钻井化学

一．背景
Drilling chemistry
Producing chemistry
Transporting chemistry
1.石油概念
石油（petroleum）又称原油（crude oil ）,是从地下深处开采的棕黑色（由浅色到深色）的可燃性气体，第一层。

主要是各种烷烃，环烷烃，芳香烃的混合物-----烃类与非烃类的混合物，第二层。

它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物。

石油主要作为燃料和化工原料，是重要的战略资源和不可再生的能源（200万-5亿年）
2.石油的聚集碳酸岩沉积岩
石油不像水聚集在水库中那样聚集在沉积盆地，最初形成的岩油------生油原岩，也就是沉积岩，而是通过岩石的孔隙被挤压到压力分布空隙和孔隙中，直至停留在被完全封闭的储集岩中。

储集岩形成了储藏石油的地质环境。

圈闭构造：阻止石油被继续运移的地质构造。

3.世界石油的分布
1804.9亿吨①中东探明储量1012.7亿吨，约占三分之二。

沙特，伊朗，伊拉克，科威特，阿联酋②北美加拿大244.5亿吨，稠油，美国29.8亿吨，墨西哥③欧洲及欧亚大陆157.1亿吨，百分之八。

俄罗斯，88.2亿吨，第八位④非洲利比亚，尼日利亚，阿尔苏156.2亿吨⑤中南美洲生产出口，委内瑞拉，巴西，厄瓜多尔⑥亚太45.7 中国印度印尼马来西亚
4.天然气产量：俄罗斯，美国，加拿大，英国，伊朗，阿尔及利亚，印尼，马来西亚，中国。

储量：俄罗斯，伊朗，卡塔尔
二．学习方法：油田问题→理论（机理）药剂：筛选（单剂）→复配→现场应用→研究→合成药剂
三．石油炼厂的产品气C1-C4 汽油（C3-C4）C5-C8初馏点--200℃煤油150--280℃柴油（燃料油）C12-C16-C20 200-350℃
第一章粘土矿物O,F,N 氢键
基本单元：Si—O四面体→硅氧四面体片六方网状结构，空心，内切圆半径0.288nm Al—O八面体→铝氧八面体片，六方网状结构，实心。

高岭石：由一个硅氧四面体和一个铝氧八面体组成，属于1:1层型粘土矿物。

由于晶层一面有氢键，以及很少晶格取代，属于非膨胀型粘土。

蒙脱石：2:1型，晶层间为分子间作用力，以及有大量的晶格取代（可交换阳离子在水中解离，形成扩散双电层，使晶层表面带负电，互相排斥），使粘土膨胀。

可作钻井液的悬浮剂和增粘剂。

伊利石：2:1型，晶格取代主要发生在硅氧四面体中，钾离子直径为0.266um,与0.288相近，使其进入六方网格而不易释放，属于非膨胀型粘土。

绿泥石：2:1型，非膨胀型粘土。

坡缕石与海泡石：有增粘作用，具有良好的抗盐性。

第三节粘土矿物的性质
带电性：表面羟基与H+带正电，与OH-反应带负电。

吸附性：物质在粘土矿物表面浓集的现象。

有物理吸附，靠的是分子间力，氢键产生的吸附也属于物理吸附。

化学吸附：化学键。

粘土矿物表面都有一定数量的可交换阳离子。

当粘土矿物与水接触时，这些可交换阳离子就从粘土表面解离下来，以扩散的方式排列在粘土矿物表面周围，形成扩散双电子层，使粘土矿物表面带负电。

第二章钻井化学
钻井液：是指钻井中使用的工作流体，它可以是流体或气体，确切称为钻井流体。

钻井液对于钻井如同血液对于人体一样重要。

第一节钻井设备
钻机：旋转，吊升，循环，动力系统。

钻杆:10米一个或8—10米钻井过程：|钻进，固井，完井，洗井
二，钻井液
组成：1.液相（淡水，盐水，油）2.固相：重晶石（密度调整材料），调解压力
Na蒙脱石，配浆粘土
D.F.固体含量→钻速→成本
3.处理剂：用来调整钻井液性能，常用无机物和有机物的化学处理剂。

