常用钻井液完井液技术

常用钻井液完井液技术第一页，共九十五页，2022年，8月28日常用钻井液完井液技术第一部分钻井液完井液概述第二部分常用钻井液体系介绍第三部分钻井液常遇的污染及处理第四部分复杂情况预防及钻井液处理第二页，共九十五页，2022年，8月28日第一部分钻井液完井液概论一、钻井液完井液的概念二、钻井液的类型三、钻井液的组成四、钻井液常规性能五、钻井液技术的发展概况第三页，共九十五页，2022年，8月28日

第一部分钻井液完井液概述一、钻井液完井液的概念

(一)、钻井液

钻井液（Dri11ingF1uid）是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。钻井液又称做钻井泥浆（DrillingMud），或简称为泥浆（Mud）。钻井液最基本的功用有以下几点：

1．携带和悬浮岩屑

2．稳定井壁和平衡地层压力

3．冷却和润滑钻头、钻具

4．传递水动力

5.保护油层和保护环境第四页，共九十五页，2022年，8月28日（二）、完井液

新井从钻开油气层到正式投产前用于井眼的流体称为完井液（CompletionFluid）。从广义上讲，在作业期间任何接触生产层的流体都称为完井液，在实际生产过程中，通常将试油以前所用的接触油气层的外来液体称为完井液。完井液的主要作用是：控制地层压力、减少对油层渗透率的危害、保持井眼稳定、将固相颗粒输送到地面、防腐蚀等。同时完井液要与油层性质相适应，还要防止乳状液和难溶盐的生成。第五页，共九十五页，2022年，8月28日二、钻井液的类型

按其密度大小,可分为非加重钻井液和加重钻井液。按与粘土水化作用的强弱,可分为非抑制性钻井液和抑制性钻井液。按其固相含量的不同，可分为低固相钻井液和无固相钻井液。按其流体介质的不同，可分为水基钻井液、油基钻井液和气体型钻井流体等三种类型。后来又出现了一类合成基钻井液。第六页，共九十五页，2022年，8月28日钻井液类型1、分散钻井液2、钙处理钻井液3、盐水钻井液4、饱和盐水钻井液5、聚合物钻井液6、钾基聚合物钻井液7、油基钻井液8、合成基钻井液9、气体型钻井流体10、保护油气层的钻井液第七页，共九十五页，2022年，8月28日

钻井液的体系分类没有严格的规定，多以其主要处理剂的名称命名。如“钾盐聚合物钻井液”、“阳离子聚合物钻井液”、“两性离子钻井液”等名称，实际都可以归类于“聚合物泥浆”类。同时由于钻井液中含有悬浮体颗粒，胶体颗粒，离子颗粒，在钻井过程中这些不同状态的颗粒会随地层的特性而改变，更会受人为加入处理剂的特性而改变。所以说对体系的分类方法应辩证的分析。体系是服从于地下安全需要的，体系名称是代表着一种主要矛盾方面的倾向。必要时应及时调整“体系”以适应井下情况。第八页，共九十五页，2022年，8月28日三、钻井液的组成水：淡水海水咸水饱和盐水土：主要使用钠基膨润土，特殊情况使用有机土和抗盐土化学处理剂：

无机盐:如Na2CO3、KCl、NaCl等

化学产品：高分子聚合物类、纤维素类、褐煤类、淀粉类加重材料：重晶石、石灰石、钛铁矿粉、液体加重剂油：可增泥浆润滑性，降滤失量，在油基泥浆中作为连续相气体：一般在气体钻井液中使用。第九页，共九十五页，2022年，8月28日四、钻井液常规性能

按照API推荐的钻井液性能测试标准，钻井液常规性能包括：1、钻井液密度。2、钻井液漏斗粘度。3、钻井液塑性粘度。4、钻井液动切力。5、钻井液静切力。6、钻井液API滤失量。

第十页，共九十五页，2022年，8月28日7、钻井液HTHP滤失量。8、钻井液pH值。9、钻井液碱度。10、钻井液含砂量。11、钻井液固相含量。12、钻井液膨润土含量。13、钻井液滤液中各种离子的浓度等。

第十一页，共九十五页，2022年，8月28日五、钻井液技术的发展概况1914～1916年，清水作为旋转钻井的洗井介质，即开始使用“泥浆”。从20～60年代，以分散型水基钻井液为主要类型的阶段 细分散体系向粗分散体系的转变，同时出现了早期使用的油基泥浆。其中有代表性的技术措施包括：（1）1921～1922年，重晶石和氧化铁粉开始用作加重材料；（2）1926年，开始使用膨润土作为悬浮剂；第十二页，共九十五页，2022年，8月28日（3）1930年，研制出最早的泥浆处理剂—丹宁酸钠；

