钻井课程-钻井液与完井液
钻井液与完井液1
钻井液密度
– 平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受地层流 体的污染；
– 平衡地层压力，保持井壁稳定，防止井塌； – 实现近平衡钻井技术，减少压持效应，提高机械钻
速； – 合理选择打开油气层的钻井液密度，减少钻井液对 产层的伤害。 • 用比重秤测定。
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钻井液的含砂量
– 定义:钻井液中不能通过200目筛的固相的体 积占钻井液体积的百分数。一般要求小于0.5 ％。
主要解决问题： 快速钻井 保护油气层
典型技术： 不分散低固相钻井液 气体钻井 保护油气层的完井液 合成基钻井液 抗高温钻井液
28
国内钻井液技术发展特点
• 同样经历了这些阶段，但滞后一定时间; • 水基体系的研究应用比油基体系多; • 深井水基钻井液、防塌钻井液、聚合物钻井液理论较成
熟； • 成功研制了一些钻井液处理剂，如FA367, XY27, SMP,
广义完井液 —— 一切与产层接触的流体（各种盐水、 聚合物溶液、钻井液、泡沫等）。
狭义完井液 —— 钻开油气层的钻井液（钻开液）。 (completion fluid)
4
第二节、 钻井液的组成、类型及性能
1. 钻井液的组成 主要由水、粘土和添加剂组成的体系 分散介质+分散相+化学处理剂 连续相+不连续相 液相+固相+化学处理剂
用组分表示的配方为： 5%膨润土浆+1%处理剂
配方表示的特点： • 用W/V百分数表示组分。 • 不考虑处理剂的体积。
7
钻井液的组成示例
8
2. 钻井液的分类 分类方法多
通常根据分散介质分为四大类：
水基钻井液（Water-Base Drilling Fluids） 油基钻井液（Oil-Base Drilling Fluids） 气态钻井液（Gas-Base Drilling Fluids） 合成基钻井液(Synthetic-Base Drilling Fluids)
《钻井液与完井液》课件
contents
目录
• 钻井液概述 • 钻井液的类型与选择 • 完井液概述 • 完井液的类型与选择 • 钻井液与完井液的应用案例 • 钻井液与完井液的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
钻井液概述
钻井液的定义
01
钻井液：在钻井过程中，用来循 环、悬浮、携带岩屑和稳定井壁 的循环流体。
环保法规与标准
遵守国内外相关环保法规和标准，确保钻井 液与完井液的环保合规性。
废弃物处理
采用适当的废弃物处理技术，如固液分离、 油水分离等，以减少对环境的污染。
生物降解性
研究和发展钻井液与完井液的生物降解性， 降低其对生态系统的长期影响。
循环利用技术
推广钻井液与完井液的循环利用技术，减少 资源浪费和环境污染。
至地面。
稳定井壁
钻井液在井壁上形成一层滤饼 ，保持井壁稳定，防止井壁坍 塌。
冷却钻头
通过循环带走钻头产生的热量 ，延长钻头使用寿命。
传递能量
作为循环流体，传递水力能量 ，如泵压和排量。
02
CATALOGUE
钻井液的类型与选择
常用钻井液类型
水基钻井液
以水为分散介质，加入 各种处理剂，用于钻进
淡水钻井。
总结词
提高采收率与储层保护
详细描述
某气田在完井过程中，采用了具有高 渗透性和储层保护能力的完井液，显 著提高了采收率，并有效保护了储层 ，延长了气田开采寿命。
案例三：复杂地层钻井液与完井液联合应用
总结词
应对复杂地层挑战
VS
详细描述
在某复杂地层的钻井和完井作业中，通过 联合应用钻井液和完井液，有效应对了地 层复杂多变带来的挑战，确保了钻井和完 井作业的顺利进行。同时，采用适当的钻 井液和完井液配方，对于提高油气勘探开 发效率具有重要意义。
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。
钻井与完井液主要内容
