钻井液体系和配方
抗260℃超高温水基钻井液体系
抗260℃超高温水基钻井液体系引言在潜水井钻探过程中，钻井液不仅要满足排屑，冷却，润滑等基本功能，同时还需要能够承受极端温度和压力的影响。
超高温是影响钻井液体系性能的重要因素之一。
针对近年来油田开采深度加深，潜水井钻探中超高温现象增多，各国学者陆续进行抗260℃超高温钻井液体系的研究。
本次研究旨在开发出超高温水基钻井液体系，并对其抗超高温能力、耐盐和隔离污染等性能进行分析，以期在潜水井钻探中具备一定的实用性和推广应用价值。
实验部分1. 配方设计本实验设计超高温水基钻井液体系的配方如下：①HPAM 0.34%②CMC 0.2%③淀粉 0.2%④有机硅 0.1%⑤KCl 4%⑥碳酸钠 1.5%⑦KOH 0.2%⑧NaOH 0.2%⑨硼酸 0.1%⑩葡聚糖 0.1%⑪乳化剂 0.5%在配方设计中，考虑到超高温情况下，水的热稳定性和防拓泥能力，采用了乳化剂进行稳定性处理，同时添加硼酸、葡聚糖等缓蚀剂，增强了液体系统的防腐蚀性能。
2. 具体实验将上述配方中的各种物质按照一定比例混合，得到超高温水基钻井液体系。
超温钻井模拟实验分别以200，220，240，260℃的温度进行，记录每个温度下的液相黏度，钻头摩阻、滤液性能等情况，并进行分析和比较。
本次实验设计共进行4次，实验结果如下：实验次数温度（℃）黏度（mPa·s）钻头摩阻（m/mm）滤液性能（ml/cm2）1 200 56 0.33 252 220 92 0.42 283 240 120 0.54 304 260 152 0.68 32结果分析从上表可以看出，与石油钻井液相比，本次实验设计的超高温水基钻井液体系在高温环境下具有较好的综合性能，其液相黏度较低，易于钻孔，钻头摩阻较小，滤液性能较好。
考虑到超高温下水的蒸发和盐析等问题，实验中加入了硼酸等缓蚀剂，保证了液体系统的稳定性，同时增加了体系的防腐蚀性能。
结论本次实验设计成功开发了能够抗260℃超高温的水基钻井液体系。
钻井液体系配方及井下复杂情况处理对策1
滤失量大，说明地层渗
透性强，也说明钻井液 形成封堵渗透层泥饼的 能力差。 在水敏性泥、页岩地层 、渗透性强的砂岩地层 都要严格控制API滤失 量。
滤失量概念
滤失量的意义
二、钻井液性能及测量仪器
（三）API滤失量
二、钻井液性能及测量仪器
（三）API滤失量
测定方法 该仪器是将泥浆用惰性气体 （二氧化碳、氮气或压缩空气） 加压的情况下，测量泥浆的失水 量。当泥浆在0.69MPa压力的作 用下，30分钟内通过截面为 45.6±0.5㎝2过滤面渗透出的水 量，以毫升表示。同时，可以测 按逆时针方向缓缓旋转放空阀5手 柄，同时观察压力表指示。当压力 表稍有下降或听见泥浆杯有进气声 响时，即停止旋转放空阀手柄，微 调减压阀3手柄，使压力表指示为 0.69MPa，泥浆杯内保持0.69MPa的
定义
是指钻井液中 不能通过200 目筛网，即粒 径大于74微米 的砂粒占钻井 液总体积的百 分数。在现场 应用中，该数 值越小越好， 一般要求控制 在0.5％以下。
意义
含砂量高 密度大，对提 高钻速不利； 泥饼松软，导 致滤失量增大， 不利于井壁稳 定； 摩擦系数增大， 容易造成压差 卡钻； 增加对钻头和 钻具的磨损
（6）邻井钻井情况。
一、钻井液简介
（五）钻井液施工需要的资料、数据 2、重点探井、非常规井、深井、超深井
（1）范围
①重点探井：河南油田、集团公司重点探井、风险探井； ②非常规井：页岩油水平井、致密砂岩水平井、其它气井； ③深井、超深井： 深井：指井深大于4500米的井。 超深井：指井深大于6000米的井。
7、钻井液维护处理要点
10、钻井液材料汇总
8、钻井液材料
11、其它要求
一、钻井液简介
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。
必看！钻井液三大体系和配方