（4）1931～1937年，研制出泥浆测量仪器；

（5）1944～1945年，Na-CMC（钠羧甲基纤维素）降滤失剂；

（6）1955年，FCLS（铁铬木质素磺酸盐）作为稀释剂，开始应用于钻井液中；

（7）从60年代开始，石灰钻井液、石膏钻井液和氯化钙钻井液等粗分散体系开始广泛使用。

第十三页，共九十五页，2022年，8月28日20世纪70-80年代，以聚合物不分散钻井液为主要类型的阶段聚合物钻井液的出现标志着钻井液工艺技术进入了科学发展阶段。主要有以下类型：

（1）部分水解聚丙烯酰胺体系；

（2）氯化钾聚合物钻井液体系；

（3）羟乙基纤维素体系；

（4）聚磺钻井液第十四页，共九十五页，2022年，8月28日在此期间，油基钻井液也有了进一步的发展：

在50年代柴油为基油的油基钻井液基础上，

70年代—发展了低胶质油包水乳化钻井液，

80年代—低毒油包水乳化钻井液。

在抗高温深井钻井液方面：

研制出三磺处理剂（国内）、以Resinex为代表的抗高温处理剂（国外），使深井钻井液技术取得了很大进展。

第十五页，共九十五页，2022年，8月28日20世纪90年代以来，

（1）聚合物、聚磺钻井液进一步发展

（两性离子、阳离子聚合物等）

（2）MMH钻井液

（3）合成基钻井液

（4）聚合醇钻井液

（5）甲酸盐（有机）钻井液

（6）仿油基钻井液（MEG等）

（6）硅酸盐钻井液

（7）气体型钻井流体第十六页，共九十五页，2022年，8月28日第二部分

常用钻井液体系介绍

一、低固相聚合物钻井液二、聚磺钻井液三、氯化钾聚磺钻井液四、饱和盐水钻井液五、石膏钻井液六、正电胶钻井液七、油包水乳化钻井液第十七页，共九十五页，2022年，8月28日一、低固相聚合物钻井液体系适用范围：用于钻进层理裂隙不发育的易膨胀、强分散或不易膨胀、强分散、软的砂岩与泥岩互层；已下技术套管的低压储层等。

第十八页，共九十五页，2022年，8月28日1、阴离子聚合物钻井液

基本组成：多元乙烯基共聚物类、水解聚丙烯腈、部分水解聚丙烯酰胺等特点：高分子量聚合物包被粘土或钻屑，并提供钻井液所需粘度、切力；中分子量和低分子量聚合物用于控制滤失量并控制粘度、切力。典型配方：膨润土浆+0.10.3%KPAM+0.40.5%NPAN第十九页，共九十五页，2022年，8月28日2、阳离子聚合物钻井液

基本组成：高分子量与低分子量阳离子聚合物，以及淀粉等特点：阳离子聚合物具有极强的稳定页岩的能力，即强吸附、强抑制性；配合使用淀粉类处理剂调整滤失造壁性。典型配方：膨润土浆+0.4%SP-2（阳离子聚合物）+0.4%CSW-1（低分子量有机阳离子）+1%改性淀粉第二十页，共九十五页，2022年，8月28日3、两性离子聚合物钻井液

基本组成：高分子量和低分子量两性离子聚合物，有时配合加入阴离子聚合物特点：利用聚合物中的阳离子基团增强体系的抑制性，同时大量的阴离子、非离子基团使体系保持稳定。两性离子聚合物与各种处理剂具有很好的相容性。典型配方：膨润土浆+0.10.3%FA-367+0.050.2%XY-27+13%磺化沥青类产品第二十一页，共九十五页，2022年，8月28日二、聚磺钻井液体系

基本组成：高分子量聚合物（包括阴、阳、两性离子聚合物）、中分子量聚合物降滤失剂、磺化酚醛树脂类产品和沥青类产品等。特点：具有很强的抑制性、良好的造壁性、封堵能力、流变性和热稳定性，以及低的HTHP滤失量。第二十二页，共九十五页，2022年，8月28日聚磺钻井液体系

典型配方：（1）阴离子聚合物钻井液+12%SMP-1+12%SMC（或24%SPNH等）+24%磺化沥青类产品（2）阳离子聚合物钻井液+24%SPNH+12%FT-1（3）两性离子聚合物钻井液+23%磺化酚醛树脂类产品+13%磺化沥青类产品（4）钾胺基聚合物钻井液+25%磺化酚醛树脂类产品+12%磺化沥青类产品适用范围：深井与超深井段；层理裂隙发育的泥页岩、岩浆岩、砂岩、煤层等。第二十三页，共九十五页，2022年，8月28日三、氯化钾聚磺钻井液

基本组成：KCl、聚合物、降粘剂、磺化酚醛树脂类产品、磺化沥青类产品等。特点：利用KCl中钾离子和聚合物的协同作用，可有效抑制蒙皂石或伊蒙无序间层矿物水化膨胀，防止地层坍塌。适用范围：蒙皂石或伊蒙无序间层矿物含量高的强水敏易坍塌地层。第二十四页，共九十五页，2022年，8月28日氯化钾聚磺钻井液