钻井与完井液主要内容第一章绪论一、钻井液的主要作用1. 清洗孔底，携带和悬浮岩屑冲洗液清洗孔底和携带岩屑的能力，决定于送入孔内的冲洗液量及冲洗液的性能指标，其次也与钻具和钻头的结构有关。
冲洗液的携带和悬浮岩屑的能力--切力和粘度；有效携带岩屑的前提下可降低冲洗液的上返速度。
泥浆悬浮岩屑的能力主要取决于泥浆的静切力值。
2、冷却钻头冷却钻头的效果，取决于单位时间流经孔底的冲洗液量和冲洗介质的热容量和粘度。
水的粘度低，热容量大，冷却能力强。
空气的粘度低，热容量小，需要较大的流量，才能有效地冷却钻头。
泥浆的粘度大，流速低，冷却能力不如清水3、润滑钻具和钻头冲洗液的润滑效果，取决于在钻具和孔壁岩石表面形成的润滑膜的强度。
润滑膜的强度取决于使用的冲洗液类型和往冲洗液中添加的添加剂的种类和数量。
乳状液，表面活性剂溶液，乳化泥浆和油基泥浆的润滑性能远高于空气、清水和普通的水基泥浆。
表面活性剂的添加，可提高冲洗液的润滑性能。
4. 保护孔壁复杂地层：松散、破碎、坍塌、遇水膨胀等岩层维护孔壁的影响因素：冲洗液类型、冲洗液的性能参数、在环空中的流态。
矿化度高的聚合物泥浆，具有较好的抑制孔壁的效应，特别是含钾的聚合物泥浆。
油基泥浆具有最强的抑制孔壁的能力。
复杂地层钻进时，维护孔壁是能否持续钻进的关键。
二、钻井液类型泥浆：概念：粘土分散在液体（水或油）中形成的分散体系，水基泥浆，油基泥浆。
性能：比重；粘度和切力；失水量。
可在较大范围内调节，可适应不同地层的要求；对钻头、牙轮轴承、钻具和套管有一定的润滑作用，可减少其磨损。
适用：风化、破碎、松散和遇水失稳地层（复杂地层）。
石油和天然气钻井几乎都是在沉积岩中钻进，冲洗液主要使用泥浆。
泥浆称为石油钻井的“血液”。
固体矿床勘探钻进，泥浆是对付复杂地层的主要手段。
乳状液概念：液体（油或水）分散在另一种液体（水或油）中形成的稳定的分散体系。
分为：水包油乳状液、油包水乳状液。
使小口径金刚石钻进的钻进速度和钻进深度大幅度地提高。
钻井液完井液化学
石油钻井工程标委会钻井液分委会 综合分类法
• 不分散聚合物钻井液（用 • 饱和盐水泥浆
大中小分子聚合物处理的
低固相泥浆） • 钾基钻井液 , K+≮1800mg/L • 分散钻井液 • 盐水钻井液
• 钙处理钻井液
• 修井液，完井液
• 油基钻井液
• 气体类钻井流体
11
钻井液的分类
• 按是否使用加重材料分为: 非加重泥浆 加重泥浆(密度高于1.25g/cm3) • 按钻井液的抑制性强弱分为: 分散泥浆 抑制性泥浆 • 按粘土的聚集状态分为 细分散泥浆 粗分散泥浆 不分散泥浆
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预测钻井液技术发展方向
– – – – – – – – 钻井液强化稳定井壁技术 复杂地质条件下深井、超深井、大位移井钻井液技术 新型钻井液体系及其处理剂的研制与应用 废弃钻井液的处理技术 保护油气层的钻井液技术 低密度钻井液完井液体系及技术 恶性漏失的防治技术 ……
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国内钻井液技术与国外对比
广义完井液 —— 一切与产层接触的流体（各种盐水、
聚合物溶液、钻井液、泡沫等）。 狭义完井液 —— 钻开油气层的钻井液（钻开液）。 (completion fluid)
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第二节、
钻井液的组成、类型及性能
1. 钻井液的组成 主要由水、粘土和添加剂组成的体系 分散介质+分散相+化学处理剂 连续相+不连续相 液相+固相+化学处理剂
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• 凝晶质（晶体Crystalloid）+溶剂 食盐 白糖
• 胶质 （胶体Colloid） • 蛋白质 明胶 氢氧化铝 +溶剂
钻井液完井液化学
第一章、 钻井液概论
《钻井液与完井液》课件
2
操作流程
- 钻井液处理
- 完井液处理
