钻井与完井液(第10讲)
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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
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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)
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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
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
《钻井液与完井液 》PPT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。
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》PPT课件
是 砂岩砾石层
否
埋藏750米以上 漏速变化不大
否
是
埋藏750米以下
漏失增大
砂砾岩渗漏
是
纵向裂缝
1钻头泥包 否
2泵压突然增加 3卡钻后漏
是
1起下过激 2.750米以下 3邻井无此漏层
1有放空
2有憋跳现象 是
3突然不返
是
纵向诱发 横向裂精选缝PPT 裂缝
横向诱发 裂缝
洞穴漏失
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漏层位置确定方法
• 正常钻井中未提密度、无激动压力而发生较严重漏失，则多属井 底漏失，且为天然裂缝或溶洞漏失。
缩径
提高粘度、切力、当量密度等， 降低钻速
• 剥落掉块
• 造成卡钻，井漏等井下复杂
• 坍塌，扩径
• 井径不规则，影响固井质量 • 影响测井和录井
• 影响泥浆性能维护
井眼不稳定的表现形式
精选PPT
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井眼不稳定的判断
• 岩屑比正常情况下多 • 砂样代表性不好 • 起下钻遇阻，遇卡 • 下钻不到底（有大段沉砂） • 需划眼 • 蹩钻，跳钻严重 • 实测井径
热分析等 • 可溶盐含量分析：化学分析方法 • 含水量测定：密度法，吸附等温线法 • 阳离子交换容量：亚甲基蓝法，醋酸铵法等 • 密度测定：李氏密度瓶 • Ensulin吸水测定仪 • 膨胀性测定：常温常压，高温高压 • 分散性测定：滚动回收率法，CST法
实验研究方法
• 泥页岩介电常数测定 • 针入度实验（测水化过程中的剪切强度变化） • 三轴应力试验 • 井眼模拟装置（DSC) • 力学化学藕合研究(水化对应力分布的影响、水
精选PPT
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调整井井漏预防技术
• 钻调整井前调整地层孔隙压力 分区块提前降压 注水井控制注水量 注水井关井停止注水 注水井停止注水并放溢流 钻泄压井对高压层进行泄压 提高低压层的地层孔隙压力
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。
4.钻井与完井
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四、钻井世界纪录
最大井深：12226m（俄罗斯）
最大单只钻头进尺：2134m(PDC钻头8 ½英寸/ 21.59cm）
最高温度、压力：温度200℃，压力110MPa 最长的连续取心：128m 最大水平位移：11278m(垂深1637m)
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§4.2 旋转钻井系统的基本构成
又称为转盘钻井，其是从顿钻钻井 演变而来的。 地面钻具转动带动井下钻头转动， 钻头转动时就可破碎岩石，破碎了的 岩屑被泥浆泵泵入井内的泥浆循环带 到地面。 连续钻进，速度快，冲击+切削； 地面驱动地下钻头转动，浪费功率。
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7