典型配方：（1）、KCl聚磺钻井液：膨润土浆+0.51%PAC-141+0.51%SK系列产品+37%KCl（或2%硅酸钾，0.2%磷酸钾，0.5%醋酸钾）+13%SMP+12%PSC+35%磺化沥青类产品+0.10.5%KOH（2）、KCl两性离子聚磺钻井液：膨润土浆+0.10.2%SK-2+0.51%SK-3+0.51%XY-27+5%SMP+1%SPNH+35%磺化沥青类产品+10%KCl+KOH（调pH值）（3）、KCl阳离子聚磺钻井液：膨润土浆+0.3%PHP+0.3%CPA+0.5%HPAN+0.81.2%阳离子聚合物+0.40.6%低粘CMC+0.8%FT-1+0.81.2%SLSP+0.40.6%Span-80+24%KCl+24%超细CaCO3第二十五页，共九十五页，2022年，8月28日四、饱和盐水钻井液

基本组成：NaCl等无机盐、抗盐的降粘剂与降滤失剂、磺化酚醛树脂类产品、磺化沥青类产品、改性淀粉、盐抑制剂等特点：可有效地抑制盐的溶解和封堵层理裂隙，防止含盐膏地层井径扩大与井壁坍塌所引起的各种井下复杂情况与事故，并可提高固井质量。适用范围：大段含盐膏地层第二十六页，共九十五页，2022年，8月28日饱和盐水钻井液

典型配方：（1）、膨润土浆+22.5%改性淀粉+11.5%CMC+盐至饱和（2）、饱和盐水聚磺钻井液：膨润土浆+22.5%改性淀粉+22.5%磺化酚醛树脂类产品+0.20.4%KPAM（或CPA、MAN-101、SK等）+1.52%磺化沥青类产品+1.52%SMC+0.30.4%盐抑制剂+0.5%润滑剂+0.30.5%NaOH+盐至饱和（有时根据需要，加入适量SMT、FCLS及改性石棉等（3）、饱和盐水两性离子聚磺钻井液：膨润土浆（膨润土含量5060g/l）+0.10.2%JT-888+1%SDX+0.5%CMC+0.4%NaOH+盐至饱和+重晶石至所需密度第二十七页，共九十五页，2022年，8月28日五、石膏钻井液

基本组成：石膏、SMC、SMP、SMT、FCLS等特点：利用同离子效应，通过加入石膏来抑制地层中石膏的溶解典型配方：膨润土浆+1.21.8%FCLS+0.30.4%CMC+1.22%CaSO4∙2H2O+0.20.5%NaOH+重晶石至所需密度使用范围：用于钻进大段石膏层第二十八页，共九十五页，2022年，8月28日六、正电胶钻井液

基本组成：膨润土、混合金属层状氢氧化物（MMH）、降滤失剂、降粘剂特点：MMH能提供独特的流变性能，并具有很强的抑制地层水化分散的能力；需配合使用不破坏MMH—粘土复合体结构的降滤失剂控制滤失量。第二十九页，共九十五页，2022年，8月28日正电胶钻井液

典型配方：膨润土浆+0.050.1%MMH+0.5%（低粘）CMC或改性淀粉+0.5%NPAN+0.5%润滑剂适用范围：层理裂隙发育的地层，胶结差的砾石层等第三十页，共九十五页，2022年，8月28日七、油包水乳化钻井液

基本组成：柴油、有机土、乳化剂、辅乳化剂、氯化钙、水等特点：能有效抑制泥页岩水化膨胀与盐膏的溶解，具有良好的润滑性和热稳定性。适用范围：高难度深井、超深井、水平井、大位移井，水基钻井液难以对付的强水敏性泥页岩地层、大段含盐膏地层等。第三十一页，共九十五页，2022年，8月28日油包水乳化钻井液

典型配方：750920l/m3柴油（010号）+80250l/m3CaCl2水溶液（CaCl2浓度500g/l）+2035kg/m3油酸+2040kg/m3环烷酸酰胺+2025kg/m3烷基苯磺酸钙+2030kg/m3有机土+1550kg/m3CaO+重晶石第三十二页，共九十五页，2022年，8月28日第三部分

钻井液常遇的污染及处理

一、粘土侵与处理二、钙、镁污染和处理三、水泥-石灰污染和处理四、盐侵和处理五、硫化氢（H2S）污染的处理六、油气侵与处理第三十三页，共九十五页，2022年，8月28日一、粘土侵与处理产生的原因钻遇易造浆地层；钻井液抑制性差；固控效果差；处理不及时，致使钻井液粘土含量超过容量限，致性能恶化。粘土侵后的现象钻井液密度升高；粘切急剧上升；钻井液流动困难，甚至失去流动性；严重时引起缩径，起钻拔活塞。第三十四页，共九十五页，2022年，8月28日粘土侵与处理