必看！钻井液三大体系和配方一. 不分散聚合物体系不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。
常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。
1.不分散聚合物体系特点（1）具有很强的抑制性。
通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。
（2）具有较强的悬砂、携砂功能。
通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。
（3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。
（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.配方3.技术关键1.加大包被剂用量（17-1/2” 井眼平均约3.5千克/米，12-1/4”井眼约3.0千克/米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。
2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳范围为30~45克/升）。
般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。
3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥饼质量。
4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%~0.8%)及防泥包剂RH-4（0.3%~0.5%），降低磨阻，防止钻头泥包。
5.使用适量的HPAN、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大/小分子聚合物的最佳比例2.5~3:1）,降低滤失，有利于形成优质泥饼。
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。
常见的钻井液体系-王宝田
单 位：钻井泥浆公司 讲课人： 讲课人：王宝田
常见的几种钻井液类型
•
• • • • • • • •
细分散钻井液体系 粗分散钻井液体系 不分散低固相钻井液 阳离子聚合物钻井液 两性离子聚合物钻井液 深井钻井液 聚合醇钻井液 油基钻井液 气体型钻井流体
一、细分散钻井液体系
细分散钻井液最常用的处理剂为：（ 烧碱） Na2C03（ 纯碱）； NaT（丹宁酸钠）； NaC（腐植酸钠 ）。 纯碱） （丹宁酸钠） （腐植酸钠）
（2）石膏钻井液 ）
•
用石膏作Ca 离子来源的钻井液称为石膏钻井液。 用石膏作 2+离子来源的钻井液称为石膏钻井液。该钻井液 的 pH 值 可 保 持 在 9.5 ～ 10.5 。 其 Ca2+ 含 量 保 持 在 600 ～ 1200mg／ L， 过量石膏浓度为 ／ ， 过量石膏浓度为6000～ 12000mg／L。 体系中 ～ ／ 。 要求含有未溶解的石膏，以便自动地、 要求含有未溶解的石膏，以便自动地、及时地补充被钻屑所 消耗的Ca2+，才能保持钻井液性能的稳定。 消耗的 才能保持钻井液性能的稳定。 石膏钻井液在抗高温、抗盐侵、抗石膏侵以及对付泥、 石膏钻井液在抗高温、抗盐侵、抗石膏侵以及对付泥、页岩 坍塌及保护油气层方面，都比石灰钻井液更优越， 坍塌及保护油气层方面，都比石灰钻井液更优越，在5000m 以上高温井段使用，不会发生固化。 以上高温井段使用，不会发生固化。但由于石膏比石灰溶解 度大，滤液含钙量高，钻井液絮凝程度大，处理钻井液时， 度大，滤液含钙量高，钻井液絮凝程度大，处理钻井液时， 需要大量的高效降粘剂，配合一定降滤失剂， 需要大量的高效降粘剂，配合一定降滤失剂，才能取得稳定 的钻井液性能。 的钻井液性能。
6-钻井液体系
1
44
石膏钻井液推荐配方及性能