（2）井下动力钻具钻井
这是旋转钻井的又一种 方法，这种方法钻井就是在 钻柱下边接上井下动力钻具， 其他的和转盘钻井一样。
钻头转动不是靠转盘而 是靠井下动力钻具带动。因 此大部分钻具不转动，节省 了大量功率，磨损小、使用 寿命长。 井下动力钻具包括涡轮 钻具和螺杆钻具 该方法主要用于钻定向 井、丛式井和水平井。
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钻井方法总结
井口是敞开的，无控制装臵；
常 用 钻 井 方 法
顿钻钻井(冲击钻井)
钻井是间断的，进展慢； 适用于浅层低压油气井。
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聚晶金刚石 复合片钻头
钻头尺寸
4¾ in(12.06cm) 5 7/8 in(14.92cm) 6½ in(16.51cm) 7 7/8 in(20.00cm) 8½ in(21.59cm) 9 ½ in(24.13cm) 10 5/8in(26.98cm) 12¼ in(31.11cm) 14¾ in(37.46cm) 17½ in(44.45cm) 20 in(50.80cm) 26 in(66.04cm)
第七章油基钻井液
油基钻井液的组成与性能
3．滤失量 ．
滤失量低并且滤液主要是油而不是水， 滤失量低并且滤液主要是油而不是水，是油基 钻井液在性能方面的一个重要特点． 钻井液在性能方面的一个重要特点．也是油基钻井 液适于钻强水敏性易坍塌复杂地层以及随够有效保 护油气层的主要原因。通常情况下， 护油气层的主要原因。通常情况下，只要具有良好 的乳化稳定性，油基钻井液的API滤失量可调整至 的乳化稳定性，油基钻井液的 滤失量可调整至 接近于零， 滤失量也不超过10ml．造成低漏 接近于零，HTHP滤失量也不超过 滤失量也不超过 ． 失的原因主要是由于钻井液中的亲油胶体物质在井 失的原因主要是由于钻井液中的亲油胶体物质在井 壁上的吸附和沉积可形成致密的泥饼．其次， 壁上的吸附和沉积可形成致密的泥饼．其次，分散 在油中的乳化水滴也有利于堵孔， 在油中的乳化水滴也有利于堵孔，起一定降滤失作 用。
油基钻井液的组成与性能
油基钻井液的组成与性能
油基钻井液的组成与性能
4．润湿剂 ．
大多天然矿物是亲水的。 大多天然矿物是亲水的。当重晶石粉和钻屑等亲水的 固体颗粒进入w/o型钻井液时，它们趋向于与水结合并发 型钻井液时， 固体颗粒进入 型钻井液时 它们趋向于与水结合并发 生聚结，引起高粘度和沉降，从而破坏乳状液的稳定性。 生聚结，引起高粘度和沉降，从而破坏乳状液的稳定性。 润湿剂的加入使刚进入钻井液的重晶石和钻屑颗粒表面迅 速转变为油湿，从而保证它们能较好地悬浮在油相中。 速转变为油湿，从而保证它们能较好地悬浮在油相中。
钻井液与完井液化学
第七章 油基钻井液
油基钻井液
油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。 油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。早 世纪20年代 在20世纪 年代，人们就曾使用原油作为钻井液以 世纪 年代， 避免和减少钻井中各种复杂情况的发生。 避免和减少钻井中各种复杂情况的发生。但在实践 中发现使用原油有以下缺点 切力小， 原油有以下缺点： 中发现使用原油有以下缺点：切力小，难以悬浮重 晶石，滤失量大， 晶石，滤失量大，以及原油中的易挥发组分容易引 起火灾等。 起火灾等。于是后来逐渐发展成为以柴油为连续相 的两种油基钻井液——全油基钻井液和油包水乳化 的两种油基钻井液 全油基钻井液和油包水乳化 钻井液。油基钻井液的发展阶段详见下表。 钻井液。油基钻井液的发展阶段详见下表。
钻井与完井工程试题及答案1-8章
钻井与完井工程试题及答案第一章 钻井的工程地质条件三、名词解释1. 岩石的塑性系数是怎样定义的？答：岩石的塑性系数是用来定量表征岩石塑性及脆性大小的参数。
塑性系数为岩石破碎前耗费的总功与岩石破碎前弹性变形功的比值。
2. 什么是岩石的可钻性？答：岩石的可钻性是岩石抗破碎的能力。
即一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。