预防与处理a、首先了解地层特点，搞好钻井液设计，选用抑制性强的处理剂，抑制地层造浆。b、选用合适的大分子包被絮凝剂，将粘土颗粒通过絮凝沉除掉。c、使用好固控设备，四级固控应连续运转。d、钻井液要及时维护，根据钻井进尺，及时补充清水或胶液。e、发生粘土侵后可采取置换部分钻井液的方法处理，同时也可以加入适量稀释剂进行处理。另外要分析原因，是处理剂的问题要更换处理剂，是固控设备的问题，要予以整改。第三十五页，共九十五页，2022年，8月28日二、钙、镁污染和处理

污染的来源a、配浆水：地下和地面的水可以CaSO4、CaCL2、MgSO4、MgCL2和MgCO3的形式含有大量的Ca2+和Mg2+。b、海水中除主要含有食盐NaCL以外还含有一定含量的MgCL2。c、含无水石膏（CaSO4）和有水石膏（又称生石膏CaSO4.2H2O或CaSO4.1/2H2O）的地层。它们的厚度因地区不同在几米至几百米的范围内变化。另外，经常有或薄或厚的石膏层与含盐地层间互共存。第三十六页，共九十五页，2022年，8月28日钙、镁污染和处理

钙、镁侵钻井液性能的变化总的来说钙、镁侵会造成流变参数和滤失量升高，钻井液性能变化的幅度根据具体情况随污染物的浓度、钻井液固相含量及化学成分，以及钻井液原来的性能而变化。a、配浆水中有钙和镁会抑制膨润土的水化，导致膨润土造浆率下降，配出的浆PV和YP较低，滤失量FL较高。b、海水或地下水中含有的Mg2+会使钻井液的PV、YP和FL升高的同时使PH值降低，因为Mg2+会与OH-结合生成Mg（OH）2沉淀。

Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓第三十七页，共九十五页，2022年，8月28日钙、镁污染和处理

处理：（1）配浆水中的钙通常用纯碱来处理（1.0mg/L的Ca2+用0.000931lb/bbl或0.00266kg/m3Na2CO3处理）。

Ca2++Na2CO3→CaCO3↓+2Na+

钻井液滤液中钙的溶解度随钻井液PH值和烧碱含量的变化而变化，通常是PH值和烧碱含量越高，钙的溶解度越低。第三十八页，共九十五页，2022年，8月28日钙、镁污染和处理（2）石膏对钻井液的污染在浓度低的情况下可用加纯碱以及一些降粘剂如FCLS、NH4-HPAN、XY-27或HmK等处理（1.0mg/L的Ca2+用0.000931lb/bbl或0.00266kg/m3Na2CO3处理）。

CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4

如大段石膏层造成浓度较高的污染则应按小型试验数据加入降粘剂和降滤失剂,将钻井液转化为钙基钻井液。第三十九页，共九十五页，2022年，8月28日钙、镁污染和处理（3）镁污染的处理

a、使用海水钻井液时，镁可用烧碱处理，当PH＞10.5时，大部分镁离子可以生成Mg(OH)2沉淀而被除去（1.0mg/L的Mg2+用0.00116lb/bbl或0.0046kg/m3NaOH处理）。

Mg2++2NaOH→Mg(OH)2↓+2Na+b、当遇到严重镁污染时，持续加入NaOH会使粘度升高。这种情况下钻井液可根据小型试验用烧碱结合降粘剂和降滤失剂处理，使其转化为石膏钻井液。第四十页，共九十五页，2022年，8月28日三、水泥-石灰污染和处理

1、污染物来源当钻井液在注水泥作业时直接与水泥浆接触或用其钻水泥塞时都会发生水泥侵。水泥浆造成的污染要比凝固的水泥严重。水泥含有一系列含钙络合物。所有这些络合物与水反应都会生成氢氧化钙Ca(OH)2。100lb（45.4kg）水泥会产生出79lb（36kg）石灰。第四十一页，共九十五页，2022年，8月28日水泥-石灰污染和处理2、钻井液性能的变化石灰侵会造成流变性、滤失量和PH值升高。对石灰污染的处理指两个方面：一方面要降低PH值，另一方面要降低钙离子浓度，因为水泥侵的钻井液在1200C（2500F）以上会发生固化现象。第四十二页，共九十五页，2022年，8月28日水泥-石灰污染和处理3、处理a、避免水泥侵的最简单方法是用清水钻水泥塞或用钻井液钻水泥塞时，把污染的那段钻井液放掉。b、加小苏打处理（1.0mg/L的Ca2+用0.00074lb/bbl或0.0021kg/m3NaHCO3处理）。

NaHCO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+NaOH+H2O

用小苏打与石灰反应只中和了石灰的氢氧根的一半,另一半转化成了NaOH。因此使用小苏打处理石灰侵会使PH值升高，这在温度较高的情况下（＞1200C或2500F）会造成钻井液固化。第四十三页，共九十五页，2022年，8月28日水泥-石灰污染和处理c、使用一些有机酸，如褐煤、单宁酸、腐殖酸或FCLS粉结合一些降滤失剂处理石灰污染会使PH值得到有效控制，这样就使石灰侵钻井液转化成石灰基钻井液。这样得到的石灰基钻井液可以有效地抑制粘土和页岩水化，并可在钙侵地层正常工作。需注意的问题是：不建议使用纯碱来处理水泥侵，因为这样石灰所含的氢氧根会全部转化成氢氧化钠，它会使PH值剧烈升高从而冒钻井液固化的危险。