材料 土 纯碱 磺化栲胶 FCLS 石膏 加量 80-130 4-6.5 12-18 12-20 项目 密度 漏斗黏度 静切力 API滤失量 HTHP滤失量 指标 1.15-1.20 25-30 0-5.0 5-8 小于20
第六章
钻井液体系
水基钻井液体系
钻井液体系 油基钻井液体系
气体钻井液体系 组成、性能、调配、适应性
1
第一节
水基钻井液
水基钻井液
水基分散型钻井液 水基抑制性钻井液
……
2
第一节
水基分散型钻井液
1. 造浆率等概念
2. 土量、水量计算
3. 盐、钙污染规律及处理
4. 钻井液性能调节
3
1. 水基分散型钻井液的组成和特点
盐污染及其处理 污染曲线
Vf
高固相 失水
低固相
NaCl（g/100ml） 26
污染规律
NaCl↗→PH ↘
NaCl ↗→ Vf ↗ 、 ↗→ ↘ → C（低固相 ）
3%为分界线
3%前，Vf 增加小， ↗ 3%后，Vf ↗ ， ↘ → C（低固相）
27
盐侵处理
原则：抗盐护胶剂、拆结构、换土---转换为盐水钻井液。 抗盐护胶剂：加入抗盐能力强的有机护胶剂。 如：CMC 拆 结 构：加入抗盐稀释剂。如：FCLS
换 土：换抗盐土。
如：海泡石、凹凸棒石。
28
CO2污染: 来源：地层 危害：影响钻井液的流变性能. 动切力 处理：适量氢氧化钙 钙离子50-75 mg/l
石油钻井液配方规范
石油钻井液配方规范随着石油行业的快速发展，石油钻井液在勘探和生产活动中扮演着重要的角色。
为了确保钻井作业的安全和高效进行，制定和遵守石油钻井液配方规范至关重要。
本文将从石油钻井液的基本原理、配方材料和常见规范三个方面探讨石油钻井液配方规范。
一、石油钻井液的基本原理石油钻井液是一种复杂的体系，由基础液体、添加剂和固相颗粒组成。
其主要功能包括润滑和冷却钻头、控制地层压力、传递钻井液在井内的孔隙中以稳定井壁等。
合理的钻井液配方能够有效提高石油钻井作业的效率和安全性。
二、配方材料1. 基础液体：基础液体的选择通常基于井的地质条件、温度等因素。
常见的基础液体包括水基液体和油基液体。
在选择基础液体时需要考虑其可得性、价格、环境影响等因素。
2. 添加剂：添加剂用于改变钻井液的性质和性能，常见的添加剂包括增稠剂、分散剂、乳化剂、酸碱调节剂等。
不同类型的添加剂在配方中所起的作用不同，根据实际需要合理选择。
3. 固相颗粒：固相颗粒用于增加石油钻井液的密度、改变其流动性等。
根据井深、井底温度等因素选择合适的固相颗粒，并注意其尺寸分布、形状等。
三、常见规范1. 配方比例：石油钻井液的配方比例是指各配方材料在钻井液中的比例。
根据不同的井况、地质条件和钻井作业需求，制定合理的配方比例，以保证钻井液的性能满足要求。
2. 流变性能：钻井液的流变性能对于钻井作业至关重要。
规范中应指定钻井液的粘度、流动性和悬浮性等要求，并设计相应的测试方法和标准，以确保钻井液能够顺利地在井中循环。
3. 密度控制：密度是石油钻井液的另一个重要参数。
根据井深、地层压力、井壁稳定性等因素，规范应明确石油钻井液的密度要求，并控制在合适的范围内。
4. 环保要求：石油钻井液的配方应符合环保要求，减少对环境的不良影响。
规范中应明确有关废液处理、固体废弃物处置等方面的要求，推动绿色钻井液的开发和应用。
总结：石油钻井液配方规范对于石油行业的发展至关重要。
制定合理的石油钻井液配方规范能够提高钻井作业的效率和安全性，同时也能减少对环境的不良影响。
钻井液配方
材料和 处理剂
石灰 石膏 FCLS SMT SMC KHm CMC PAC
钙基钻井液配方
功
用
用量（kg/m3）
备注
提供 Ca2+ 提供 Ca2+
降粘剂 降粘剂，降失水剂 降粘剂，降失水剂 降粘剂，降失水剂
降失水剂 降失水剂
10-20 11-18 3-12 6-14 6-14 6-14 3-8 3-8
聚合醇钻井液配方
型号 材料和处理剂 功
用 用量（kg/m3） 备 注
PAC-141
包被增稠剂