总结
钻井液与完井液在石油钻采过程中起着关键的作用。深入了解它们的定义、成分和性能对于确保钻井和完井作 业的顺利进行至关重要。
《钻井液与完井液》PPT 课件
本课件将介绍钻井液与完井液的定义、作用以及性能特点，帮助您更好地理 解这一重要的领域。
钻井液与完井液
简介
钻井液的定义和作用
钻井液是在钻井作业中用于冷却、润滑和稳定井 壁的液体。它还能排除地层中的岩屑，维持井眼 稳定。
完井液的定义和作用
完井液是在井口 进行完井作业时用于帮助封隔 井眼、增强地层压裂等工艺的液体。
钻井液
钻井液种类
- 水基钻井液 - 高密度钻井液 - 气体钻井液
钻井液成分
- 基础液体 - 悬浮剂 - 沉淀剂
钻井液性能
- 密度 - 粘度 - pH值
完井液井液成分
- 基础液体 - 砂粒 - 流动剂
完井液性能
- 密度 - 粘度 - pH值
钻完工程
1
钻完工程定义
钻完工程指的是从钻井开始到完井结束的整个工程过程。
钻井液与完井液
常用符号：τ
定 义： τ= F/A = 液层单位面积上的剪切力。
意 义： τ越大，液流各层所受的作用力越大；反之，
越小。剪切应力
内摩擦力
单 位： τ= F/A = dyn/cm2；Pa。
1Pa =1N/m2= 10dyn/cm2
4
流变曲线 Consistency Curve 定 义：速梯与切应力关系曲线。 表示方法：三种表示法。
流变模型：τ1/2 = τc1/2 + η1/2 γ1/2
r1/2
流变曲线：
γ1/2~ τ1/2 作图，为一条直线。
γ ~τ作图，为直线与曲线之和。
模式讨论 τ1/2 = τc1/2 + η1/2 γ1/2 γ 0， τ τc 能够反映多数钻井液具有内
部结构情况。
0
τ
1/2 c
r
γ ，η 能够反映多数钻井液的剪切
粘剂。 降τo—— 冲稀、加降粘剂拆结构。
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二、钻井液的粘度
1. 有效粘度（视粘度） 定义： η= τ/ γ 意义：钻井液作层流流动时，有效粘度等于以下四部分内摩擦力的微
观统计结果： 固 ~ 固颗粒间内摩擦阻力； 固 ~ 液相分子间内摩擦阻力； 液 ~ 液分子间内摩擦阻力； 固相结构 ~ 液相分子间内摩擦阻力；
终切力 =2初切力，属于良好型触变体。
终切力 =5初切力，属于递增型触变体。此时，会造成泵压过高，易 压漏地层。
（2） 影响井内液柱压力激动（阅读）。
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2. 动切应力τ0（YP）
定义：钻井液开始作层流流动时，必须要的最小剪切应 力。
实质：层流流动时，流体内部结构一部分被拆散，另一 部分重新恢复。当拆散 与恢复速度相等时，保留 的那部分内部结构所产生的剪切阻力。
钻井液和完井液化学—第八章 钻井液固相控制
固控工艺和原理
一、钻井液中固相物质的分类
钻井液中的固相(或称固体)物质，除按其作用分为有用固相和无用固相外， 还有以下几种不同的分类方法：
1．按固相密度分类：可分为高密度固相和低密度固相两种类型。
2．按固相性质分类：可分为活性固相和惰性固相。凡是容易发生水化作 用或与液相中其它组分发生反应的均称为活性固相，反之则称为惰性 固相。 3．按固相粒度分类：按照美国石油学会(API)制订的标准，钻井液中的固 相可按其粒度大小分三大类：(1)粘土(或称胶粒) 粒径＜2µm；(2)泥 粒径2—73 µm ；(3)砂(或称API砂) 粒径＞74 µm 。
固控设备概述
四、离心机
工业用离心机有多种类型．但用于钻井液固控的主要是倾注式离心机，其 结构如图8—9所示。
固控设备概述
倾注式离心机又称做沉陷式离心机，其核心部件有滚简、螺旋输送器和变 速器。离心机工作时，钻井液通过一固定的进浆管进入离心机，然后在输送器 轴筒上被加速，并通过在轴筒上开的进浆孔流人滚筒内。由于滚筒的转速极高， 在离心力作用下，密度或体积较大的颗粒被甩向滚筒内壁．使固液两相发生分 离。其固体被输送器送至滚筒的小端，经底流口排出；而含有细颗粒的流体以 相反方向流向滚筒大端．从送流口排出。 离心机可用于处理加重钻井液以回收重晶石和清除细小的钻屑颗粒。离心 机还常用于处理非加重钻井液以清除粒径很小的钻屑颗粒，以及对旋流器的 底流进行二次分离，回收液相，排除钻屑。
