钻井液的组成和分类[知识应用]

1、1骄阳书苑 钻井液的作用：钻井液的作用： 1 1、清洗井底，携带和悬浮岩屑；、清洗井底，携带和悬浮岩屑； 2 2 、保护井壁；、保护井壁； 3 3 、冷却和润滑钻头及钻柱；、冷却和润滑钻头及钻柱； 4 4 、平衡地层压力；、平衡地层压力； 5 5 、协助破碎岩石；、协助破碎岩石； 6 6 、保护油气层。、保护油气层。 2骄阳书苑 (1)(1)液相液相：液相是钻井液的连续相，可以是水或油。：液相是钻井液的连续相，可以是水或油。 (2)(2)活性固相活性固相：包括人为加入的商业膨润土、地层进入：包括人为加入的商业膨润土、地层进入 的造浆粘土和有机膨润土的造浆粘土和有机膨润土( (油基钻井液用油基钻

2、井液用) )。 (3)(3)惰性固相惰性固相：惰性固相是钻屑和加重材料。：惰性固相是钻屑和加重材料。 (4)(4)各种钻井液添加剂各种钻井液添加剂：根据使用要求，可以利用不同：根据使用要求，可以利用不同 类型的添加剂配制性能各异的钻井液，并可对钻井类型的添加剂配制性能各异的钻井液，并可对钻井 液性能进行调整。添加剂实际上是用于调节活性固液性能进行调整。添加剂实际上是用于调节活性固 相在钻井液中的分散状态，从而达到调整钻井液性相在钻井液中的分散状态，从而达到调整钻井液性 能的目的。能的目的。 一、钻井液的组成一、钻井液的组成 3骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 水基水基 钻井液钻井液

3、油基油基 钻井液钻井液 气基气基 钻井流体钻井流体 泡沫钻井液泡沫钻井液 （以气为主）（以气为主） 充气钻井液充气钻井液 （以液为主）（以液为主） 空气空气/ / 氮气氮气 天然气天然气 液基液基 钻井液钻井液 气气/ /液混合基钻井液液混合基钻井液 合成基合成基 钻井液钻井液 4骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 水基泥浆：固相颗粒悬浮在水基泥浆：固相颗粒悬浮在水中或盐水水中或盐水中，油可以中，油可以 乳化到水中，此时，水是连续相。乳化到水中，此时，水是连续相。( (膨润土膨润土+ +水水+ +化化 学处理剂学处理剂+ +加重材料钻屑加重材料钻屑) ) 油基泥浆：固相颗粒悬浮在油中，

4、水或盐水乳化在油基泥浆：固相颗粒悬浮在油中，水或盐水乳化在 油中，即油是连续相。油中，即油是连续相。 ( (柴油柴油+ +沥青沥青/ /有机土有机土+ +处理剂处理剂) ) 气体：用高速气体或天然气清除钻屑气体：用高速气体或天然气清除钻屑 5骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 水基钻井液组成水基钻井液组成: 基本组成基本组成: 水水+膨润土膨润土+处理剂处理剂 高密度组成高密度组成: 水水+膨润土膨润土+处理剂处理剂+加重材料加重材料 实际成分实际成分:水水+膨润土膨润土+处理剂处理剂+加重材料加重材料+油油+钻屑钻屑 处理剂处理剂 粘土粘土 水水 6骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井

5、液的分类 水基钻井液组成水基钻井液组成: 基本组成基本组成: 水水+膨润土膨润土+处理剂处理剂 高密度组成高密度组成: 水水+膨润土膨润土+处理剂处理剂+加重材料加重材料 实际成分实际成分:水水+膨润土膨润土+处理剂处理剂+加重材料加重材料+油油+钻屑钻屑 处理剂处理剂 粘土粘土 水水 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 7骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 油基钻井液组成油基钻井液组成 基本组成基本组成: 柴油柴油+水水+沥青沥青/有机土有机土+处理剂处理剂+加重剂加重剂 固相颗粒悬浮在油中，水或盐水乳化在油中，油是固相颗粒悬浮在油中，水或盐水乳化在油中，油是 连续相。连续相。 油基钻

6、井液是一种以油为外相，水为内相油基钻井液是一种以油为外相，水为内相, ,并添加适并添加适 量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定 乳状液体系。通过调节油水比以及其他处理剂来满足不同乳状液体系。通过调节油水比以及其他处理剂来满足不同 地层的性能要求。地层的性能要求。 8骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 气基钻井液组成气基钻井液组成 直接用空气、天然气、氮气作钻井液。直接用空气、天然气、氮气作钻井液。 9骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 不分散体系不分散体系 分散体系分散体系 钙处理体系钙处理体系 聚合物体系聚合物体

7、系 低固相体系低固相体系 饱和盐水体系饱和盐水体系 完井修井液体系完井修井液体系 油基钻井液体系油基钻井液体系 空气、雾、泡沫和气体体系空气、雾、泡沫和气体体系 10骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 分散钻井液分散钻井液(dispersed Drilling Fluids) (dispersed Drilling Fluids) 定义：用淡水、膨润土和各种对粘土与钻屑起分定义：用淡水、膨润土和各种对粘土与钻屑起分 散作用的处理剂配置而成的水基钻井液散作用的处理剂配置而成的水基钻井液 特点：特点： 1)1)可容纳较多的固相，适合于配置较高密度的钻可容纳较多的固相，适合于配置较高密度的钻