Na2CO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+2NaOH第四十四页，共九十五页，2022年，8月28日水泥-石灰污染和处理d、应在钻井液中保留100～200mg/L（硬度测试法测出的）过剩Ca2+，这样在遇到碳酸根-碳酸氢根污染时可自动改善钻井液的性能。可使用以下公式估算钻井液中的过剩石灰含量：过剩石灰含量，kg/m3=0.74(Pm-Fw.Pf)式中Pm---钻井液酚酞碱度；

Pf---滤液酚酞碱度；

Fw---固相含量测定仪测得的钻井液含水分数。第四十五页，共九十五页，2022年，8月28日四、盐侵和处理

1、盐侵来源盐侵可来自地下盐水层、岩盐层和盐丘、蒸发岩层或配浆水。造成盐侵的主要成分是食盐（NaCL），但也包括数量不等的氯化钾（KCL）、氯化镁（MgCL2）和氯化钙（CaCL2）。第四十六页，共九十五页，2022年，8月28日盐侵和处理2、盐侵后钻井液性能的变化钻井液含有低浓度的盐会造成流变参数和滤失量升高，然而盐浓度很高并伴有Ca2+和Mg2+时，会抑制膨润土水化和导致钻井液絮凝，表现为流变参数下降，滤失量大幅度升高；并且PH值会明显降低，这是因为伴随盐侵会有大量的Mg2+侵入，生成了Mg(OH)2沉淀,使氢氧根减少。第四十七页，共九十五页，2022年，8月28日盐侵和处理3、处理a、将盐侵钻井液加淡水稀释的同时加入一些聚合物和一些有机分散剂（解絮凝剂）来缓解粘度的下降。这种方法只适用于盐侵浓度不高的情况，因为加淡水的数量是受到粘度和密度降低的限制的。b、当有大量的盐侵时，有效的处理办法是加入大量的分散剂（解絮凝剂）（如SMT、FCLS或无铬木质素磺酸盐）和降滤失剂（如SMP、SPNH、PAC、淀粉类衍生物）以及胶凝剂（如MMH或XC），将钻井液转化为盐水钻井液体系。第四十八页，共九十五页，2022年，8月28日盐侵和处理c、在海水或某些地层水中会含有相当数量的MgCL2，它们与NaCL共存，这时应持续加入NaOH，以保持PH值。另外，加入NaOH还可以调控钻井液滤液中钙的溶解度。d、在一些地区，石膏层经常与岩盐层、盐水层交互存在。钻井液中钙离子的溶解度会随盐溶解度的升高而升高。这时，应加入纯碱以除去钙离子，同时应配合加入一定数量的烧碱，以控制钙离子浓度，因为钙离子的溶解度同时受滤液中食盐和PH值的影响。e、在处理盐侵时，所有粉状的化学添加剂应先用淡水配成溶液，以使其预水化和预溶解。第四十九页，共九十五页，2022年，8月28日五、硫化氢（H2S）污染的处理

1、硫化氢（H2S）的危害硫化氢H2S对人体有剧毒，对金属设备有很强的腐蚀性。空气中微量的硫化氢在几分钟内就会对操作人员造成致命的后果。尽管硫化氢会使钻井液性能受到破坏，与之比较起来，至关重要的是人身安全和劳动保护的重大问题。

2、污染物来源地下含硫化氢气的地层会造成严重的硫化氢污染，而一些化学添加剂（如一些磺酸盐）会造成浓度轻微的污染。第五十页，共九十五页，2022年，8月28日硫化氢（H2S）污染的处理3、处理a、作为预防和辅助措施，加入烧碱或石灰将钻井液的PH值维持在高于10。b、加入碱式碳酸锌Zn(OH)2.ZnCO3(1.0mg/L硫化氢H2S使用0.002lb/bbl或0.00572kg/m3碱式碳酸锌Zn(OH)2.ZnCO3)。

3Zn(OH)2.ZnCO3+4H2S→4ZnS+CO2+7H2Oc、为了取得更好的效果，以上两种方法应同时采用。如果已预测到一个含硫化氢的地层，以上两种措施作为预防应提前进行。第五十一页，共九十五页，2022年，8月28日硫化氢（H2S）污染的处理d、加入海绵铁Fe3O4。当PH＞7时：Fe3O4+4H2S→3FeS↓+4H2O+S↓FeS+S→FeS2↓

当PH＜7时：Fe3O4+6H2S→3FeS2↓+4H2O+2H2↑

加入海绵铁Fe3O4的量为3%～12%。当PH＜7时效果较好，而PH=8～12时，除硫效果只有20%～35%。第五十二页，共九十五页，2022年，8月28日六、油气侵与处理