加重钻井液的固相控制
1、加重钻井液固控的特点
加重钻井液又称为重泥浆。加重钻井液中同时含有高密度的加重材料和低密 度的膨润土及钻屑。加重钻井液固控的主要特点是，既要避免重品石的损失，又 要尽量减少体系中钻屑的含量。 2．加重钻井油的固控流程 加重钻井液固控系统的基本流程见图8—l 6。 从图8—16可以看出，含大量回收重 晶石的高密度液流从离心机底流口返 回在用的钻井液体系，而将从离心机 溢流口流出的低密度液流废弃。离心 机主要用于清除粒径小于重晶石粉的 钻屑颗粒。
钻井液和完井液化学钻井液概论学习教案
第十二页，共49页。
钻井液的类型(lèixíng)
5．聚合物钻井液 (Polymer Drillig Fluids) 聚合物钻井液是以某些具有絮凝和包被作用
(zuòyòng)的高分子聚合物作为主处理剂的水基钻井液 。这些聚合物可使钻井液中各种固相颗粒保持在较微 细其颗主粒要(z状hǔy态ào)优。点表现在：
(3)混 油:但有时会影响(yǐngxiǎng)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。
第23页/共49页
第二十四页，共49页。
钻井液的性能(xìngnéng)及测 试
钻井液的流变性
钻井液的流变性(Rheological Properties of Drilling F1uids)是指钻井 液流动和变形(biàn xíng)的特性。
第21页/共49页
第二十二页，共49页。
钻井液的性能(xìngnéng)及测 试
钻井液密度调节(tiáojié) 方加法重钻井液密度方法：
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(yóuqì)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。
该特性通常是由不同的流变模式及其参数来表征的，最常用的流 变模式为宾汉和幂律模式。其中宾汉模式的参数为塑性粘度(PV)和 动切力(YP)；幂律模式的参数为流性指数和稠度系数。此外，漏斗 粘度、表现粘度和静切力等也是钻井浓的重要流变参数。由于钻井 液的流变性与携岩、井壁稳定、提高机械钻速和环空水力参数计算 (jìsuàn)等一系列钻井工作密切相关，因此它是钻井液最重要的性能 之一。有关内容将在第三章中作详细讨论。
钻井液和完井液化学—第三章 钻井液的流变性
τs
γ
第一节 钻井液的流动状态和基本概念
塑性流体流变模式与流变曲线
0 p
此式即是塑性流体 的流变模式，该式常称 τ 为宾汉模式，并将塑性 流体称为宾汉塑性流体。
0
τ
τs
γ
塑性流体机理分析
塑性流体表现上述流动特性是与它的内部结 构分不开的。例如．水基钻井液粘土颗粒表面的 性质(带电性和水化膜)极不均匀，可能出现如图 3—5所描述的三种不同连接方式，即面—面、 端—面和端—端连接，从而形成空间网架结构。
塑性流体机理分析
τ
随着结构拆散程度增大，拆散速度逐渐减小， 结构恢复速度相应增加。因此，当剪切速率增至一 定程度，结构破坏的速度和恢复的速度保持相等 τ0 (即达到动态平衡)时，结构拆散的程度将不再随剪 τs 切速率增加而发生变化，相应地粘度也不发生变化。 该粘度即钻井液的塑性粘度。因为该参数不随剪切 γ 应力和剪切速率而改变，所以对钻井液的水力计算 是很重要的。
假塑性流体
某些钻井液、高分子化 合物的水溶液以及乳状液等 均屑于假塑性流体。其流变 曲线是通过原点并凸向剪切 应力轴的曲线。 这类流体的流动特点：施 加极小的剪切应力就能产生 流动，不存在静切应力，它 的粘度随剪切应力的增大而 降低。
