常用钻井液配方

1、常用钻井液配方常用钻井液配方中原石油工程板块员工学习课件中原石油工程板块员工学习课件钻井液工（技师）钻井液工（技师）中原中原石油勘探局钻井三公司石油勘探局钻井三公司开发人：刘开发人：刘俊俊章章目目 录录一、不分散聚合物体系一、不分散聚合物体系二、分散型聚合物体系二、分散型聚合物体系聚合物磺化体系聚合物磺化体系三、钾基（抑制性）钻井液体系三、钾基（抑制性）钻井液体系常用钻井液配方常用钻井液配方一、不分散聚合物体系一、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聚合物具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物处理的水基钻井液。常用的不分

2、散聚合物处理的水基钻井液。常用的不分散聚合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合离子性聚合物体系、阳离子聚体系、复合离子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。合物体系。1. 不分散聚合物体系特点不分散聚合物体系特点 （1）具有很强的抑制性。通过使用足）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，实现量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被强包被“被包被包”钻屑，在钻屑表面形成一层钻屑，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，以立于地面钻屑基本保持原状而不分散，以

3、立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。高钻速。 （2）具有较强的悬砂、携砂功能。通具有较强的悬砂、携砂功能。通过控制适当的般土，使过控制适当的般土，使聚合物钻井液聚合物钻井液形成形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求满足井眼净化需求。 （3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等等降低滤饼降低滤饼渗透率，能偶获得渗透率，能偶获得良好的滤饼良好的滤饼质量。质量。 （4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打眼粘度小，环空

4、粘度打，有利于，有利于喷射钻井、优化喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。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低密度、低固相、有利于实现近平衡压力力钻井钻井 （6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液抑制性强，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。制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。2.配方配方3.技术技术关键关键 1）加大）加大包被剂包被剂用量用量(17 1/2 井眼井眼平平均均约约3.5千克千克/米，米，12 1/4 井眼约井眼约3.0 kg/m),并采用并

5、采用2种种以上包被剂复配以达互补增效功以上包被剂复配以达互补增效功能能，突然，突然强包被，强包被， 抑制抑制钻屑钻分散钻屑钻分散，防止，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式流式补充到补充到井浆中。井浆中。 2）控制）控制适当的般土含量以获得良好的适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳最佳范范 围围为为3045克克/升）。升）。般土含量的控制以淡水般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时预化般土浆形式需要时直接均匀直接均匀补充道井补充道井浆中。浆中。 3）磺化沥青（）磺化沥青（2%）和）和超细超细碳酸钙碳酸钙

6、（2%）改善）改善和提供聚合物钻井液和提供聚合物钻井液的滤饼的滤饼 质质量量。 4）使用）使用足量的足量的润滑剂润滑剂RH-3(0.5%0.8%)及及防泥包防泥包剂剂RH-4（0.3%0.5%），），降低降低磨阻，防止钻头泥包。磨阻，防止钻头泥包。 5）使用）使用适量适量的的HPAN、双聚铵盐等中双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大大/ 小小分子聚合物分子聚合物的的 最佳比例最佳比例2.53:1）,降低降低滤滤失，有利于形成失，有利于形成优质滤饼优质滤饼。 6）不使用降粘剂）不使用降粘剂。4.推荐推荐性能性能5.使用使用环境环境 主要主要用于解决遇巨厚

7、地址年代较晚的用于解决遇巨厚地址年代较晚的第三系强胶性泥岩地层（粘土矿物以第三系强胶性泥岩地层（粘土矿物以伊利伊利石石为主为主，其次，其次为绿泥石和高岭石及少量伊为绿泥石和高岭石及少量伊利石利石、蒙脱石、蒙脱石混混层层2000以上以上的的地层地层）时所）时所遇到的井眼缩小导致起下钻阻卡严重等复遇到的井眼缩小导致起下钻阻卡严重等复杂问题。杂问题。二、分散型二、分散型聚合物体系聚合物体系聚合物聚合物磺化体系磺化体系 聚合物聚合物磺化钻井液指的是以磺化处理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剂及少量聚合物作为主要处理剂配制配制成而成而成的水基钻井液。成的水基钻井液。1.体系体系特点

8、特点 1）具有良好的高温稳定性，抗具有良好的高温稳定性，抗温可高温可高达达180以上，适用于深井段、超深井以上，适用于深井段、超深井 段段钻钻井。井。 2）使用磺化沥青类页岩抑制剂稳定硬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脆性泥岩、少量高分子聚合物稳定伊伊/ 蒙蒙混混层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。故具层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。故具有一定防塌能力。有一定防塌能力。 3）在进入产层前通过使用磺化沥青及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超细碳酸钙运用屏蔽暂堵保护油层技 术术进进行改造后，具有良好的保护诸层功能行改造后，具有良好的保护诸层功能