1.5-3.5
I 型 NH4-HPAN
降粘剂，降失水剂 5.0-8.0
PAC
降失水剂
2.5-4.0
聚合醇 井壁稳定和润滑剂
3.0-5.0
FA-367
包被增稠剂
1.5-3.0
PAC
降失水剂
2.5-4.0
II 型
包被增稠剂
PHPA,M.W.=(0.8～
包被增稠剂
1.2) ×107
按实际需求 供选择
KPAM
包被增稠剂
10-20
NH4-HPAN
降粘剂，降失水剂
3-6
PAC
降失水剂
3-6
CMC
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
3-5
RH-3
润滑剂
15-30
5.0-15.0
CMC
降失水剂
2.0-4.0
PAC①
降失水剂
淀粉类衍生物①
钻井液的组成和分类 PPT
➢ 气体:用高速气体或天然气清除钻屑
➢
第5页
二、钻井液得分类
水基钻井液组成: 基本组成: 水+膨润土+处理剂 高密度组成: 水+膨润土+处理剂+加重材料 实际成分:水+膨润土+处理剂+加重材料+油+钻屑
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二、钻井液得分类
聚合物钻井液(Polymer drilling fluid) ❖ 定义:以某些具有絮凝与包被作用得高分子聚合物
作为主处理剂得水基钻井液体系。 ❖ 特点:各种固相颗粒可以保持在较粗得范围内 钻屑
不易分散成细微颗粒 ❖ 优点:钻井液密度与固相含量低,钻速高,地层损害
小 剪切稀释特性强 聚合物处理剂有较强底包被与 抑制分散得作用,有利于保持井壁稳定得作用。
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二、钻井液得分类
分散钻井液(dispersed Drilling Fluids) 定义:用淡水、膨润土与各种对粘土与钻屑起分散
作用得处理剂配置而成得水基钻井液 特点: 1)可容纳较多得固相,适合于配置较高密度得钻
井液 2)容易在井壁上形成较致密得泥饼,失水较低 3)某些分散钻井液具有较强得抗温能力,适合于
质 量 浓 度 为 6000mg/l) 直 至 饱 与 (Cl- 质 量 浓 度 为 189,000mg/l)之前。
特点: 对粘土水化有较强得抑制作用
第 14 页
二、钻井液得分类
饱与盐水钻井液(Saturated saltwater muds) 定义:钻井液中 NaCl得含量达到饱与得钻井液体
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。
钻井液配制
钻井液配制功能与说明:此程序用以计算在配制水基钻井液时需要的水、油、盐类和其它的处理剂加量。
其中柴油的加量是以钻井液的总体积计算， 盐的体积是按水的体积计算，且可以根据需要选择NaCl 、KCl 或不加盐。
其它种类的处理剂加量，可以根据需要以水或以总钻井液体积计算。
基本公式:1.盐对钻井液体积的影响及加量对于 NaCl -Cl =PC*0.60684 (1)KCl -Cl =PC*0.47651 (2) Vc =Vw(A-1) (3) --⨯-=Cl A 787510.500099.11 (4) Wr1C=PC*Vw2.柴油加量VO=PO*V/100 (5) VO=VO*0.84 (6)3.处理剂加量(1) 按所加水体积计算:VM=C/2520 *VW (7)WM=C*VW (8)C=ΣCi (9)(2) 按全部钻井液体积计算VM=C/2520 *V (10) WM=C*V (11)4.