4.污染物：钻井过程中带来的钻屑及地层中各种盐类。

钻井液引申定义：如果没有性能良好，足够数量泥浆（钻井液），或者在钻井过程中由于某种原因（如地层漏失，滤失，钻具折断）而不能正常循环泥浆时钻井工作将无法进行，有时还将严重危及井的生命。

二．钻井液的作用（八大功能）
①清洗井底：
钻井液可在钻头水眼处形成高速的液流，喷向井底。

这高速喷出的钻井液可将由于钻井液压力与地层压力差而被压持在井底的岩屑冲起，起冲洗井底的作用。

②携带岩屑
当钻井液在环空中的上升速度大于岩屑的沉降速度时，钻井液可将井中的岩屑带出，即在一定上返速度下，钻井液带有携带岩屑的作用。

③平衡地层压力
钻井液的液柱压力必须与地层压力相平衡才能达到防止井喷或钻井液大量漏失进地层的目的。

可通过调整钻井液密度控制钻井液的液柱压力，使它与地层压力平衡。

④冷却与润滑钻头
钻井液可将钻井过程中钻具（钻头和钻柱）与地层摩擦产生的热带至地面，起冷却作用。

同时，钻井液能有效地降低钻具与地层的摩擦，起润滑作用。

⑤稳定井壁
可在钻井液中加入适量的处理剂，使钻井液具有抑制页岩膨胀和（或）分散的能力，同时产生薄而韧的滤饼，起稳定井壁的作用。

⑥悬浮岩屑和密度调整材料
当停止循环时，钻井液处于静止状态，其中的膨润土颗粒可以相互联结，形成结构，将岩屑悬浮起来。

若钻井液中加油密度调整材料（如重晶石），则在停止循环时，钻井液可将它悬浮起来。

钻井液悬浮岩屑和密度调整材料的能力，可使钻井液停止循环后易于再启动。

⑦.获取地层信息
通过钻井液携带出的岩屑，可以获取地层许多信息，如油气显示，地层物性等。

⑧传递功率
钻井液可将钻井液泵的功率经钻柱从钻头水眼高速喷射传到井底，提高钻头的破岩能力，加快钻井速度。

第二节钻井过程
1.定义：利用机械设备将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的过程。

2.钻井目的：⑴确切的说了解地质情况，正确地判断储油构造，为油田勘探开发提供第一
手资料。

⑵开采油气，提高油气采收率：形成油气到地面的通道；油田开采期间或后期钻注水油气井。

3.油气井的类型：①地质基准井（参考井）为了了解地质年代，地层的沉积年代，岩性，厚度，生、储、盖层的组合，为地球物理勘探提供各种参数。

②预探井：为了探明油田的面积，油水边界线，为油田计算可靠的工艺储量提供资料。

③详探井：在已探明储量的基础上，针对有开采工业价值的油田构造上所钻产的油气水井④注水，注油井：为了提高采收率，达到稳产而钻的生产井和注入井。

注水：提高采收率，为地层提供能量。

3.国外钻探水平：世界上最深的直井：12260米，德国14000米。

最深水平井：4446米（造
斜点井深）垂深：4642米测深：5212米。

勘探开发的标志：钻井深度。

一．准备工作：
1.定位井：当井深的轴线按铅垂线设计时，井口位置与井底位置在同一垂直线上，这叫直
井（可偏离<5度）如果井底偏离于垂线，则井口位置和井底位置不在同一垂线，这叫定向井（斜井和水平井）斜井：斜井，水平井。