9、。 4）可容纳较多的固相，适合配置高密可容纳较多的固相，适合配置高密度的钻井液密度的钻井液密度可高达度可高达2.0克克/厘米厘米3 。 5）含有大量的分散剂，故亚微米固相含有大量的分散剂，故亚微米固相颗粒含量可颗粒含量可达达70%以上以上，对机械钻速有，对机械钻速有 一一定定的影响。的影响。 6）可形成较致密的可形成较致密的高质量滤饼高质量滤饼，护壁，护壁能力强。能力强。2.配方配方3.技术技术关键关键 1）使用少量高分子使用少量高分子聚合物聚合物KPAM(或或PMNK、80A51、SP-2、FA-367等等)作为抑作为抑制剂制剂，增强体系的抑制性，抑制泥页岩层，增强体系的抑制性，抑制泥页岩层

10、层理裂缝水化分散。层理裂缝水化分散。 2）使用磺化使用磺化沥青沥青FT-1填充填充、封堵、涂、封堵、涂敷层理面及微裂缝，巩固井壁，抑制敷层理面及微裂缝，巩固井壁，抑制 泥泥页页岩水化分散。岩水化分散。 3）使用）使用SPNH、SMP抗抗高温降滤失，高温降滤失，同时以获得良好的高温稳定性同时以获得良好的高温稳定性。 4）使用）使用SMT或者或者FCLS控制控制流变性。流变性。 5）使用超细碳酸钙与磺化沥青中大量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的可变形粒子一起遵循三分之一架桥 原理原理降低滤饼渗透率，提高滤饼质量，减少降低滤饼渗透率，提高滤饼质量，减少滤滤液侵入地层液

11、侵入地层，从而，从而起到在起到在泥岩泥岩井段防塌，井段防塌，在砂岩井段防止压差卡钻和保护油气层的在砂岩井段防止压差卡钻和保护油气层的作用。作用。 6）控制）控制pH值值1011,以以利于分散利于分散剂充分发挥其效能。剂充分发挥其效能。 7）控制适当的般土含量，以保证控制适当的般土含量，以保证获得良好的流型和造壁型。获得良好的流型和造壁型。4.推荐推荐性能性能 5.使用使用环境环境 1)可用可用于于超过超过4000米米的深井；井底温度的深井；井底温度达达160200； 2)适用于适用于各种密度的加重钻井液（最高各种密度的加重钻井液（最高密度密度达达2.00克克/厘米厘米3）。）。 3)异常异常压

12、力压力地层。地层。 4)不宜不宜用于钻纯膏用于钻纯膏岩层。岩层。三、钾三、钾基（抑制性）钻井液体系基（抑制性）钻井液体系 该该体系是以聚合物的钾、铵盐及氧化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钾为主处理机配制而成的防塌钻井液。它。它主要是用来对付含有水敏性粘土矿物的易主要是用来对付含有水敏性粘土矿物的易坍塌地层。坍塌地层。 1. 体系体系特点特点 （1）对）对水敏性泥岩、页岩具有较好的防水敏性泥岩、页岩具有较好的防塌效果；塌效果； （2）抑制）抑制泥页岩造浆能力比较强泥页岩造浆能力比较强 （3）对）对储层中的粘土矿物具有稳储层中的粘土矿物具有稳定作用；定作用； （4）

13、分散型）分散型钾基钻井液有较高的钾基钻井液有较高的固相容固相容限度。限度。2.配方配方3.技术技术关键关键 （1）滤液中）滤液中K+浓度浓度应不应不低于低于500毫克毫克/升升，才，才能发挥应有的防塌作用能发挥应有的防塌作用； （2）使用）使用高分子高分子聚合物聚合物KPAM抑制抑制泥页岩泥页岩分分散；散； （3）使用）使用的降滤失剂最好也是各种小分子亮的降滤失剂最好也是各种小分子亮的聚合物钾、铵盐，如的聚合物钾、铵盐，如 K-HPAN、NH4-HPAN、KHAM，这样，这样既可达到降滤失量及降粘切的目的既可达到降滤失量及降粘切的目的，而且而且可增强防塌能力。可增强防塌能力。 （4）由于）由于