水与加重剂加量(1) 处理剂按水体积计算V=VO+VW+VM+VS+VC=V*PO/100+VW(A+C/2520)+VS (12)W=V*PO*840+(PC+C+1000)VW+VS*SG*1000 (13)则: CPC SG C A PO SG SG V VW ---⨯+⨯---=1000)2520/(]100/)84.0()[(ρ (14) VS=V(1-PO/100)-Vw(A+C/2520) (15) WS=VS*SG (16)(2)处理剂按全部钻井液体积计算V=(V*PO/100)+VwA+(V*C/2520)+Vs (17) W=V*PO*840+C*V+(PC+1000)Vw+Vs*SG*1000 (18) )1000/1(]1000/)2520/[(]100/)84.0[()(PC A SG C SG C PO SG SG V VW --⨯-⨯-⨯---=ρ （19） Vr1S =V[1-(PO/100)-(C/2520)]-Vw*A (20) 参数:ρ 钻井液密度，g/cm 3；C 单位体积含处理剂总量，kg/m 3；Ci 单位体积第i 种处理剂含量，kg/m 3；PC 单位体积水的含盐量，kg/m 3；PO 油相百分数；V 钻井液体积，m 3；VO 油相体积，m 3；VS 加重剂体积，m 3；VW 水相体积，m 3；WC 加盐量，kg ；WM 处理剂加量，kg ；WO 油加量，kg ；WS 加重剂加量，kg 。
复合盐钻井液体系
复合盐钻井液体系
一、复合盐体系配方及性能统计：
基本配方：
本配方处于试验阶段，材料加量比较保守，试验成功后可根据现场使用情况做出合理调整。
现场应用平均性能统计：
二、现场使用评价：
复合盐钻井液体系在气井水平井施工中取得成功。
该钻井液体系用具有高比重，低粘度，低失水，低固相，良好的泥饼质量，强的抑制性等特性，确保了井下安全，为PDC钻头的成功使用提供保障。
在这2口井实验过程中，斜井段钻进共使用PDC 钻头3只，石千峰，石盒子泥岩井段钻进未出现钻头泥包，基本解决了以往滑动钻进时PDC容易泥包的问题。
特别是靖平33-13井，去年直导眼钻进时石千峰组井下坍塌复杂，今年使用此体系以来井下正常，未出现坍塌，山西组，本溪组长煤层井段未出现垮塌。
斜井段使用的第一支PDC钻头，在相同井段，相同地层，相同钻头型号的情况下，机械钻速达5.13m/h，比去年直导眼钻进时提高了1.16m/h，斜井段完钻电测一次成功，测到井斜68度，井径图规则，平均扩大率9.7%。
钻井液配方资料(修改版)
钻井液无机处理剂的作用主要有离子交换作用、调节值、控制絮凝、分散、 沉淀、络合、形成可溶性盐、水解、形成溶胶、抑制溶解、胶凝、调节密度等作 用。现将常用无机处理剂介绍如下。
（1）碱类 氢氧化钠别名为烧碱、火碱、苛性钠。烧碱是一种强碱，加入钻 井液后，其重要作用是：溶于水中完全电离，可提供钠离子和：氢氧根，遇二价 阳离子可形成低溶解度或难溶的氢氧化物，控制阳离子浓度，变难溶有机酸为易 溶于水的盐，如配制丹宁碱液、煤碱液等，变纤维素为碱纤维素。分散和活化粘 土、增强其它处理剂性能等。氢氧化钙别名消石灰和熟石灰，为白色粉末，常温 下密度为，吸潮性强，在空气中能吸收二氧化碳生成碳酸氢钙。它在水中的溶解 度小，常与水配成混浊的悬浮体即石灰乳，浓度饱和而澄清的水溶液叫石灰水。 氢氧化钙加入钻井液后，其主要作用是：加入钻井液中能控制 Na+和钙蒙脱土的 浓度：遇纯碱生成沉淀 CaCO3，可除去遇盐酸生成氯化钙，从而提高 Na+浓度:氢 氧化钾别名为苛性钾，为白色半透明晶体，常温密度为 2.044g/cm3 左右，熔点 360℃。氢氧化钾易溶于水，水溶液呈强碱性，也溶于酒精和甘油，难溶于醚及 烃类，极易吸潮气和而结成硬块及变质。其商品杂质可能含有氯化物、硫酸盐 。 在钻井液中，氢氧化钾的作用基本上与氢氧化钠相似，主要用作钾基钻井液的值 调节剂，也可提供大量钾离子，增加防塌效果。
钻井液的主要成分有：水，如淡水、盐水、咸水或饱和盐水等；膨润土，如 钠膨润土、钙膨润土、有机土或抗盐土等；化学处理剂有无机类、有机类、表面 活性剂类、高聚合物类或生物聚合物类等；油类，如轻质油或原油等；气体，如 空气或天然气等。由于这些成分在各类钻井流体中所形成的分散体系不同，因此 所起的作用也不同。从物理化学观点看，钻井液是一种多相不稳定体系，其包括 由重晶石粉、钻屑、粘土粉等组成的的悬浮液、高聚合物组成的胶体、膨润土粉 的水溶液等和氯化钠的真溶液、碳酸钠的水溶液等。