切应力继续增大，并超过τs时，塑性流体不能均 匀剪切，粘度随切应力的增加而 降低，即图中曲线段；继续增加 τ 切应力，粘度不随切应力的增加 而降低，图中直线段； 塑性粘度（ p 或PV）：不 随切力或流速梯度改变的粘度。 动切力（YP）：直线段延长 线与切应力的交点（τ0）为动 切应力或叫屈服值。
钻井液与完井液化学
第三章 钻井液的流变性
第三章 钻井液的流变性
钻井液的流变性是指钻井液流动和变形的特性。
(完整word版)第1章钻井液完井液化学
第1章钻井液完井液化学1。
1粘土胶体化学基础 (3)1。
1.1粘土矿物的基本构造单元 (3)1.1.2高岭石 (4)1。
1。
3叶腊石、蒙脱石、伊利石 (4)1。
1。
4粘土—水界面双电层 (6)1。
1.5粘土的水化作用 (8)1.1.6粘土—水悬浮体的稳定性 (10)1。
1.7凝胶 (12)1.2钻井液的性能 (13)1。
2.1钻井液密度 (13)1.2.2钻井液的流变性 (14)1.2.3钻井液的滤失性 (17)1.2.4钻井液的润滑性能 (20)1。
2。
5钻井液的PH值与碱度 (23)1.2。
6钻井液的抑制性 (25)1.3泥浆处理剂及其作用原理 (26)1。
3。
1无机处理剂 (26)1.3.2有机降粘剂 (28)1。
3.3有机降失水剂 (31)1.3。
4增粘剂 (36)1.3.5油层保护剂 (36)1。
3.6表面活性剂 (37)1.4常用的钻井液体系 (42)1。
4。
1分散性钻井液 (42)1.4.2无机盐抑制性钻井液 (46)1。
4。
3聚合物钻井液体系 (51)1。
5完井洗井液及腐蚀 (57)1.5。
1钻井液对油气层的不良影响 (57)1.5。
2钻开油气层的洗井液 (58)1。
5.3封闭液 (59)1.6高温对钻井液性能的影响 (61)1。
6。
1高温水基泥浆的主要特点 (62)1。
6。
2高温对泥浆中粘土的作用 (65)1.6.3高温对处理剂及其作用效能的影响 (70)参考文献 (74)钻井液完井液化学是研究钻井液及完井液的配制、组成、性能、维护以及相关化学反应的学科，涉及到粘土矿物学、表面化学、高分子材料、石油工程等相关学科，它是一门涉及多个领域的边缘科学、实验科学、工程科学.钻井液是指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。
钻井液又称为钻井泥浆，或简称泥浆.钻井液的循环是通过泥浆泵来完成的.从泥浆泵排出的高压钻井液通过地面高压管汇、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻挺到钻头，从钻头喷嘴喷出，以清洗井底并携带岩屑，然后再沿着钻杆与井壁(或套管)形成的环形空间向上流动，在达到地面后经排出管线流入泥浆池，经各种固控设备进行处理后返回上水池，最后进入泥浆泵循环使用.钻井液的种类很多，分类也很复杂,通常把钻井液分为水基泥浆和油基泥浆两大类。
常用钻井液完井液技术
五、石膏钻井液
基本组成：石膏、SMC、SMP、SMT、 FCLS等
特点：利用同离子效应，通过加入石膏 来抑制地层中石膏的溶解
典型配方：膨润土浆 + 1.21.8% FCLS + 0.30.4% CMC + 1.22% CaSO4∙2H2O + 0.20.5% NaOH + 重晶石至所需密度
第二十一页，课件共有97页
二、聚磺钻井液体系
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。
特点：具有很强的抑制性、良好的造壁 性、封堵能力、流变性和热稳定性，以 及低的HTHP滤失量。
第二十二页，课件共有97页
聚磺钻井液体系
常用钻井液完井液技术
第一页，课件共有97页
常用钻井液完井液技术
第一部分 钻井液完井液概述 第二部分 常用钻井液体系介绍 第三部分 钻井液常遇的污染及处理 第四部分 复杂情况预防及钻井液处理
第二页，课件共有97页
第一部分 钻井液完井液概论
一、钻井液完井液的概念 二、钻井液的类型 三、钻井液的组成 四、钻井液常规性能 五、钻井液技术的发展概况
第十八页，课件共有97页