5-45°常规斜井。

45-90°定向斜井。

2.修公路：运移物资，钻井设备。

3.开井场：100×60㎡，120×80㎡
4.打基础，立井架：井架40米，
5.安装：直井可偏离3-5度。

二：钻进定义：用钻头直接破碎岩石。

钻头的压力足以吃透岩石，并把其破碎。

（大庆2000-3000米）
井越深油层越深，取决于其成熟度。

单根8-10米，钻进过程接单根：以三根为一组（立根/立柱26-30米），立根（立柱）：起下钻，处理掉钻头，换钻杆等事故中。

钻井中重要工序：1.加固井壁，防止浅处井壁坍塌。

2.隔离钻井油气水层，防止开采时层间相互干扰。

三．固井
套管：1.表层套管：100-300米2.技术套管：2000-3000米3.油层套管：4000米
表层套管作用：用以封住粘土层，砾石层，水层及流沙层。

当地层的压力大于钻井液的压力时，会使钻井液产生回流，而浮。

箍就起到防止井喷的作用。

技术套管作用：钻井液与泥浆接触，导致泥浆污染，从而破坏了固井的防护程度，为了防止
防止污染，我们通常注入隔离液。

目的：通常是在1000-1500米①主要用以封固易坍塌地层（高岭石层）和高压水层；防止油气水层互窜。

（保护浅处的油气层）
油层套管作用：
完井：⑴裸眼完井：这种完井的最大优点是油层全部裸露，没有任何遮挡，直接与井底相通，因而油层不仅有最大的渗透面积而且流线平直，油气流入井内阻力最小。

缺点：①井底易坍塌②不易防止油层出砂③不易进行分层作业（只针对一个油层的）④油气水层易相互干扰。

使用范围较小，只适用于岩层坚固、稳定，而且无油、气、水夹层的单一油、气层和一些油、气层性质相同的多油层井中，而且这种方法已经很少用。

⑵射孔完井：应用最广
优点：①比较有效的分离和支持疏松易坍塌的生产层②能够分离不同压力不同特点的油气层，便于进行分层测试，分层开采，分层生产等工艺③可根据钻井取芯，电测和地层测试等取得生产层的实际资料，确定是否下油层套管，可以减少或消除因无油气而下油层套管的盲目性。

④可以进行无油管完井和多油管完井。

⑤除裸眼完井外，比其他完井都经济。

缺点：①在钻井和固井过程中生产层受洗井液和水泥的侵害较严重②由于射孔速度和射孔深度有限，油、气层与井底的连通面积小，而且流线弯曲，向射孔孔眼集中，导致油气流入井内阻力较大，不易防止地层出砂。

四．关于表面活性剂的基础问题
C12-C18 亲油基团
五．PAM 聚丙烯酰胺非离子型通过部分水解→部分水解的聚丙烯酰胺，产生一定的水基度PAM 具有遇水伸展和卷曲的特点（卷曲，遇水成团）
第三章钻井液化学
第一节钻井液的组成和功能
组成：液相固相处理剂污染物
处理剂：1.PH控制剂2..钻井液（D.F.）除钙剂3. D.F.起泡剂4. D.F.乳化剂
5. D.F.降粘剂
6. D.F.增粘剂
7. D.F.絮凝剂
8.D.F.絮凝剂
9. 页岩抑制剂（防塌剂）10. D.F.缓蚀剂11. D.F.润滑剂12.解卡剂
13.温度稳定剂14.密度调整材料15.堵漏材料
第二节 D.F.的密度及其调整
一．目的：增加或降低钻井液的密度一般是增加（防漏失，井喷）
二．具体方法：降低：充气或加水
增加：1.加入高密度的不溶性矿物或矿石（整体调控）选硫酸钡
2.加入可溶性盐（同时加入缓蚀剂、盐结晶抑制剂）微调选氯化钠，氯化钡
选硫酸钡：来源广泛，成本低，环保，生产环节简单。

盐结晶抑制剂：NTA 次氨基三乙酸盐EDTA乙二胺四乙酸盐（也有螯合作用，也可作为清洗剂）二乙烯三胺五乙酸盐
第三节钻井液的酸碱性及其控制
D.F.的PH值一般控制在弱碱性（8-10）粘土有一定的分散性，D.F.处理剂有足够溶解，对Ca2+Mg2+在钻井液中的浓度有一定的抑制性，D.F.对钻具有较低的腐蚀性
常用PH控制剂：
强碱：氢氧化钠价格低
氢氧化钾较贵，对井壁页岩有抑制膨胀（0.266）分散作用，有利于提高井壁的稳
定性
弱碱：碳酸钠碳酸氢钠
碳酸钠在控制钻井液PH值同时，还起到降低钙镁离子浓度作用，因此可作为钻井液的除钙剂和除镁剂。