1、油气侵的原因a、钻开油气层。b、钻井液密度低，造成液柱压力低，不足以平衡油气层压力。c、起钻抽吸造成液柱压力降低。d、起钻未灌好泥浆，造成液柱压力降低。e、井漏造成液柱压力降低。第五十三页，共九十五页，2022年，8月28日油气侵与处理2、油气侵的现象a、钻井液密度下降b、钻井液粘切上升c、槽面有油花、气泡d、气测值明显升高e、循环罐泥浆液面升高第五十四页，共九十五页，2022年，8月28日油气侵与处理3、油气侵的处理a、提高钻井液密度，至平衡住油气层压力。b、加入稀释剂降粘切。c、加入消泡剂消泡。d、使用除气器除气。e、侵入的油量少时可加入适量乳化剂，使原油乳化分散于钻井液中。f、侵入油量过多，可放掉或回收。第五十五页，共九十五页，2022年，8月28日

第四部分

复杂情况预防及钻井液处理

一井漏的预防及处理二井塌的预防及处理三卡钻的预防及处理第五十六页，共九十五页，2022年，8月28日一、井漏的预防与处理

(一)、井漏的概念广义地讲，井漏是在钻井、固井、测试或修井等各种井下作业过程中，各种工作液（包括钻井流体、水泥浆、完井液及其它液体等）在压差的作用下，流进地层中去的一种复杂情况。我们所说的井漏，通常是指在钻井过程中所发生的钻井液漏失现象。第五十七页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的预防与处理（二）、井漏发生的原因1、地层原因：地层含有裂缝、孔隙等原始漏失通道。2、压差：钻井液当量循环压力大于地层抗破能力。3、人为因素造成激动压力过大，诱导产生裂缝，形成新的漏失通道。

第五十八页，共九十五页，2022年，8月28日

井漏的预防与处理

（三）、井漏的预防1、合理的井身结构设计2、合理的钻井液密度3、钻时很快时，应控制钻速，降低岩屑浓度。4、穿高渗透地层，应适当提高粘切，降低滤失量。5、易漏地层，应用低排量、小泵压，控制钻具下放速度，开泵排量应由小到大逐步增加。6、易缩径地层，宜用抑制性钻井液。7、高低压互层，可采取先期堵漏，提高低压层抗破能力。8、老区钻调整井，周围注水井应停注泄压，低压层注水应调整压力，不宜将压力完全泄完。

第五十九页，共九十五页，2022年，8月28日

井漏的预防

9、对钻井液密度敏感性很高的地层，如石灰岩裂缝、溶洞等，钻井液密度稍高则漏，稍低则喷，且堵漏困难，宜采取调整钻井液密度使压力平衡，快速钻穿漏层后下套管封隔。10、加重钻井液时应均匀，按循环周加重。11、深井高密度或小井眼钻进，应尽量降低动切力和静切力。12、下钻时应分段循环，开泵避开易漏层，开泵排量由小到大。13、下钻时三柱不返浆，应停止下钻，开泵循环，正常后再继续下钻。14、下钻遇阻，须循环划眼至畅通。15、地层稳定、无高压层，可用泡沫或充气钻井液钻井。16、压井时应合理控制套压，防止蹩漏地层。

第六十页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的预防与处理（四）、井漏的处理1、静止堵漏2、桥接材料堵漏3、高滤失浆液堵漏法4、无机胶凝物质堵漏法5、化学堵漏法6、暂堵法7、复合堵漏法8、强行钻进下套管封隔漏层第六十一页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的处理1、静止堵漏适用范围：a、因操作不当，人为憋裂地层发生诱导裂缝而引起的井漏；b、密度过高，液柱压力超过地层破裂压力而产生的井漏；c、深井段发生的井漏；d、钻进过程突发的井漏；e、无论什么原因所发生的井漏，在组织堵漏实施准备阶段均可采用静止堵漏。第六十二页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的处理2、桥接材料堵漏桥接剂可分三类：硬质果壳（核桃壳等）薄片状材料（云母、碎塑料片等）纤维状材料（锯末、甘蔗渣、棉籽壳等）。桥接剂级配比例对于提高堵漏成功率至关重要，通常搭配比例：粒状：片状：纤维状=6：3：2第六十三页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的处理----桥接材料堵漏（1）循环法堵漏工艺此法适用于渗透性的或小裂缝的多漏失层段。a、往泥浆中加入一定级配的桥接剂3%～8%；b、随钻堵漏时，钻头必须采用大水眼；c、不停地活动钻具，严防卡钻；d、停用固控设备，防止除掉桥接剂。