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 + 0.10.3% KPAM + 0.40.5% NPAN
1．携带和悬浮岩屑 2．稳定井壁和平衡地层压力
3．冷却和润滑钻头、钻具
《钻井液完井液化学》课件
油类物质
柴油
作为燃料提供能量，同时也可以作为润滑剂和加重剂。
油基处理剂
如油酸、脂肪酸等，用于提高钻井液的润滑性和稳定性。
聚合物
高分子聚合物
如聚丙烯酰胺、聚合物硅酸盐等，用于提高钻井液的粘度、 切力和稳定性。
生物聚合物
如淀粉、纤维素等，用于提高钻井液的粘度和稳定性，同时 可生物降解。
03
钻井液完井液的物理化学性质
04
钻井液完井液的性能评价
静切力评价
静切力
是指钻井液在静止状态下，受到外力作用时抵抗剪切的内部摩擦力。静切力是评价钻井液完井液性能 的重要指标之一，它能够反映钻井液的悬浮能力和稳定性。
静切力评价方法
通过测量钻井液在不同剪切速率下的剪切应力和粘度，绘制出剪切应力与剪切速率的关系曲线，从而 评估钻井液的静切力性能。
滤失性评价方法
通过测量钻井液在不同压力和温度下的滤失量和滤饼厚度，从而评估钻井液的滤失性。
05
钻井液完井液的配制与维护
配制方法与步骤
调整优化
根据性能检测结果，对钻井液完井液的配 方或配制参数进行调整优化，以提高其性 能。
配制方法
根据钻井液完井液的配方，按照规定的比 例混合各种原材料，确保配制出的钻井液 完井液符合性能要求。
润滑性
是指钻井液在钻进过程中对钻具和岩石表面 的润滑能力。润滑性是评价钻井液完井液性 能的重要指标之一，它能够降低钻进过程中 的摩擦阻力，提高钻进效率。
润滑性评价方法
通过测量钻井液在不同压力和温度下的摩擦 系数和润滑系数，从而评估钻井液的润滑性
。
滤失性评价
滤失性
是指钻井液在压力作用下通过滤饼时滤失量的多少。滤失性是评价钻井液完井液性能的 重要指标之一，它能够反映钻井液的封堵能力和保护油气层的能力。
第六讲保护油气层的钻井液完井液技术
软化点应与油气层温度相适应。这类颗粒通常从磺化沥青、氧 化沥青、石蜡、树脂等物质中进行选择。﹡
第二节 保护油气层的油基钻井液
• 特点：油为连续相，水为分散相，其滤液为油，能有效地
防止油气层水敏，对油气层损害程度低，此类钻井液最低密 度可达到0.80g/cm3。
各类盐水基液所能达到的最大密度
盐水基液 NaCl KCl NaBr CaCl2 KBr
NaCl / CaCl2 CaBr2
CaCl2 / CaBr2 CaCl2 / CaBr2 / ZnBr2
21℃时饱和溶液密度/g·cm-3 1.18 1.17 1.39 1.40 1.20 1.32 1.81 1.80 2.30
本 ， 可 与 NaCl 配 合 使 用 ， 所 组 成 的 混 合 盐 水 的 密 度 范 围 为 1.20～1.32 g/cm3。
• 常用的添加剂：HEC（羟乙基纤维素）和XC生物聚合物。
• CaCl2：极易吸水的化合物。有两种，其纯度分别为94～
97%（粒状，含水约5%）和77～80%（片状，含水约 20% ）。
无固相清洁盐水钻井液类型
（1）NaCl盐水体系 （2）KCl盐水体系 （3）CaCl2盐水体系 （4）CaCl2-CaBr2混合盐水体系 （5）CaBr2-ZnBr2与CaCl2-CaBr2-ZnBr2
混合盐水体系
（1）NaCl盐水体系
• 特点：NaCl的来源最广，成本最低。其溶液的最大密度可
达1.18 g / cm3左右 。
原钻井液可得到充分利用，配制成本较低。
• 应用情况：在国内外均得到广泛的应用 。
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核心内容
钻井液流变性
钻井液处理剂
钻井液造壁性
钻井液体系
精选课件
31
第一章
本章要求掌握：
绪论
• 钻井液、完井液功用、类型和组成。 • 钻井液、完井液的性能及其测试。 • 钻井液、完井液的发展概况。
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42