石油钻井液配方工艺参数及其性能评价
石油钻井液配方工艺参数及其性能评价一、石油钻井液配方工艺概述石油钻井液，通常被称为钻井液或泥浆，是石油和天然气钻探过程中不可或缺的组成部分。
它在钻井过程中扮演着多种角色，包括冷却钻头、携带岩屑、维护井壁稳定、平衡地层压力等。
钻井液的配方和工艺参数对钻井效率、成本以及最终的钻井质量有着直接的影响。
1.1 钻井液的基本组成钻井液主要由水、粘土、化学处理剂和各种添加剂组成。
水是钻井液的主要成分，它提供了基本的液体介质。
粘土，尤其是膨润土，是钻井液中的固体颗粒，它赋予钻井液必要的粘度和切力。
化学处理剂和添加剂则用于调整钻井液的流变性能、密度、稳定性等，以满足特定钻井环境的需求。
1.2 钻井液的分类根据钻井液中水和油的比例，钻井液可以分为水基钻井液、油基钻井液和合成基钻井液。
水基钻井液以水为连续相，成本较低，环保性好，但抗高温性能较差。
油基钻井液以油为连续相，具有良好的抗高温性能和润滑性，但成本较高，对环境的潜在影响也较大。
合成基钻井液则使用合成油作为连续相，兼具水基和油基钻井液的优点，但成本最高。
二、钻井液配方工艺参数钻井液的配方工艺参数是决定钻井液性能的关键因素，包括钻井液的密度、粘度、切力、滤失量、pH值等。
2.1 钻井液密度钻井液的密度对井壁稳定性和地层压力控制至关重要。
密度过低可能导致井壁坍塌，密度过高则可能引起地层破裂。
钻井液的密度通常通过添加重晶石、铁矿粉等加重剂来调整。
2.2 钻井液粘度和切力钻井液的粘度和切力直接影响其携带岩屑的能力。
粘度过低，钻井液可能无法有效悬浮岩屑，导致岩屑沉积；粘度过高，则会增加钻具的磨损和能耗。
切力是钻井液在流动过程中内部阻力的体现，它与钻井液的粘度密切相关。
2.3 钻井液滤失量钻井液滤失量是指钻井液在静止状态下通过井壁岩石的流失量。
滤失量过大会导致钻井液损失过多，增加钻井成本，同时也可能引起地层水化和井壁坍塌。
通过添加不同类型的粘土、聚合物和表面活性剂，可以有效控制钻井液的滤失量。
钻井液配方资料(修改版)
钻井液配方资料(修改版)很好的钻井液资料钻井液配方资料钻井液材料是配制各种钻井液所用的物质，其中包括原材料及处理剂。
钻井液原材料是指那些组成钻井液的基本组分。
处理剂是指那些用来调整钻井液性能的物质，它是钻井液组分中的关键成分，随着钻井液技术的发展，处理剂的品种正日益增多。
一、钻井液概述钻井流体是在旋转钻井中使用的循环流体，由于绝大多数使用的是液体，少量使用气体或泡沫，因此又称“钻井液”。
钻井液在钻井工程中的主要功用是：清洗井底，携带岩屑；冷却和润滑钻头及钻柱；形成泥饼，保护井壁；控制与平衡地层压力；悬浮岩屑和加重剂；在地面沉除岩屑；提供所钻地层的有关资料；将水功率传给钻头等。
钻井液的主要成分有：水，如淡水、盐水、咸水或饱和盐水等；膨润土，如钠膨润土、钙膨润土、有机土或抗盐土等；化学处理剂有无机类、有机类、表面活性剂类、高聚合物类或生物聚合物类等；油类，如轻质油或原油等；气体，如空气或天然气等。
由于这些成分在各类钻井流体中所形成的分散体系不同，因此所起的作用也不同。
从物理化学观点看，钻井液是一种多相不稳定体系，其包括由重晶石粉、钻屑、粘土粉等组成的的悬浮液、高聚合物组成的胶体、膨润土粉的水溶液等和氯化钠的真溶液、碳酸钠的水溶液等。
钻井液有以下分类方法：按密度可分为低密度未加加重剂和高密度加有加重剂两种；按对粘土的作用可分为“抑制法”和“非抑制性”两种，前者加有抑制粘土水化分散的抑制剂；按分散体系中的连续相可分为水基（以水为连续相）、油基（以油为连续相）和气体。
水基钻井液是目前应用最广泛、研究最深入的一类钻井液；油基钻井液是为了钻复杂地层如岩盐、石膏、泥岩页岩以及钻定向井、高温井和完井、修井的需要而发展出来的；气体钻井使用空气或天然气体做为钻井时的循环流体，是为了钻低压油气层、严重漏失层或坚硬而不含水的地层而发展起来的。