什么叫有效应力、有效上覆岩层压力、各向压缩效应？答：在“各向压缩效应”试验中，如果岩石孔隙中含有流体且具有一定的孔隙压力，这种孔隙压力的作用降低了岩石的各向压缩效应，这样，把岩石所受外压与内压之差称为有效应力。
上覆岩层压力和岩石内孔隙流体压力的差称为有效上覆岩层压力。
在三轴应力试验中，如果岩石是干的或者不渗透的，或孔隙度小且孔隙中不存在液体或者气体时，增大围压则一方面增大岩石的强度，另一方面也增大岩石的塑性，这两方面的作用统称为“各向压缩效应”。
4. 简述地下各种压力的基本概念答：地下压力包括静液压力h P 、上覆岩层压力Po 、地层压力p P 和基岩应力σ等。
静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力，它的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。
地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和空隙中流体的总重力所产生的压力。
基岩应力是指由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力，也称有效上覆岩层压力或颗粒间压力，这部分压力是不被孔隙水所承担的。
四、简答题1． 简述地下各种压力的基本概念及上覆岩层压力、地层孔隙压力和基岩应力三者之间的关系。
答： 地下压力包括静液压力h P 、上覆岩层压力Po 、地层压力p P 和基岩应力σ等。
静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力，它的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。
地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和空隙中流体的总重力所产生的压力。
基岩应力是指由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力，也称有效上覆岩层压力或颗粒间压力，这部分压力是不被孔隙水所承担的。
第六讲保护油气层的钻井液完井液技术
颗粒，其加量应大于1.5%。 • 再加入1～2%可变形的颗粒，其粒径应与充填颗粒相当，其
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 。
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 。
聚合物钻井完井液
• (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，以利提高钻 速。在易坍塌地层，应当从严。进入储层 后，为减轻污染也应控制得低些。 • (6)优化流变参数，若采用卡森模式，要求 η∞＝3～6mPa· s，τC＝0.5～3Pa，Im(剪切 降粘指数)＝300～600。 • (7)在整个钻井过程中应尽量不用分散剂。
• 选择性絮凝的机理是：钻屑和劣质土颗粒 的负电性较弱，蒙脱土的负电性较强。选 择性絮凝剂也带负电，由于静电作用易在 负电性弱的钻屑和劣质土上吸附，通过桥 联作用将颗粒絮凝成团块而易于清除；而 在负电性较强的蒙脱土颗粒上吸附量较少， 同时由于蒙脱土颗粒间的静电排斥作用较 大而不能形成密实团块，桥联作用所形成 的空间网架结构还能提高蒙脱土的稳定性。 下图是完全絮凝与选择性絮凝示意图。
• 3．钻井速度高。如前所述，聚合物钻井液 固相含量低，亚微米粒子比例小，剪切降 粘性好，卡森极限粘度低，悬浮携带钻屑 能力强，洗井效果好，这些优良性能都有 利于提高机械钻速。在相同钻井液密度的 条件下，使用聚丙烯酰胺钻井时的机械钻 速明显高于使用钙处理钻井液时的机械钻 速。
• 4．稳定井壁的能力较强，井径比较规 则。只要钻井过程中始终加足聚合物 处理剂，使滤液中保持一定的含量， 聚合物可有效地抑制岩石的吸水分散 作用。合理地控制钻井液的流型，可 减少对井壁的冲刷。这些都有稳定井 壁的作用。在易坍塌地层，通过适当 提高钻井液的密度和固相含量，可取 得良好的防塌效果。
（三）、聚合物处理剂的主要作用机理