第一节 钻井液、完井液的功用类型组成
钻井液 —— 凡钻进中一切有助于从井眼产生和清除钻屑 的流体（液、气、液+气）。
广义完井液 —— 一切与产层接触的流体（各种盐水、 聚合物溶液、钻井液、泡沫等）。
狭义完井液 —— 钻开油气层的钻井液。
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53
1. 钻井液的主要作用（简图）
控制压力 传递水功率 破岩、清岩
携带、悬浮岩屑
形成泥饼 保护油气层
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64
1. 钻井液的主要作用（具体内容）
保持清洁；控制压力； 冷却润滑；防止垮塌； 避免损害；取准资料； 传递功率；承受重量。
– 油基钻井液
• 原油 柴油为连续相钻井液 油包水乳化钻井液
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1164
国内钻井液技术发展特点
• 同样经历了这些阶段,但滞后一定时间; • 水基体系的研究应用比油基体系多; • 深井水基钻井液、防塌钻井液、聚合物钻井液
理论较成熟；
• 成功研制了一些钻井液处理剂； • 成功应用了一些钻井液体系，如三磺体系，两
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57
第二节 钻井液的组成和类型
2. 钻井液的组成 分散相+分散介质+化学处理剂 连续相+不连续相 液相+固相+化学处理剂
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86
组分举例
某种水基钻井液组分为： 水 + 膨润土 + 处理剂
100ml 5g 1g
用组分表示的配方为： 5%膨润土浆+1%处理剂
配方表示的特点： • 用W/V百分数表示组分。 • 不考虑处理剂的体积。
性离子聚合物体系、聚磺体系等；
• 研制了大量钻井液性能评价仪器； • 计算机应用相对滞后。
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1175
1. 初步发展时期 —— 自然造浆阶段
主要解决问题： 携带钻屑 控制地层压力
典型技术： 水+钻屑+地面土 使用重晶石、铁矿粉（>1920年)
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1186
2. 快速发展时期 —— 细分散泥浆阶段
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2220
几个基本概念 1. 相和相界面 相 —物质的物理化学性质都完全相同的均匀部分。
体系中有两个或两个以上的相，称为多相体系。
相界面 —— 相与相之间的宏观物理界面。 在相互接触的两相中：
若一相为气体，相界面称为表面。 若是液/固分界面，称为界面。
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2231
2.分散相与分散介质
分 散 相 —在多相分散体系中，被分散的物 质。 分 散 介质 —分散相所在的连续介质。
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1142
第三节 钻井液技术的发展
1. 初步形成时期 —— 1888-1928年； 2. 快速发展时期 —— 1928-1948年； 3. 高速发展时期 —— 1948-1965年； 4. 科学化 时期 —— 1965年-现在。
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1153
• 发展
– 水基钻井液
• 清水 分散钻井液 抑制性钻井液 不分散聚合物钻 井液
W固 W浆
)
4%
油 一 油 基般 包 (W (O /O /W )油 水 :O ):O 基 i1 li% 9 0 l% W 0; .a 1 t% e 0r.