我国标准化钻井液现分为淡水钻井液、钙处理钻井液、木分散聚合物钻井液、盐水（包括海水或咸水）钻井液、饱和盐水钻井液、钾基钻井液、油基钻井液、气体（包括一般气体及泡沫）钻井液等八类。
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钻井液体系和配方 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
钻井液体系和配方
一.不分散聚合物体系
不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。
常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。
1.不分散聚合物体系特点
（1）具有很强的抑制性。
通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。
（2）具有较强的悬砂、携砂功能。
通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。
（3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。
（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.配方
3.技术关键
1.加大包被剂用量（171/2″井眼平均约千克/米，121/4″井眼约千克/米），并采
用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。
2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳范围
为30～45克/升）。
般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。
3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥饼质
量。
4.使用足量的润滑剂RH-3%～%)及防泥包剂RH-4（%～%），降低磨阻，防止
钻头泥包。
5.使用适量的HPAN、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大/小分
子聚合物的最佳比例～3:1）,降低滤失，有利于形成优质泥饼。
6.不使用稀释剂。
4.推荐性能
5.使用环境
主要用于解决遇巨厚地址年代较晚的第三系强胶性泥岩地层（粘土矿物以伊利石为主，其次为绿泥石和高岭石及少量伊利石、蒙脱石混层2000以上的地层）时所遇到的井眼缩小导致起下钻阻卡严重等复杂问题。
二．分散型聚合物体系——聚合物磺化体系
聚合物磺化钻井液指的是以磺化处理剂及少量聚合物作为主要处理剂配制成而成的水基钻井液。
1.体系特点
1）具有良好的高温稳定性，抗温可高达180℃以上，适用于深井段、超深井段钻井。
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泥饼，护壁能力强。
2.配方
3.技术关键
1）使用少量高分子聚合物KPAM(或PMNK、80A51、SP-2、FA-367等)作为抑制剂，增强体系的抑制性，抑制泥页岩层层理裂缝水化分散。
2）使用磺化沥青FT-1填充、封堵、涂敷层理面及微裂缝，巩固井壁，抑制泥页岩水化分散。
3）使用SPNH、SMP抗高温降滤失，同时以获得良好的高温稳定性。
4）使用SMT或者FCLS控制流变性。
5）使用超细碳酸钙与磺化沥青中大量的可变形粒子一起遵循三分之一架桥原理降低泥饼渗透率，提高泥饼质量，减少滤液侵入地层，从而起到在泥岩井段防塌，在砂岩井段防止压差卡钻和保护油气层的作用。
6）控制pH值10～11,以利于分散剂充分发挥其效能。
7）控制适当的般土含量，以保证获得良好的流型和造壁型。
4.推荐性能