第四节钻井液滤失性及其控制
在一定温度和一定压差下钻井液可滤失进地层而钻井液的的滤失必将在其渗滤面上形成滤饼。

钻井液滤失性：是指D.F.是否滤失地层的性质，而钻井液滤失性是可用钻井液滤失量来衡量。

滤失量：钻井液在一定温度，一定压差，一定时间，通过一定面积的渗滤面所得到的滤液体积，用ml表示。

按测定过程中钻井液是否流动，分为静滤失量和动滤失量，按测试温度和压差不同分常规滤失量，高温高压滤失量。

（24+/-3℃0.69MPa 45.8㎝230min ）
(150+/-3℃ 3.45MPa 45.8㎝230min )
滤失量少的钻井液一般可在渗滤面上形成薄而韧，结构致密耐冲刷和低摩擦系数的滤饼。

滤失性的控制：降滤失剂
静态滤失方程
钻井液降滤失剂：
一．天然类
1.改性褐煤（来源广，便宜，但成分及其不确定）褐煤是煤的一种，含20-80%的腐殖
酸，分子量是102-106 3×104mg/L、
改性褐煤，腐殖酸钠/钾，耐温可达到180℃，不耐盐，腐殖酸钾与腐殖酸钠性质相似。

2.改性淀粉
3.改性纤维素
4.改性树脂
二．人工类
1.稀类单烃树脂
2.降滤失作用机理
①增粘机理：D.F.降滤失剂是水溶性高分子，它们溶在钻井液中，可提高钻井液的粘度，钻井液粘度的提高可降低钻井液的滤失量。

②吸附机理：D.F.降滤失剂可通过氢键吸附在粘土颗粒表面，使粘土表面的负电性增加和水化层加厚，提高粘土颗粒的聚结稳定性，使粘土颗粒保持较小的粒度并有合理的粒度大小分布，这样可产生薄而韧结构致密的滤饼，降低滤饼的渗透率。

渗透率下降，D.F.滤失量减少。

③捕集机理：捕集是指高分子的无规线团（或固体颗粒）通过架桥而滞留在孔隙中的现象。

dc=（1/3—1）dp
④物理堵塞机理：对于dc 大于dp的高分子无规线团，它们虽然不能进入滤饼的孔隙，但可以通过封堵滤饼孔隙的入口而减少起钻井液滤失的作用。

第五节钻井液的流变性及其调整
流变性：流动性和变形性。

在就剪切力作用下粘性↑或↓，但一旦撤销剪切力，粘度↓或↑钻井液的流变性对井的冲洗能力，对钻屑的携带和冲洗能力，对功率的传递和井壁的稳定有直接关系。

一．概念 1.流态
①层流：流体质点呈层状，流动方向平行，每层流速不等。

②湍流（紊流）：不规则流动，流动方向不同，流速相同。

③塞流：流体的流动像塞状物一样，各质点流速相等（大小方向一致）。

塞流过渡流层流过渡流紊流
流变性有剪切应力τ和剪切速率γ来表征。

2.剪切应力流体的流态处于层流时，层与层之间存在内摩擦力，叫做剪切力。

剪切力除
以相邻流层的接触面积为剪切应力。

τ=F/A
3.剪切速率：层流时，相邻流层的剪切速率之差除以它们之间的垂直距离。

γ=dv/dz
4.牛顿粘度和表观粘度
牛顿型流体牛顿粘度：μ=τ/γμ为常数，τ与γ是一条过原点的直线，τ与γ成正比。

τ为横坐标。

非牛顿流体表观粘度：μA V=τ/γμA V=随着γ的变化而变化。

二．D.F.的流变模式
τ与γ之间的关系曲线叫做流变曲线，用于判断是否为牛顿型流体。

1.Bingham模式（塑性流体）
τ必须经过一定值后才开始流动，而这个能使流体流动的最小的τ称为屈服值。

0→τ1:流体不流动（静止）
τ1→τ 2 ：当τ＞τ1，塞流τ2→τ 3 ：过渡期，τ3→τ4：当τ＞τ3，产生层流
τ4→：当τ＞τ4，处于层流，此时不能用bingham描述。

由配浆粘土配制的钻井液具有bingham模式
三．钻井液流变性的调整
钻井液的粘度：在固体如岩屑等添加时，粘度↑，遇到水层，高压气层时，粘度↓。

降粘剂：1.改性单宁（Tannin）
五倍子单宁（酸钠）分子式5（C10H9O9）C6H7O
五倍子酸+5水→5双五倍子酸+葡萄糖双五倍子酸+水→2五倍子酸
2.改性木质素磺酸盐
⑴木质素磺酸盐，大分子的链段结构。

