钻井液现场使用概论(陈礼仪)

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钻井液基本性能
泥浆的失水：
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。 （1）浅井时井温较低，测 量API失水（API FL)
（2）井深时井温高，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
初切力: 初 = 0.511× 3（10s）（Pa）
终切力: 终 = 0.511× 3（10min)（Pa）
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钻井液基本性能
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ห้องสมุดไป่ตู้动。 沉砂困难，净化不良，对设备磨损大。 岩屑不能及时排除，易形成岩屑床，脱落后造成卡钻。 固井时水泥浆易窜槽，影响固井质量
任何情况下我们都是希望获得质量更好的泥饼！
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钻井液基本性能
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。
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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钻井液基本性能
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：反映泥浆硬度的重要参数之一，同时也是水泥侵和石膏侵的 判断参数。 滤液的酚酞碱度（ Pf）：可较PH值更加具体的分析滤液的酸碱度。 滤液的甲基橙碱度（ Mf）：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：
阳离子交换容量（亚甲基蓝法）：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。
泥浆的酚酞碱度（Pm）：可较PH值更加具体的分析泥浆的酸碱度。
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固相控制
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固相的分类
固相的类型： 活性固相和非活性固相 有用固相和有害固相
高密度固相和低密度固相： 低比重固相含量（LGS）：无用固相及非加重泥 浆材料引起的固相
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固相成分分析
分类 粒度大小,微米 重量百分比 筛目
>2000(粗砂)
砂 250~2000(中粗) 74~250(中细) 泥 44~74(细) 2~44(超细)
0.8~2
0.4~8.7 2.5~15.2 11.0~19.8 56.0~70.0
10目
60目 200目 325目
粘土
<2(胶体)
5.5~6.5
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钻井液基本性能
流变性之三




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。
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流变性之二
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： （1）静切力：泥浆静止状态下形成的结构强度。 （2）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，搅拌后其结构破坏，又能恢复其流动性，这种性质 叫触变性。 （3）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。
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失水量过高的危害：
（1）地层被长时间浸泡后造成井眼缩径及泥、页岩的剥落、坍塌。
（2）水分渗入生产层，使油气层粘土膨胀，渗透率降低，生产能力 下降。
泥饼质量不好的危害：
（1）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。
（2）易泥包钻头或堵死钻头水眼
（3）起钻时上提阻力增加 （4）下钻时妨碍套管下入，影响固井水泥浆与井壁间的胶结
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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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:PHP等）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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钻井液基本性能
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钻井液基本性能

钻井液比重（Mud Weight)
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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固相含量：
有用固相：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 体系高的多！
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有害固相的危害：
确定比重的原则：



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钻井液基本性能
流变性之一
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)：指层流流动时泥浆内部网架结构的拆散与 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。
电测易遇阻遇卡，影响井壁取样
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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较小， 可以适当放宽失水量要求； 可采用快速钻井的较稳定地层的失水量不做严格控制， 从而解放钻速； 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；
应根据地层特点，适当控制滤失量。
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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 ( 如褐煤、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；
（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。
降低机械钻速，影响钻头寿命；
影响泥饼质量，降低泥浆防塌护壁特性；
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；
堵塞油气通道，降低油气的生产能力。
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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；
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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
平衡地层压力,保护孔壁
驱动孔底动力钻具，传递水马 力
防止各种流体、固相渗入孔内， 保护油气层 传递孔底信息
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前
对钻井液的限制：

言
不能伤害钻井人员 不能损害或污染环境 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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重要流变参数：
采用旋转粘度计，只要直接读取600转／分、 300转／分、 200转／分、 100转／分、 6转 ／分、 3转／分的读数；再用下面公式计算， 就能得出某种泥浆表观粘度、塑性粘度、动切 力、稠度系数 、流性指数、初切力、终切力 等有关流变参数的大小。
表观粘度:ηA= 600/2（mPa·s） 塑性粘度:ηp =600－300（mPa·s） 动切力:0 =0.511（300－ηp) （Pa） 流性指数：n =3.322lg（600 / 300） 稠度系数：K =（0.511×300）/ 511n （Pa·sn）