第六十四页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的处理----桥接材料堵漏（2）挤压法堵漏工艺a、尽可能找准漏层；b、根据井漏情况和漏层性质综合分析，确定桥浆浓度、级配和配备数量，桥浆密度应接近于井浆密度；c、配堵漏基浆；能通过混合漏斗加入的，要尽可能通过漏斗加入；否则，在搅拌条件下，直接加入配制罐内，应注意防漂浮、沉淀及不可泵性。配制量应以漏速大小、漏失通道形状和段长以及井眼尺寸等综合确定，通常范围是20—50方/次；第六十五页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的处理----桥接材料堵漏挤压法堵漏工艺d、确定漏失层段，将光钻杆或带大水眼钻头的钻具下至漏层顶部10～300米位置，立即泵入已配好的桥浆，注入量以能全部覆盖漏层段并附加2～10方为宜。通常是10～25方。在条件允许时，最好关井挤压。e、桥浆进入地层的量应为注入量的2/3至全部。如桥浆不易进入漏层，为防“封门”，必须采取挤压方式进行间歇法挤压，即间隔10～30分钟挤压一次。f、如能承受，应控制环压为0.5～3Mpa，并静候8h以上；关井憋压8h后，开防喷器，循环泥浆试漏。g、对于漏层不清的井，可注较大量的桥浆覆盖可能的漏层段，然后关井挤压堵漏。第六十六页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的处理3、高滤失浆液堵漏法该法采用高滤失堵漏剂，用清水或坂土浆配制成浆液，将浆液泵入井内进行挤堵的一种方法（如DSR堵漏）。在压差的作用下，浆液迅速滤失，形成具有一定强度的滤饼，封堵漏失通道。此法可用于渗透性漏失、部分漏失及某些完全漏失的情况，但一般是在漏层位置比较确定的情况下使用。如果是长裸眼井段，漏层位置不能确定，也可采用此法进行盲堵。为了提高完全漏失的堵漏效果，也可依据漏失通道的特性，在高滤失堵漏浆中再加入桥接堵漏剂。DSR堵漏剂通常配方：5%左右的预水化坂土浆20~25m3+DSR3000Kg+蚌壳渣2000Kg+核桃壳2000Kg。第六十七页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的处理4、无机胶凝物质堵漏法

无机胶凝堵漏物质主要以水泥浆及各种水泥混合稠浆为基础，此法一般用于较为严重的漏失。采用水泥浆堵漏要求漏层位置比较确定，大多用来封堵裂缝性和破碎性碳酸盐岩及砾石层的漏失。堵漏时必须搞清漏失层位置和漏失压力。使用“平衡”法原理进行准确计算，才能确保施工质量和安全。施工时一般必须在井筒中留一段水泥塞，水泥塞的体积约等于水泥浆总体积的1/3左右。这是为了避免有限量的水泥浆被顶的过远而不能封堵住漏失通道，造成堵漏失败。第六十八页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的处理5、化学堵漏法该法是将经过筛选的化学堵剂（如PMN化学凝胶、脲醛树脂、ND—1堵漏浆、水解聚丙烯腈稠浆、硅酸盐和合成乳胶等）注入漏层，形成凝胶，以封堵漏失通道。此堵漏浆液密度较低，凝固时间调节范围大，浆液的渗透能力较强，滤液也能固化，可以封堵微孔缝漏失通道。该方法对含水漏失层具有特殊效果。第六十九页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的处理6、暂堵法该法是指应用暂堵材料对油气层进行封堵，油气井投产后采用相应的解堵剂进行解堵的一种堵漏方法。此法主要用于封堵渗透性和微裂缝地层漏失，并能有效地减少因井漏引起的油气层损害。各油田目前已广泛采用单向压力封堵剂、易酸溶、油溶、水溶的堵剂进行堵漏。例如，除单向压力封堵剂暂堵法外，还有石灰乳—钻井液、PCC暂堵剂、盐粒、油溶性树脂等暂堵法。第七十页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的处理7、复合堵漏法由于漏失类型十分复杂，尤其是水层、气层、长段裸眼、大裂缝和大溶洞的漏失，采用单一的堵漏方法往往成效不大，而采用复合堵漏可提高堵漏成功率。第七十一页，共九十五页，2022年，8月28日井漏的处理8、强行钻进下套管封隔漏层浅部地层存在长段天然水平裂缝及溶洞，钻井过程中发生有进无出的严重井漏，而采取以上各种堵漏方法均未能堵住。为了对付这种漏失，可采用清水或廉价的轻质钻井液强行钻进，等完全钻过漏层后，再下套管封隔。第七十二页，共九十五页，2022年，8月28日三、井塌的预防及处理（一）、井塌的概念地层钻开后，地层矿物以较大尺寸的颗粒及掉块形式，大量的进入钻井液中，从而导致局部井段井径扩大的现象，称之为井塌。第七十三页，共九十五页，2022年，8月28日

（二）、井塌的现象

1、返出岩屑增多，砂样混杂，有上部地层岩石，有时有大块圆角的东西（与钻屑不同）。2、泥浆粘度、切力、密度、含砂量增高，泵压忽高忽低，有时突然蹩泵，严重时会蹩漏地层。3、钻进时扭矩增大，蹩钻严重，停转盘打倒车；接单根下不到底；起钻遇卡。4、下钻不到井底，离井底较远，遇阻频繁，划眼速度慢，划眼中有蹩钻、打倒车现象，划眼中接单根困难，甚至越划越浅。第七十四页，共九十五页，2022年，8月28日