8、 井液井液 2)2)容易在井壁上形成较致密的泥饼，失水较低容易在井壁上形成较致密的泥饼，失水较低 3)3)某些分散钻井液具有较强的抗温能力，适合于某些分散钻井液具有较强的抗温能力，适合于 深井和超深井使用。深井和超深井使用。 11骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 钙处理钻井液钙处理钻井液(Calcium treated drilling fluids) (Calcium treated drilling fluids) 定义：体系中同时含有一定浓度的定义：体系中同时含有一定浓度的CaCa2+ 2+和分散剂 和分散剂 特点：特点： 1)1)抗盐、钙污染的能力强抗盐、钙污染的能力强 2)

9、2)抑制粘土的水化分散作用，控制页岩坍塌和井抑制粘土的水化分散作用，控制页岩坍塌和井 径扩大，减少对有气层的损害径扩大，减少对有气层的损害 (由于粘土颗粒表面通常带有负电荷，因而能吸附水分子和各种水由于粘土颗粒表面通常带有负电荷，因而能吸附水分子和各种水 化离子，使粘土颗粒表面形成一层具有一定厚度的水化膜，这种化离子，使粘土颗粒表面形成一层具有一定厚度的水化膜，这种 现象称为粘土的水化作用。现象称为粘土的水化作用。) 12骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 盐水钻井液盐水钻井液(saltwater drilling fluid) (saltwater drilling fluid) 定

10、义：用盐水或海水配置而成。含盐量从定义：用盐水或海水配置而成。含盐量从1 1（ClCl- - 质量浓度为质量浓度为6000mg/l)6000mg/l)直至饱和直至饱和(Cl(Cl - -质量浓度为 质量浓度为 189,000mg/l)189,000mg/l)之前。之前。 特点特点: : 对粘土水化有较强的抑制作用对粘土水化有较强的抑制作用 13骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 饱和盐水钻井液饱和盐水钻井液(Saturated saltwater muds) (Saturated saltwater muds) 定义：钻井液中定义：钻井液中 NaClNaCl的含量达到饱和的钻井液体的含

11、量达到饱和的钻井液体 系。系。 特点：特点： 用于钻进大段岩层和和复杂的盐膏层用于钻进大段岩层和和复杂的盐膏层 14骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 聚合物钻井液聚合物钻井液(Polymer drilling fluid) (Polymer drilling fluid) v定义：以某些具有絮凝和包被作用的高分子聚合物定义：以某些具有絮凝和包被作用的高分子聚合物 作为主处理剂的水基钻井液体系。作为主处理剂的水基钻井液体系。 v特点：各种固相颗粒可以保持在较粗的范围内特点：各种固相颗粒可以保持在较粗的范围内 钻钻 屑不易分散成细微颗粒屑不易分散成细微颗粒 v优点：钻井液密度和固相含量低

12、，钻速高，地层损优点：钻井液密度和固相含量低，钻速高，地层损 害小害小 剪切稀释特性强剪切稀释特性强 聚合物处理剂有较强底包被聚合物处理剂有较强底包被 和抑制分散的作用，有利于保持井壁稳定的作用。和抑制分散的作用，有利于保持井壁稳定的作用。 15骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 钾基聚合物钻井液钾基聚合物钻井液 定义：以各种聚合物的钾（或铵、钙）盐和定义：以各种聚合物的钾（或铵、钙）盐和KClKCl为为 主处理剂的防塌钻井液体系主处理剂的防塌钻井液体系 特点：特点： 1)1)在各种无机盐中，以在各种无机盐中，以KClKCl抑制粘土水化分散的抑制粘土水化分散的 效果最好。聚合物侧存在使

13、该钻井液体系具有聚合效果最好。聚合物侧存在使该钻井液体系具有聚合 物钻井液的各种优良特性。物钻井液的各种优良特性。 2)2)在钻遇泥页岩地层时，具有理想的防塌效果。在钻遇泥页岩地层时，具有理想的防塌效果。 16骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 油基钻井液油基钻井液(oil base muds)(oil base muds) 定义：以油作为连续相的钻井液为油基钻井液。定义：以油作为连续相的钻井液为油基钻井液。 油水比在（油水比在（50508080）: (50: (5020)20)油包水乳化钻井液。油包水乳化钻井液。 特点特点: : 1)1)抗高温抗高温 2)2)有很强的抑制性有很强的抑

14、制性 3)3)有很强的抗盐、钙的污染能力有很强的抗盐、钙的污染能力 4)4)润滑性好润滑性好 5)5)能有效地减轻对油气层地伤害能有效地减轻对油气层地伤害 17骄阳书苑 二、钻井液的分类二、钻井液的分类 合成基钻井液合成基钻井液 定义：以合成地有机化合物作为连续相，盐水作定义：以合成地有机化合物作为连续相，盐水作 为分散相，并含有乳化剂、降滤失剂、流型改进剂的为分散相，并含有乳化剂、降滤失剂、流型改进剂的 一类新型钻井液。一类新型钻井液。 特点：特点： 使用无毒并且能够生物降解的非水溶性的有机物使用无毒并且能够生物降解的非水溶性的有机物 取代了油基钻井液中柴油，该钻井液不仅保持了油基取代了油基钻井液中柴油，该钻井液不仅保持了油基 钻井液的优良特性，而且