⑵多核羟桥络离子的形成（Cr3+ Fe3+Al3+）
①金属离子解离MCl3→M3++3Cl-
②络合M3++6H2O→[(H2O)6M]3+
③水解[(H2O)6M]3+→[(H2O)5M（OH）]3+ +H+
OH
④羟桥作用[(H2O)5M（OH）]3+→[(H2O)4M M(H2O)4]4+
OH
⑤进一步水解羟桥作用
H2O
OH OH OH [(H2O)4M M(H2O)4]4++n[(H2O)5M（OH）]2+→[(H2O)4（M M）n M(H2O)4]n+4 OH OH OH
H2O
+nH+2nH2O 三价金属的多核羟桥络离子
⑥交联作用→改性木质纤维素
3.烯类单体低聚物：通过氢键吸附在粘土颗粒的羟基表面，其余未吸附链节的极性基团则通过增加粘土颗粒表面的负电性和水化层厚度，拆散粘土颗粒联结所产生的结构，起降低粘度和切力的作用。

四.D.F.稠化的原因：
D.F.中固相颗粒含量过多及粘土颗粒形成空间网状结构是一般水基钻井液稠化的原因。

（配制钻井液的颗粒是片状）
1.由于晶格取代的原因使粘土颗粒表面带有一定的负电荷。

2.又因断键的缘故，使粘土颗粒边角局部带正电荷，这样使粘土颗粒的不同部位的带电情况和水化程度不同。

3.一旦D.F.受到地层中无机电解质的侵污时，由于挤压双电层的结果，使得粘土颗粒边角处净负电荷更少，水化层进一步变薄，使粘土颗粒在这些部分的相互吸引力增大（靠氢键吸附），这些部位就容易相互吸引到一起，（自由基被水包裹）。

4.而其余带电量较多，水化层较厚的部位，相互排斥（静电斥力），这种有吸有斥的作用就形成了空间网状结构。

包裹了大量的自由水，这些被包裹的自由水就失去了流动性，只能随着网状结构运动。

由湿摩擦变为干摩擦。

这种网状结构的引起的后果：自由水大量减少，D.F.稠化，表现为切力增大，稠度增高，流动困难，工业上出现憋泵现象。

五．降粘剂的稀释原理
降粘剂在钻井液中的作用主要是削弱和拆散粘土颗粒形成的网状结构，或拆散削弱粘土与聚合物形成的空间网状结构，对于分散型粘土颗粒（这里所说的分散型就是含有粘土的）单宁碱液是一种常用的降粘剂。

单宁碱液的主要成分是五倍子酸钠，五倍子酸钠含有一个钠羧基和和三个相邻的酚羟基，五倍子酸钠主要是通过相邻的双酚羟基与片状粘土颗粒上断键处的Al3+以螯合键发生吸附，并增加了水化层厚度。

结果是拆散或削弱D.F.粘土颗粒形成的网状结构，释放出包裹的自由水。

同时也减小了粘土颗粒运动时的摩擦，从而起降粘作用。

第六节钻井液中的固相及其含量测定
第七节随着钻井业的发展，人们更加注重钻井液中固相组成，（钻井技术---石油行业发展的重要标志）研究表明：钻井液的组成类型和性能是直接影响钻井成本的因素，
尤其是钻井液中固相含量是影响钻速和成本的关键因素。

一．D.F.的固相含量
1.按来源分类：配浆粘土，岩屑，密度调整材料，处理剂中的固相物质
2.按密度分类：低密度固相ρ＜2.7g/cm3,高密度固相ρ≥2.7g/cm3
3.按表面活性：表面活性固相（配浆粘土，处理剂）
表面惰性固相（重晶石）
4.在钻井液中是否有用：有用固相，无用固相---岩屑
5.按颗粒直径：胶粒（＜2μm）,泥（2-74μm）砂（＞74μm）
二．钻井液中固相含量控制方法
（一）D.F.中固相对钻速的影响：固相含量对D.F.有重要影响：
粘土含量过高，使D.F.的粘度和切力增加;岩屑含量过高，使滤饼的渗透速率增高，滤失量增大，滤饼增厚，易发生卡钻。