• 1、桥联与包被作用 • 聚合物在钻井液中颗粒上的吸附是其发挥作用的 前提。当一个高分子同时吸附在几个颗粒上，而 一个颗粒又可同时吸附几个高分子时，就会形成 网络结构，聚合物的这种作用称为桥联作用。当 高分子链吸附在一个颗粒上，并将其覆盖包裹时， 称为包被作用。桥联和包被是聚合物在钻井液中 的两种不同的吸附状态。实际体系中，这两种吸 附状态不可能严格分开，一般会同时存在，只是 以其中一种状态为主而已。吸附状态不同，产生 的作用也不同，如桥联作用易导致絮凝和增粘等， 而包被作用对抑制钻屑分散有利。
常用钻井液完井液技术课件
• 典型配方： • （1）、膨润土浆 +#43; 盐
至饱和 • （2）、饱和盐水聚磺钻井液：膨润土浆 + 22.5% 改性
淀粉 + 22.5%磺化酚醛树脂类产品 + 0.20.4% KPAM（ 或CPA、MAN-101、SK等）+ 1.52% 磺化沥青类产品 + 1.52% SMC + 0.30.4% 盐抑制剂 + 0.5% 润滑剂 + 0.30.5% NaOH + 盐至饱和（有时根据需要，加入适量 SMT、FCLS及改性石棉等 • （3）、饱和盐水两性离子聚磺钻井液：膨润土浆（膨 润土含量5060 g/l）+ 0.10.2% JT-888 + 1% SDX + 0.5% CMC + 0.4% NaOH + 盐至饱和 + 重晶石至所需密度
四、钻井液常规性能
按照API推荐的钻井液性能测试标准，钻井液常规 性能包括： 1、钻井液密度。 2、钻井液漏斗粘度。 3、钻井液塑性粘度。 4、钻井液动切力。 5、钻井液静切力。 6、钻井液API滤失量。
7、钻井液HTHP滤失量。 8、钻井液pH值。 9、钻井液碱度。 10、钻井液含砂量。 11、钻井液固相含量。 12、钻井液膨润土含量。 13、钻井液滤液中各种离子的浓度等。
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、油基钻井液 • 8、合成基钻井液 • 9、气体型钻井流体 • 10、保护油气层的钻井液
钻井液的体系分类没有严格的规定，多以其主要处 理剂的名称命名。如“钾盐聚合物钻井液”、“阳离 子聚合物钻井液”、“两性离子钻井液”等名称，实 际都可以归类于“聚合物泥浆”类。同时由于钻井液 中含有悬浮体颗粒，胶体颗粒，离子颗粒，在钻井过 程中这些不同状态的颗粒会随地层的特性而改变，更 会受人为加入处理剂的特性而改变。所以说对体系的 分类方法应辩证的分析。体系是服从于地下安全需要 的，体系名称是代表着一种主要矛盾方面的倾向。必 要时应及时调整“体系”以适应井下情况。
至饱和 • （2）、饱和盐水聚磺钻井液：膨润土浆 + 22.5% 改性
淀粉 + 22.5%磺化酚醛树脂类产品 + 0.20.4% KPAM（ 或CPA、MAN-101、SK等）+ 1.52% 磺化沥青类产品 + 1.52% SMC + 0.30.4% 盐抑制剂 + 0.5% 润滑剂 + 0.30.5% NaOH + 盐至饱和（有时根据需要，加入适量 SMT、FCLS及改性石棉等 • （3）、饱和盐水两性离子聚磺钻井液：膨润土浆（膨 润土含量5060 g/l）+ 0.10.2% JT-888 + 1% SDX + 0.5% CMC + 0.4% NaOH + 盐至饱和 + 重晶石至所需密度
四、钻井液常规性能
按照API推荐的钻井液性能测试标准，钻井液常规 性能包括： 1、钻井液密度。 2、钻井液漏斗粘度。 3、钻井液塑性粘度。 4、钻井液动切力。 5、钻井液静切力。 6、钻井液API滤失量。
7、钻井液HTHP滤失量。 8、钻井液pH值。 9、钻井液碱度。 10、钻井液含砂量。 11、钻井液固相含量。 12、钻井液膨润土含量。 13、钻井液滤液中各种离子的浓度等。
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、油基钻井液 • 8、合成基钻井液 • 9、气体型钻井流体 • 10、保护油气层的钻井液
钻井液的体系分类没有严格的规定，多以其主要处 理剂的名称命名。如“钾盐聚合物钻井液”、“阳离 子聚合物钻井液”、“两性离子钻井液”等名称，实 际都可以归类于“聚合物泥浆”类。同时由于钻井液 中含有悬浮体颗粒，胶体颗粒，离子颗粒，在钻井过 程中这些不同状态的颗粒会随地层的特性而改变，更 会受人为加入处理剂的特性而改变。所以说对体系的 分类方法应辩证的分析。体系是服从于地下安全需要 的，体系名称是代表着一种主要矛盾方面的倾向。必 要时应及时调整“体系”以适应井下情况。