14、过多过多的的OH-可以可以分散剥落页岩，分散剥落页岩，影响防塌效果，故应影响防塌效果，故应维持维持pH 值在值在810之之间间。 （5）应）应控制较低控制较低的的API滤失滤失量量（5毫毫升），尤其升），尤其HTHP滤失滤失量不能超过量不能超过 15毫升毫升。 （6）应）应控制好交流性控制好交流性，降低，降低激动压力激动压力，增加增加携岩能力携岩能力，以便，以便维持较低维持较低的反的反速，避速，避免冲刷地层过剧而引起易塌地层剥落。免冲刷地层过剧而引起易塌地层剥落。4.推荐推荐性能性能 5.使用使用环境环境 （1）主要）主要用于水敏性强的易塌页岩用于水敏性强的易塌页岩层。层。 （2）适应温度）适

15、应温度:不分散型不分散型150；分散型；分散型可可达到达到180左右左右。故。故前者前者 用于钻用于钻35004000米米深井用，而后者可用于深井用，而后者可用于钻钻6000米米深深井。井。 （3）不）不分散型较适用于正常压力地层分散型较适用于正常压力地层；分散型分散型可配较高的密度而用可配较高的密度而用 于于异常压力地异常压力地区。区。 （4）对）对硬脆性微裂缝页岩的防坍塌效果硬脆性微裂缝页岩的防坍塌效果不够理想不够理想，应，应辅助沥青类处辅助沥青类处 理理剂才能取得剂才能取得满意效果。满意效果。 （5）可）可使用语造浆较强的粘土及软泥岩使用语造浆较强的粘土及软泥岩层地层层地层，能，能获得较

16、低的固相获得较低的固相 含量含量，较小的，较小的钻井液密度，有利于提供钻速。钻井液密度，有利于提供钻速。 （6）该）该体系主要用于钻那些不允许使用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。沥青类防塌剂的易坍塌泥页岩地层。钻井液性能钻井液性能1、剪切、剪切稀释稀释性：性： 表观粘度表观粘度随剪切速率增大而降低的特随剪切速率增大而降低的特性性。原因是，环形原因是，环形空间空间：低，低， a大大，有利于携，有利于携带钻带钻屑；钻头屑；钻头水眼水眼： 大，大， a小小，有利于，有利于水力破水力破岩岩 。2、清水应用领域：、清水应用领域： 在在稳定性很好且不漏失的岩石中钻进，稳定性很好

17、且不漏失的岩石中钻进，不用不用钻井液而钻井液而用清水作为钻井液；用清水作为钻井液； 在在一些漏失严重地层中一些漏失严重地层中，当，当地表水源非常丰地表水源非常丰富时富时，用，用清水顶漏钻进清水顶漏钻进，这，这对用对用其它钻井液其它钻井液来说来说是不可能的；是不可能的； 在在一些富含粘土的地层中钻井一些富含粘土的地层中钻井，清水，清水水化井水化井壁地层而形成自然造浆壁地层而形成自然造浆，若，若井深不大井深不大，钻井，钻井期间期间不会明显垮孔，则用清水自然造浆是最为经济有不会明显垮孔，则用清水自然造浆是最为经济有效的措施。效的措施。 3、化学、化学溶液钻井液是无粘土钻井液的主体类溶液钻井液是无粘土

18、钻井液的主体类型，它是由无机盐和不同种类的聚型，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降滤失特性。无机盐起的作用是：无机盐起的作用是： 与与有机聚合物进行适度交联，以提高溶液的有机聚合物进行适度交联，以提高溶液的粘度，降低溶液粘度，降低溶液的滤失量的滤失量； 调节调节溶液的矿化度，以平衡地层的化学活度，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；抑制地层的膨胀分散或破碎坍塌； 调节调节溶液溶液的的pH值值。聚合物起的作用是：聚合物起的作用是： 增增粘或增稠。聚合物的分子量愈大，粘或增稠。聚合

19、物的分子量愈大，则溶液的粘度愈高。则溶液的粘度愈高。 降滤失。聚合物通过与降滤失。聚合物通过与无机盐的适度无机盐的适度交联可降低溶液的滤失量。交联可降低溶液的滤失量。 为降滤失常加入中小为降滤失常加入中小分子的聚合物，分子的聚合物，如如CMC，HPAN等。等。 絮凝作用絮凝作用。聚合物如聚丙烯酰胺等对。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液在使用过程中能维持无固相或尽量低的固相含量。固相含量。 防防塌作用塌作用。聚合物。聚合物与无机盐一起与无机盐一起，通，通过过多点吸附架桥多点吸附架桥，化学，化学活度平衡等在孔壁活度平衡等在孔壁上成上成膜而对孔壁起抑制防塌作用。膜而对孔壁起抑制防塌作用。 润滑润滑作用作用。聚合物如。聚合物如LG植物胶植物胶都有一定的润都有一定的润滑及减阻作用滑及减阻作用，