钻井液基础知识资料讲解

钻井液相关基础知识
粗分散泥浆
粗分散泥浆是在分散的粘土悬浮液中加人有机聚结剂， 使泥浆中高度分散的粘土颗粒适当聚结变粗，同时加人有机 保护胶处理剂，从而形成适度聚结的粗分散体系。目前使用 的粗分散泥浆有钙处理泥浆、盐水泥浆和钾基泥浆。钙处理 泥浆是在粘土悬浮液中加人钙盐无机聚结剂（石灰、石膏、 氯化钙）以抑制粘土的分散。钾离子泥浆是利用钾离子的弱 水化作用来抑制粘土的水化性能。钾离子半径为2.66Ao，刚 好与粘土六方晶格的尺寸相符，且钾离子水化弱，易嵌入粘 土的六方晶格而使粘土不易水化膨胀和分散，从而使含粘土 质地层的孔壁保持稳定。为保持和发挥钾离子的抑制作用， 最 好 用 全 钾 基 泥 浆 ， 如 分 散 粘 土 用 K2CO3 ， 调 节 PH 值 用 KOH，抑制作用靠KCI（或KOH )。同时KCI最好保持不低于 5％的水平。
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无固相冲洗液
这是仅含有无机盐和有机高分子（聚合物）的 溶液。它与泥浆相比，因不含固相（配制的原 液），故其相对密度低，因而可获得较高的钻进 效率。与清水相比，它有较好的携带和悬浮岩屑 的能力。它可在孔壁上形成薄膜而对孔壁起保护 作用，有较好的润滑和减阻作用。无固相冲洗液 可用于裂隙地层。在小口径金刚石钻进中，特别 适用于绳索取心钻进，它可防止钻杆内壁结泥皮 和降低压力损失。在石油钻井中钻进生产层时， 可减轻对油层的损害。
没有泥浆的保护，钻井井壁会遇水膨 胀、缩径，甚至流散、垮孔 。
泥浆基本性状
造浆率 稳定性 流变性 润滑性 抑制性 配伍性 性价比
泥浆基本性能参数
粘度 比重 失水量 pH 值 胶体率 含砂量 固含量
常规泥浆测试仪器一览
马式漏斗粘度计
ZNN六速旋转粘度计
比重秤
胶 体 率 测 试
含砂量测定仪
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不分散泥浆
不分散低固相聚合物泥浆是指在高聚物的作 用下，粘土颗粒聚成较大的颗粒，且泥浆中的 固相含量（包括膨润土和岩屑）按体积计不大 于4％。这种泥浆是以聚丙烯酞胺（(PAM）絮 凝剂为主要处理剂的不分散低固相聚合物泥浆， 其主要组成包括：预水化膨润土、PAM、降失 水剂、润滑剂和水。
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分散泥浆的特点
分散钻井液是用淡水、膨润土和各种分散剂配制而成的钻 井液。由于它的配制方法简单且成本较低，所以是常用的一种 钻井液。其主要特点在于：
可以容纳较多的固相，适于配制高密度钻井液； 容易在井壁上形成较致密的滤饼，因此其滤失量一般较 低； 某些分散钻井液，如三磺钻井液的抗高温能力较强，可 以用于钻深井和超深井； 钻井液的分散性强，因此其抑制性和抗污染能力差； 钻井液的固相含量高，对提高钻速和保护油气层不利。
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乳状液泥浆
乳状液是液体（油和水）分散在另一种液体（水和 油）中形成稳定的分散体系。常用的是水包油型乳状 液，它有较好的润滑性能，不仅能有效地提高钻头和 钻具的寿命，而且能明显地降低钻进所需的功率消耗， 还可以起到降低或消除钻杆柱的振动，从而提高钻具 的钻速，使小口径金刚石钻进的钻进速度和钻进深度 大幅度的提高。近年来，随着小口径金刚石钻进的发 展，水包油乳状液已成为固体矿床钻探中主要的钻孔 冲洗液之一。钻探时可购买已配制好的乳化油，现场 使用时加水稀释成乳化液（乳化油的含量一般为0.3％ 一0.5％）。
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钻井液的主要性能参数
密度drilling fluid density与固相含量solid content ； 流变性能（漏斗粘度funnel viscosity 、塑性粘度 plastic viscosity 、表观粘度apparent viscosity 、 动切力yield point 、静切力等gel strength ）； 滤失性能（失水量与滤饼filter cake厚度）； filtration qualities 含砂量sand content ； 润滑性drilling fluid lubricity ； 胶体率和pH值等。
泥浆润滑性测试仪
高速搅拌机
精密电动搅拌机及水浴装置
高温高压失水仪
Fra Baidu bibliotek
高温高压动态失水仪
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钻井液主要分类
根据钻井液连续相的相态而划分： 有以水为连续相的水基钻井液（泡沫 除外）、以油为连续相的油基钻井液 和以气体为基本介质（气体可为连续 相或分散相）的三大类流体。
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钻井液基础知识
什么是钻井液？其有什么作用？ 钻井液主要分类及其适用范围 钻井液相关基础知识 钻井液主要性能及其测定 钻井液使用及其调整维护要点
与钻井液有关的基础理论知识
无机化学 有机化学 高分子化学 胶体化学 流体力学 矿物学
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什么是钻井液？
钻进过程中，用液体或气体的连续循环 把孔内的岩屑冲洗或吹洗出来，称为钻孔冲 洗。冲洗用的介质，不论是液体还是气体习 惯上都被叫做冲洗液或钻井液(drilling fluid)。 由于早期的冲洗液多为粘土与水的混合物， 所以冲洗液也被笼统地称做泥浆(mud) ，泥 浆这个术语一直沿用，现在还有不少人把冲 洗液统称为泥浆。
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钻井液的作用
悬浮和携带岩屑及加重剂； 平衡地层压力和井壁侧压力，稳定井壁， 防止井喷、井漏和井塌等事故的发生； 传递水功率，帮助和破碎岩石； 冷却和润滑钻头及钻具； 为井下钻具提供动力； 部分地支承钻柱和套管的重量； 从钻井液中获得所钻地层的地质资料。
冷却、排粉、润滑、支撑
自左至右：清水，普通预水化泥浆，1＃体系钻井液
钻井液主要分类
液态－清水、低固相－无固相、 水基－油基、细分散－粗分散－ 不分散、淡水－盐水等； 气态－空气、天然气； 气液混合态－充气泥浆、泡沫泥 浆等。
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细分散泥浆
细分散泥浆一般指的是含盐量小于1%、含 钙量小于1.2×10-4、不含抑制性高聚物的分散 型泥浆。其组分除黏土、碳酸钠和水外，往往 还加稀释剂和降失水剂，以满足降粘和降失水 的需要。常用的添加剂有铁络盐（主要起稀释 作用，为了降失水，常加入Na-CMC），以及 木质素磺酸盐（一般与煤碱剂配合使用）等。