研究表明：D.F.密度降低，钻速随之提高，D.F.密度每降低0.02 g/cm3，钻速度可提高10%--29%钻井液如果从1.20降到1.10 g/cm3，钻速可提高64%，若下降到1.08，钻速可提高90%以上，（控制在1.03-1.06）
固相含量：含量每增加2 g/cm3，钻速下降10-29%，固相含量为0时钻速最大;在低固相含量范围内，下降最快。

固相类型：一般认为砂石，重晶石等惰性固体对钻速影响较小，钻屑、低造浆率的劣质粘土对钻速影响居中，高造浆粘土影响最大（钠蒙脱石造浆最高，钙蒙脱石造浆居中，高岭石最小）。

固相颗粒尺寸大小：结果表明，颗粒尺寸越小，对钻井速率影响越大，越容易卡钻，尤其是小于1μm的亚微米粒子，对钻速影响最大，是1μm及1μm以上颗粒的13倍。

（二）控制方法
1．沉降法2.稀释法3.机械设备法4.化学控制法
絮凝原理：①絮凝②聚结③沉降
三．钻井液絮凝剂
有机：助凝剂无机：混凝剂
无机：絮凝—絮体，再加入有机—氢键吸附—卷曲
1.PAM选择（非离子型）
絮凝作用：①氢键作用→卷曲→②聚结成团→絮凝。

非离子型PAM都是通过桥接卷曲机理其絮凝作用，即通过分子链卷曲→絮凝。

降滤失作用：大粒絮凝，小粒形成滤饼。

CPAM：絮凝+静电作用带负电链节，吸水基团是选择性吸附。

四．机理
1.吸附作用
2.架桥作用
吸附絮凝颗粒使电荷减少→卷曲、
3.浓度：①相对分子量越高越好，链长，吸附的颗粒多。

②水解度（30%最宜）低，影响链伸展，减小絮凝；水解度高，影响粘土负电表面的吸附，减小絮凝③浓度低，絮凝不完全，浓度高，与粘土形成网状结构，不利于絮凝④PH低，卷曲；高，分散。

第七节钻井液的润滑性及其控制
一．润滑剂
1.液体：油：植物油，蓖麻油；动物油；矿物油（真正用的是柴油中的废柴油）
表面活性剂十二烷基磺酸钠十二烷基苯磺酸钠油酸钠蓖麻油酸钠
聚氧乙烯辛基苯酚醚-10即OP-10
3.固体：固体小球
尼龙（聚酰胺）小球，聚苯乙烯与乙二烯共聚物小球，玻璃小球
第八节井壁稳定性及其控制（井壁稳定性指井壁保持原始状态的能力）
一．不稳定因素：
1.地层因素：高亚地层的压力释放；高构造地层的应力释放；松散地层（膨润土吸水膨胀）
的坍塌及盐岩（高岭石）地层的塑性形变。

2.工程因素：起下钻过程中的钻头对井壁的碰撞；钻井液流量过大对井壁的过度冲刷；起
下钻速度过快引起压力波动。

3.物理化学因素：页岩与水接触可引起井壁不稳定。

页岩是指粘土含量高的地层。

若页岩
主要含有膨胀型粘土，则与水接触后引起也页岩的膨胀和分散；若页岩主要含有非膨胀型粘土（如伊利石，高岭石），则与水接触后可引起粘土的剥落，引起地层不稳。

二．控制方法
由于引起井壁不稳的因素不同，所以井壁稳定性的控制方法也不同。

若由地质因素引起井壁不稳，则可采用适当提高钻井液密度或化学固壁（如用硅酸与井壁矿物中可交换的钙、镁离子反应生成硅酸钙、硅酸镁固结井壁）的方法解决。

若有工程因素引起井壁不稳，则可用改进钻井工艺的方法加以预防。

若为物理化学因素引起井壁不稳，则主要通过改进钻井液性能，如调整钻井液密（非膨胀？）度或加入页岩抑制剂（膨胀）等方法解决。

三．页岩抑制剂
1.盐NH4+ 0.286 K+ 0.288 六方网状结构0.288nm
2.阳离子表面活性剂季铵盐C12-C18 烷基氯化吡啶C12-C18
3.阳离子型聚合物PAM HPAM
4.非离子型聚合物聚丙二醇聚乙二醇
5.改性沥青
第九节钻井液的；漏失与地层的堵漏
一．钻井液的漏失
1.渗透性漏失（难观测到）：漏失速度0.5-10m3/h,地层中砂岩和砾岩的孔隙危害最大。