钻井课程-钻井液与完井液ppt课件
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。
15
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)
16
2. 快速发展时期 —— 细分散泥浆阶段
主要解决问题： 泥浆性能的稳定 井壁稳定
永久负电荷主要分布在粘土晶层层面上。
36
2 . 可变负电荷 —— 表面电荷 来源：
晶体端面的Al OH键 例如：在碱性条件：
Al O-…... H+
端面吸附OH-、SiO3 2-等无机阴离子，或有机阴离 子聚电解质。
OHSiO3 2-
37
3. 正电荷 —— 表面电荷 来源：当PH<8时, Al —O — H → Al++OH特点:
钻井课程 钻井液与完井液
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）
钻井液与完井液
核心内容
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
17
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
18
4. 科学发展时期 — 聚合物不分散钻井液阶段
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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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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2. 快速发展时期 —— 细分散泥浆阶段
主要解决问题： 泥浆性能的稳定 井壁稳定
永久负电荷主要分布在粘土晶层层面上。
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2 . 可变负电荷 —— 表面电荷 来源：
晶体端面的Al OH键 例如：在碱性条件：
Al O-…... H+
端面吸附OH-、SiO3 2-等无机阴离子，或有机阴离 子聚电解质。
OHSiO3 2-
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3. 正电荷 —— 表面电荷 来源：当PH<8时, Al —O — H → Al++OH特点:
钻井课程 钻井液与完井液
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）
钻井液与完井液
核心内容
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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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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4. 科学发展时期 — 聚合物不分散钻井液阶段
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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3、白垩土在水中无水化作用，需要加入保护胶或结构剂才能配
成稳定的冲洗液。
六、完井液 完井液：钻开石油、天然气层使用的冲洗液 封闭液：完井后长期存留在套管和油管之间的液体 油气井完井的目的：最大限度地沟通地层间的通道，从而确保油气 井获得最大的生产率。
油气层的损害：固体物堵塞；液体性质改变；岩石性质改变。
二、泡沫泥浆
三、高温泥浆 （一）高温对泥浆性能的影响
1、高温对粘土的影响： （1）促使粘土分散； （2）使粘土钝化。
2、高温对泥浆处理剂的影响 （1）高温降解作用；（2）高温交联作用。 3、高温引起的可恢复的影响 （1）高温解吸作用。 （2）高温去水化作用。 （3）高温降粘作用。 温度高于200度以上，主要用海泡土。