（三）、井塌的危害

1、不能正常顺利地钻进；2、容易导致卡钻；3、井径扩大，大尺寸钻屑带不出来，造成下钻遇阻，长段而困难的划眼；4、由于井径扩大，出现“糖葫芦”井眼，测井时往往会遇阻卡。5、由于井眼不规则，影响固井质量。第七十五页，共九十五页，2022年，8月28日

（四）、井塌的原因

造成井塌有地质、钻井液及钻井工艺等方面的原因。具体某口井的井塌，可以是这些原因的一个，或由它们的综合作用而造成。第七十六页，共九十五页，2022年，8月28日

1、地质方面的原因

（1）页岩孔隙压力异常；（2）页岩里面的砂岩透镜体孔隙压力异常；（3）构造应力的影响；（4）强度较低的岩石在地层侧压力作用下向井眼内部位移、变软，然后因洗井液冲蚀和钻具碰撞而掉入井内，造成井塌。第七十七页，共九十五页，2022年，8月28日

2、钻井液方面的原因

钻井液滤液进入泥岩、页岩后，组成泥岩、页岩的粘土颗粒会水化膨胀产生较大的膨胀压，使井壁岩石受力不平衡造成井塌。钻井液封堵防塌能力差，不适合井眼防塌要求。第七十八页，共九十五页，2022年，8月28日

3、钻井工艺方面的原因

（1）钻井液的冲蚀：冲蚀能力及其对井塌的影响，决定于液流的流态和速度。紊流和低粘切、高流速的液流对井壁的冲刷能力大，不利于防塌。（2）起钻速度过快，尤其是钻井液粘度切力大时，抽汲压力过大，使井内瞬时的液柱压力过小，造成井壁岩石受力不平衡。（3）起钻未灌泥浆或严重井漏以及发生井喷等致使井塌。（4）因下钻碰撞井壁、旋转钻柱压撞井壁、以及钻进时扰动泥浆冲蚀井壁等因素促使井塌发生。第七十九页，共九十五页，2022年，8月28日（五）、井塌的预防措施

预防井塌，需要做好下列工作：1、认真学习、深刻领会地质、工程及钻井液设计的有关内容，尤其要详细了解邻井施工过程，剖析发生井下复杂和事故的原因，对本井施工措施非常明确，掌握地层压力系数，控制合适钻井液密度，平衡地层压力，防止因地层应力不平衡而导致井塌。第八十页，共九十五页，2022年，8月28日2、科学处理钻井液，在进入易塌层前，提前预处理，加足聚合物、降失水剂、防塌剂，使钻井液具有良好的抑制性、低滤失、强防塌性，粘度切力要适当。3、工程参数要合适，操作要平稳。（1）起钻要控制速度（尤其在出现拔活塞现象时），避免因抽汲压力过大而导致井塌；（2）避免在易坍塌段长时间循环钻井液；（3）起钻按要求及时灌浆；第八十一页，共九十五页，2022年，8月28日（六）、防塌钻井液类型

常用的防塌钻井液有以下几种类型：1、油基（或油包水）钻井液2、饱和/欠饱和盐水钻井液3、KCl（或KCl聚合物）钻井液4、钙处理钻井液5、聚合物（包括聚丙烯酰胺、钾铵基、两性离子、阳离子、聚磺等）钻井液6、硅基（或稀硅酸盐）钻井液7、聚合醇（或多元醇）钻井液第八十二页，共九十五页，2022年，8月28日

可用于防塌的钻井液类型很多。必须根据地层岩性特点，综合考虑全部影响因素后，才能确定采用何种体系。经常的情况是，在一口井的施工中，根据不同的井深，选用不同的处理剂，实现不同的防塌目的。根据产生坍塌的原因分析，要达到良好的防塌效果，泥浆与工程措施必须紧密配合，两者不可偏废。第八十三页，共九十五页，2022年，8月28日

（七）、发生井塌时的处理工艺

1、如果是由于地层应力引起，即钻井液密度偏低，又可分为两种情况：（1）钻进时循环液柱压力低于地层压力；（2）钻进时压力平衡而起钻时欠平衡；针对第（1）种情况，必须采取全井提高密度的方式实现压力平衡；对第（2）种情况，可以采取起钻时井内部分或全部适当提高密度的方法（比正常钻进时密度高0.01g/cm3～0.02g/cm3），实现压力平衡；第八十四页，共九十五页，2022年，8月28日2、如果是由于泥浆性能不适合地层特点引起，则必须根据实际情况，进行强化处理。通常的原则是：尽可能降低API失水和HTHP失水；提高聚合物有效含量，增强抑制性；适当提高粘切.

加大防塌剂用量。条件允许时，可混入部分原油或润滑