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1131
第二节 钻井液的性能及其测试
• 钻井液密度 • 钻井液流变性 • 钻井液滤失造壁性 • 钻井液的pH值和碱度 • 钻井液的含砂量 • 钻井液的固相含量 • 钻井液膨润土含量 • 钻井液滤液分析
主要解决问题： 快速钻井 保护油气层
典型技术： 不分散低固相钻井液 气体钻井 保护油气层的完井液
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2119
第二章 粘土矿物和粘土胶体化学基础
本章要求重点掌握内容：
1. 几种粘土矿物的晶体构造特点及其水化性质。 2. 扩散双电层理论和电解质对电动电势的影响。 3. 胶体体系的基本概念。 4. 分散度、比表面的概念。 5. 聚结稳定性和沉降稳定性概念及其影响因素。
• 吸附质——被吸附的物质 • 吸附剂——吸附吸附质的物质 • 按吸附的作用力性质不同，可将吸附分为： • ——物理吸附 • ——化学吸附
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2264
第一节 粘土矿物的晶体构造与性质
粘 土：主要由粘土矿物和少量非粘土矿物组成的 细粒粘滞土 状物质。
• 特点：粒度 < 5微米. • 成分：粘土矿物（蒙托石等）+ 非粘土矿物（石英、长
例如：钻井液中，粘土颗粒分散在水中。 —— 粘土为分散相； —— 水为分散介质。
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2242
分散度和比表面
分散度 —— 分散相的分散程度。
分
散
度 颗
1 粒平
均
直L1径
比表面 —— 单位体积（重量）物质的总表面积。
比表面 = S/V = S/W
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2253
3.吸附作用
• 吸附——物质在两相界面上自动浓集（界面浓 度大于内部浓度）的现象。
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1120
淡 水: NaCL 1%;Ca2 120mg/ L
盐
水(海 饱
和 水)
:
NaCL
1%(W/
V)
水
基钙
处
理(石
膏/
石
灰 )
CaCL2
:
Ca2
120mg/ L
低 混
固 相( PAM) : FA3 6 7
油(Oil / Wate
S( r)
V固 ) V浆 : Oil
7%;S( 10%
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97
水基钻井液的典型组成
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810
油基钻井液的典型组成
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911
3. 钻井液的类型
通常根据分散介质分为三大类：
水基钻井液（Water-Base Drilling Fluids） 油基钻井液（Oill-Base Drilling Fluids） 气基钻井液（Gas-Base Drilling Fluids）
主要解决问题： 泥浆性能的稳定 井壁稳定
典型技术： 性能测定仪器研制出来 使用膨润土、单宁、烧碱、褐煤
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1197
3. 高速发展阶段 —— 粗分散泥浆阶段
主要解决问题： 石膏、盐污染 温度影响
典型技术： 各种盐水、钙处理泥浆
油基泥浆 处理剂品种16大类
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2108
4. 科学发展时期 — 聚合物不分散钻井液阶段
钻井课程 钻井液与完井液
精选课件
1
成 绩 分布
1、出勤率（10%）
（每次出勤听课，无迟到、早退、缺课者：10分）
2、作业（20%）
（每次独立完成作业，并提交作业：20分）
3、提问（10%）
（回答问题正确率达80%以上：10分）
4、期末考试（60%）
（期末考试成绩100分：60分）
精选课件
2
钻井液与完井液