四、无固相冲洗液
不用粘土,仅加入化学处理剂：无机盐+高聚物
•
携带和悬浮岩屑的能力强
与
清
薄吸附膜,具有一定护壁能力
水
比
润滑减阻性能好
•
比重低
与
泥
粘度可调
浆
比
流动性好
一、无粘土冲洗液的特点
1、比重小
静液柱压力低
孔底压差小
利于提高钻速
2、失水量较泥浆大；
3、粘度和流变特性可调； 4、对机械及钻具磨损小，在钻杆内不易形成泥皮； 5、有较好的紊流减阻和润滑性能，可降低输送压力； 6、大量有机高聚物与不同无机盐配合，可有效抑制 地层和岩屑的膨胀和分散。
完井液对油气层的损害表现： 1. 钻井液滤液侵入对油气层的损害 2. 钻井液中固体颗粒侵入对油气层的损害 3. 钻井液与生产层接触时间的影响 4. 泥浆柱与地层间的压差对生产层的影响
一定尽量维持平衡压力钻井，以减少对地层的损害。
完井液必须满足的基本要求：
1. 控制井下压力； 2. 尽可能地减少对生产层的损害； 3. 保持井眼的稳定性； 4. 携带岩屑出地表； 5. 保持高温下的流变性稳定； 6. 与生产层具有相容性； 7. 腐蚀性小
完井液的配方举例：
Thank you~
2. 分散型氯化钾泥浆
用磺化类有机处理剂与无机盐氯化钾相结合，起抑 制页岩膨胀，维护孔壁稳定。
3. 氢氧化钾-磺酸盐泥浆
用于钻进蒙脱石含量高的地层。KOH用于控制PH 值和提供抑制所需的钾含量。
4. 氢氧化钾-褐煤泥浆
用于不宜含氯离子过高的地区，用聚合物控制失水 和调节流变性，也可添加KCL来补充钻井中K+的 消耗，但CL-不能超过规定的水平。
有机阳离子聚合物 抑制泥页岩水化膨胀和分散
有机阳离子聚合物是较理想的抑制剂，既具有高价 阳离子的强聚结效应，又具有高聚物对膨胀性粘土 表面的吸附成膜作用。
有机阳离子聚合物称大阳离子，它一般是含氮和磷 的聚合物。氮和磷作为阳离子，可带有脂肪链、环 烷链和芳香链等。三价或四价的硫可取代氮和磷。
配合使用的还有有机阳离子。——环氧丙基三甲基 氯化铵
2、性质： （1）比重低，可降低至0.65~0.70左右； （2）机械效率高； （3）粘度和切力较高，携带岩屑能力强；
（4）孔内清洁事故少。
主要用于: 孔壁不稳定的漏失地层和石油钻进的低压油气层钻进； 揭开渗透性、裂隙性和洞穴性的稳定的低压生产层； 缺水、供水困难和卡斯特发育地区作冲洗液； 不宜：寒冷、永冻地区作冲洗液。非胶结的松散的沉积层，涌水量大于 31.7m3/h的强含水层，以及压力超过孔内泡沫柱高度的高压地层不宜用 泡沫洗井。
二、无粘土冲洗液的流变特性
三、无粘土冲洗液的类型和配方举例
1、合成高聚物溶液 4、生物聚合物溶液
2、纤维素溶液
5、无机盐凝胶溶
液
3、野生植物胶溶
液
6、表面活性剂溶液
五、白垩土冲洗液
1、水井施工中,孔壁保护和含水层封堵问题.
2、白垩土配制的冲洗液具有一定的流变特性，在孔壁上能较快地
形成泥皮，堵塞含水层后容易清除，地层的渗透性恢复。
二、泡沫泥浆 1、概念：是气泡和粘土颗粒同时分散在水中形成的多相分散体。
• 它的稳定是靠存在于气-液界面上的表面活性剂和有机化合物。
发泡剂：是在搅拌条件下易定向吸附在气泡和液相界面上形成泡 沫的表面活性剂。
稳泡剂：是以延长泡沫持久性为目的而加入的添加剂。
发泡剂：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP-10等 稳泡剂：月桂酰二乙醇胺、CMC、水解聚丙烯腈、PAM等
一、强抑制性泥浆
钾基泥浆
离子交换法——钾基泥浆 包膜法——PAM-KCL泥浆中PAM的作用、
有机阳离子聚合物泥浆 封堵法——乳化沥青泥浆 活度平衡法——油包水乳化泥浆
最好应使KCL保持不低于5%的水平，蒙脱石含量 高的地层，KCL应增至10%
钾基泥浆的种类
1. 非分散型钾基泥浆
利用无机盐KCL为离子交换型抑制剂，抑制粘土的 膨胀，用絮凝剂聚合物处理泥浆，聚合物吸附在井 壁上，以包膜原理阻止水的涌入而维持井壁稳定。 PAM-KCL
先配制沥青膏，然后配制沥青泥浆。
油包水乳化泥浆 抑制水敏性地层、大段岩盐层；油气 层；高温、高压超深井。
油相：柴油或煤油；占60-70%； 水相：饱和盐水； 乳化剂：石油磺酸铁、十二烷基酰醇胺、腐植酸酰胺，司盘-80等； 油中可分散的胶体：有机膨润土、氯化沥青； 水相活度调节剂：氯化钠、氯化钾、氯化钙； 碱度调节剂：石灰调PH值； 加重剂：重晶石； 消泡剂：甘油聚醚等。