2.裂缝性漏失：10-100 m3/h,天然裂缝和人工裂缝（压裂）
3.溶洞性裂缝：＞100 m3/h,钻井液有进无出，灰岩地层，熔洞。

二．地层的堵漏
1.渗透性地层的堵漏：①硅酸凝胶②铬冻胶③酚醛树脂
2.裂缝性或熔洞性地层的堵漏|：（物理堵漏）①纤维性材料：短棉绒，矿物纤维②颗粒性材料：植物性材料（核桃壳、花生壳、玉米芯）吸水性好；矿物性材料（粘土、硅藻土、石灰岩）易吸附
第十节钻井液体系
一．钻井液功能（八大功能）
二．钻井液的类型
1.按密度分：加重钻井液（加重晶石）非加重钻井液（深井压力大，加重晶石）
2.按与粘土的水化作用：抑制性钻井液非抑制性钻井液
3.按固相含量的不同：低固相钻井液无固相钻井液
4.按介质：水基钻井液油机钻井液气体钻井液合成基钻井液（加PAM类）
钻井液体系：一般地层
特殊地层：盐岩层页岩层石膏层高温层
三．水基钻井液：以水作分散介质的钻井液，由水、膨润土和处理剂组成。

1.非抑制性钻井液：以降粘剂为主要处理剂配成的水基钻井液，由于降粘剂主要是通过拆散粘土粒子间结构起降低粘度和切力的作用，所以降粘剂又称为分散剂。

以降粘剂（改性单宁）为主要处理剂配成的水基钻井液又称为分散型钻井液。

特点：①可以容纳较多的固相，适合于配置高密度性钻井液。

②容易在井壁上形成薄而韧结构致密耐冲刷低摩擦系数的的滤饼，故其滤失量一般较低。

③某些分散性钻井液是以三磺为主要处理剂（磺化栲胶、磺化褐煤、磺化单宁）磺化具有较高的抗温能力，适合深井、超深井。

缺点：抗污能力差，抗钙侵、盐侵差。

2.抑制性钻井液：以页岩抑制剂为主要处理剂配成的水基钻井液。

页岩抑制剂可使粘土粒子保持在较粗的状态，又称为粗分散钻井液。

①钙处理钻井液：具有抗钙侵、盐侵稳定页岩和控制钻井液中粘土分散性等特点。

钻井遇到石膏层，盐岩层，页岩层这种特殊地层时，会发生钙侵。

钙侵会导致泥浆粘度、切力猛增。

PH↑，这时要使用碱和单宁碱（高碱比较好）混合剂，形成氢氧化钙，防止钙出来。

可用的钙处理剂包括石灰，石膏，和氯化钙等。

、
②钾盐钻井液
③盐水钻井液：这是以盐为主要处理剂配成的水基钻井液。

盐侵：粘土颗粒水化层变薄，形成空间网状结构，包裹自由水，粘度升高。

④硅酸盐钻井液
⑤聚合物钻井液无固相钻井液
3.水包油型钻井液
四．油基钻井液：含水、油包水（油水比50:80—50:20），用于深井（＞3000米）、超深井（＞4000米）、水平井
第三章水泥浆化学与技术水泥浆
↓
环形空间
钻井液
（固井：防止油、气、水混合，防止井壁坍塌）
影响：1.能否继续钻井 2.能否进行油气开采
注意：1.质量 2.对油层环境的侵害/入侵/污染/堵塞→解堵。

消耗：大量钢材、水泥、化学添加剂、添加料占成本10-25%，钻井液占7-10%
水泥：溶液—溶胶—凝胶—固化
第一节油井水泥浆的性能
目的：1.封隔油气层，保护套管，将套管与地层结合在一起。

2.保护生产层，特别是高压油气层。

3.封隔严重漏失层和其他复杂地层。

过程：混合配制水泥浆液，用水泥代替钻井液（井内残存），使水泥浆在套管内下行再在套管外的环形空间上行，并在外环空间凝固形成水泥环，将套管和水泥环胶结在一起。

1000-1200m,50-60℃
注水泥浆注意：流动性，凝胶时间，水泥环的强度渗透性。

一．油井水泥的矿物成分
1. 油井水泥的矿物成分：。