润土60~80

石灰 1.5~3

2.2.3常见性能：

FV：>80s

2.2.4维护处理：

a.用海水钻进，般土稠泥浆塞洗井携砂；

b.维持稠泥浆的YP(Pa)等于或大于PV(mPa.s)；

c.预水化般土浆配好以后，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。

2.3海水聚合物钻井液

2.3.1应用范围：

一般用于上部大井眼段钻进，也可用于地层水敏性较弱的浅井作业。

2.3.2基本配方（kg/m3）：

预水化般土20~40

烧碱3~5

纯碱1~3

PAC-HV3~5

PF-FLO5~10

2.3.3常见性能：

FV：40~60s

MW： 1.10~1.30g/cm3

YP:20~35lb/100ft2

Gel:3~10/8~20

pH:9~10

FL:<10~5ml