完井液的种类及添加剂
完井液
水基
油基
空气
改进的水基；清水；可溶性盐类溶液； 含有聚合物的盐溶液；水包油
油 反相乳状液
易塌油气层：应使用防塌性强的水基泥浆或油包水乳化泥浆。
裂隙性油气层：为防止固相堵塞裂缝，应考虑用清水、可溶性盐溶 液，需要时添加碳酸钙粉作为加重剂。
完井液常用的添加剂： 1. 无机盐（包括加重材料）；2. 有机聚合物；3. 基他材料-降失水 剂，消泡剂和架桥剂等。
5. 铝钾泥浆
钾离子和铝离子共同起抑制作用，聚合物是用丙烯 酰胺共聚物。
乳化沥青泥浆 封堵地层，稳定孔壁，抑制水敏性地层
其原理是：由于岩石表面的矿物吸附乳化剂而使乳 化沥青破乳，放出沥青微粒粘附在孔壁上，形成薄 而坚韧的沥青质膜，起封闭隔水作用，防止水涌入 水敏性地层，以及沥青质封堵水敏性页岩的的微裂 隙，起稳定孔壁作用。
成稳定的冲洗液。
六、完井液 完井液：钻开石油、天然气层使用的冲洗液 封闭液：完井后长期存留在套管和油管之间的液体 油气井完井的目的：最大限度地沟通地层间的通道，从而确保油气 井获得最大的生产率。
油气层的损害：固体物堵塞；液体性质改变；岩石性质改变。
二、泡沫泥浆
三、高温泥浆 （一）高温对泥浆性能的影响
1、高温对粘土的影响： （1）促使粘土分散； （2）使粘土钝化。
2、高温对泥浆处理剂的影响 （1）高温降解作用；（2）高温交联作用。 3、高温引起的可恢复的影响 （1）高温解吸作用。 （2）高温去水化作用。 （3）高温降粘作用。 温度高于200度以上，主要用海泡土。
四、无固相冲洗液
不用粘土,仅加入化学处理剂：无机盐+高聚物
•
携带和悬浮岩屑的能力强
与
清
薄吸附膜,具有一定护壁能力
水
比
润滑减阻性能好
•
比重低
与
泥
粘度可调
浆
比
流动性好
一、无粘土冲洗液的特点
1、比重小
静液柱压力低
孔底压差小
利于提高钻速
2、失水量较泥浆大；
3、粘度和流变特性可调； 4、对机械及钻具磨损小，在钻杆内不易形成泥皮； 5、有较好的紊流减阻和润滑性能，可降低输送压力； 6、大量有机高聚物与不同无机盐配合，可有效抑制 地层和岩屑的膨胀和分散。
完井液对油气层的损害表现： 1. 钻井液滤液侵入对油气层的损害 2. 钻井液中固体颗粒侵入对油气层的损害 3. 钻井液与生产层接触时间的影响 4. 泥浆柱与地层间的压差对生产层的影响
一定尽量维持平衡压力钻井，以减少对地层的损害。
完井液必须满足的基本要求：
1. 控制井下压力； 2. 尽可能地减少对生产层的损害； 3. 保持井眼的稳定性； 4. 携带岩屑出地表； 5. 保持高温下的流变性稳定； 6. 与生产层具有相容性； 7. 腐蚀性小
完井液的配方举例：
Thank you~
2. 分散型氯化钾泥浆
用磺化类有机处理剂与无机盐氯化钾相结合，起抑 制页岩膨胀，维护孔壁稳定。
3. 氢氧化钾-磺酸盐泥浆
用于钻进蒙脱石含量高的地层。KOH用于控制PH 值和提供抑制所需的钾含量。
4. 氢氧化钾-褐煤泥浆
用于不宜含氯离子过高的地区，用聚合物控制失水 和调节流变性，也可添加KCL来补充钻井中K+的 消耗，但CL-不能超过规定的水平。
有机阳离子聚合物 抑制泥页岩水化膨胀和分散
有机阳离子聚合物是较理想的抑制剂，既具有高价 阳离子的强聚结效应，又具有高聚物对膨胀性粘土 表面的吸附成膜作用。
有机阳离子聚合物称大阳离子，它一般是含氮和磷 的聚合物。氮和磷作为阳离子，可带有脂肪链、环 烷链和芳香链等。三价或四价的硫可取代氮和磷。
配合使用的还有有机阳离子。——环氧丙基三甲基 氯化铵
2、性质： （1）比重低，可降低至0.65~0.70左右； （2）机械效率高； （3）粘度和切力较高，携带岩屑能力强；
（4）孔内清洁事故少。
主要用于: 孔壁不稳定的漏失地层和石油钻进的低压油气层钻进； 揭开渗透性、裂隙性和洞穴性的稳定的低压生产层； 缺水、供水困难和卡斯特发育地区作冲洗液； 不宜：寒冷、永冻地区作冲洗液。非胶结的松散的沉积层，涌水量大于 31.7m3/h的强含水层，以及压力超过孔内泡沫柱高度的高压地层不宜用 泡沫洗井。
二、无粘土冲洗液的流变特性
三、无粘土冲洗液的类型和配方举例
1、合成高聚物溶液 4、生物聚合物溶液
2、纤维素溶液
5、无机盐凝胶溶
液
3、野生植物胶溶
液
6、表面活性剂溶液
五、白垩土冲洗液
1、水井施工中,孔壁保护和含水层封堵问题.