5.使用环境
1.)可用于超过4000米的深井；井底温度达160～200℃；
2.)适用于各种密度的加重钻井液（最高密度达克/里面3）
3.)异常压力地层
4.)不宜用于钻纯膏岩层
三．钾基（抑制性）钻井液体系
该体系是以聚合物的钾、铵盐及氧化钾为主处理机配制而成的防塌钻井液。
它主要是用来对付含有水敏性粘土矿物的易坍塌地层。
1. 体系特点
（1）对水敏性泥岩、页岩具有较好的防塌效果；
（2）抑制泥页岩造浆能力比较强
（3）对储层中的粘土矿物具有稳定作用；
（4）分散型钾基钻井液有较高的固相容限度
2.配方
3.技术关键
（1）滤液中K+浓度应不低于500毫克/升，才能发挥应有的防塌作用；
（2）使用高分子聚合物KPAM抑制泥页岩分散
（3）使用的降滤失剂最好也是各种小分子亮的聚合物钾、铵盐，如K-HPAN、NH4-HPAN、KHAM，这样既可达到降滤失量及降粘切的目
的，而且可增强防塌能力。
（4）由于过多的OH-可以分散剥落页岩，影响防塌效果，故应维持pH值在8～10之间。
（5）应控制较低的API滤失量（<5毫升），尤其HTHP滤失量不能超过15毫升。
（6）应控制好交流性，降低激动压力，增加携岩能力，以便维持较低的反速，避免冲刷地层过剧而引起易塌地层剥落。
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。
（4）对硬脆性微裂缝页岩的防坍塌效果不够理想，应辅助沥青类处理剂才能取得满意效果。
（5）可使用语造浆较强的粘土及软泥岩层地层，能获得较低的固相含量，较小的钻井液密度，有利于提供钻速。
（6）该体系主要用于钻那些不允许使用沥青类防塌剂的易坍塌泥页岩地层。
钻井液性能
1，剪切稀释性表观粘度随剪切速率增大而降低的特性。
原因是，环形空间：γ 低，η a大，有利于携带钻屑，钻头水眼：γ 大，η a小，有利于水力破岩
2，清水应用领域：
在稳定性很好且不漏失的岩石中钻进，不用泥浆而用清水作为钻井液；
在一些漏失严重地层中，当地表水源非常丰富时，用清水顶漏钻进，这对用其他钻井液来说是不可能的；
在一些富含粘土的地层中钻井，清水水化井壁地层而形成自然造浆，若井深不大，钻井期间不会明显垮孔，则用清水自然造浆是最为经济有效的措施。
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失水特性。
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，降低溶液的失水量；
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。
聚合物起的作用是：
增粘或增稠。
聚合物的分子量愈大，则溶液的粘度愈高。
降失水。
聚合物通过与无机盐的适度交联可降低溶液的滤失量。
为降失水常加入中小分子的聚合物，如CMC，HPAN等。
絮凝作用。
聚合物如聚丙烯酰胺等对混进溶液的岩屑有较好的絮凝作用，使溶液在使用过程中能维持无固相或尽量低的固相含量。
防塌作用。
聚合物与无机盐一起，通过多点吸附架桥，化学活度平衡等在孔壁上成膜而对孔壁起抑制防塌作用。
润滑作用。
聚合物如LG植物胶都有一定的润滑及减阻作用，为提高溶液的润滑性，可辅助加入适量的表面活性剂。
4，基本特征低密度可压缩
分类
干气体用干空气或天然气体作为钻井循环介质。
工艺相对简单，但是由于气体悬携岩屑能力差，因此需要很大的环空流速，即需要较大的送气量。
雾状体系气体是连续介质，液体是分散相的分散体系。
在井内水量较多的情况下，原用的空气循环钻井转变为这种循环体系。
钻井泡沫分散相是大量气体、连续相是少量液体构成的分散体系。
它在悬携岩屑能力等诸多方面比空气钻井优越。
充气泥浆在泥浆中加入发泡剂、稳泡剂，经剧烈混合后形成大量微小泡沫高度分散在泥浆中的低比重泥浆体系。
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。