2、白垩土配制的冲洗液具有一定的流变特性，在孔壁上能较快地
形成泥皮，堵塞含水层后容易清除，地层的渗透性恢复。
二、泡沫泥浆 1、概念：是气泡和粘土颗粒同时分散在水中形成的多相分散体。
• 它的稳定是靠存在于气-液界面上的表面活性剂和有机化合物。
发泡剂：是在搅拌条件下易定向吸附在气泡和液相界面上形成泡 沫的表面活性剂。
稳泡剂：是以延长泡沫持久性为目的而加入的添加剂。
发泡剂：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP-10等 稳泡剂：月桂酰二乙醇胺、CMC、水解聚丙烯腈、PAM等
一、强抑制性泥浆
钾基泥浆
离子交换法——钾基泥浆 包膜法——PAM-KCL泥浆中PAM的作用、
有机阳离子聚合物泥浆 封堵法——乳化沥青泥浆 活度平衡法——油包水乳化泥浆
最好应使KCL保持不低于5%的水平，蒙脱石含量 高的地层，KCL应增至10%
钾基泥浆的种类
1. 非分散型钾基泥浆
利用无机盐KCL为离子交换型抑制剂，抑制粘土的 膨胀，用絮凝剂聚合物处理泥浆，聚合物吸附在井 壁上，以包膜原理阻止水的涌入而维持井壁稳定。 PAM-KCL
先配制沥青膏，然后配制沥青泥浆。
油包水乳化泥浆 抑制水敏性地层、大段岩盐层；油气 层；高温、高压超深井。
油相：柴油或煤油；占60-70%； 水相：饱和盐水； 乳化剂：石油磺酸铁、十二烷基酰醇胺、腐植酸酰胺，司盘-80等； 油中可分散的胶体：有机膨润土、氯化沥青； 水相活度调节剂：氯化钠、氯化钾、氯化钙； 碱度调节剂：石灰调PH值； 加重剂：重晶石； 消泡剂：甘油聚醚等。
完井液的种类及添加剂
完井液
水基
油基
空气
改进的水基；清水；可溶性盐类溶液； 含有聚合物的盐溶液；水包油
油 反相乳状液
易塌油气层：应使用防塌性强的水基泥浆或油包水乳化泥浆。
裂隙性油气层：为防止固相堵塞裂缝，应考虑用清水、可溶性盐溶 液，需要时添加碳酸钙粉作为加重剂。
完井液常用的添加剂： 1. 无机盐（包括加重材料）；2. 有机聚合物；3. 基他材料-降失水 剂，消泡剂和架桥剂等。
5. 铝钾泥浆
钾离子和铝离子共同起抑制作用，聚合物是用丙烯 酰胺共聚物。
乳化沥青泥浆 封堵地层，稳定孔壁，抑制水敏性地层
其原理是：由于岩石表面的矿物吸附乳化剂而使乳 化沥青破乳，放出沥青微粒粘附在孔壁上，形成薄 而坚韧的沥青质膜，起封闭隔水作用，防止水涌入 水敏性地层，以及沥青质封堵水敏性页岩的的微裂 隙，起稳定孔壁作用。