钻井液基础知识

关于钻井液基础知识汇报提纲钻井液知识概论第一部分复杂情况钻井液工艺第三部分保护油气层钻井液技术第四部分钻井液性能及调整第二部分钻井液发展趋势第五部分第2页,共85页，2024年2月25日，星期天第一部分、钻井液知识概论

1、定义:钻井液（drillingfluid)：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。钻井液也叫泥浆(Mud)。2、组成分散介质（比如：水、油）分散相（比如：膨润土）

钻井液处理剂

钻井液第3页,共85页，2024年2月25日，星期天3、钻井液的主要作用钻井液在钻井中作用如下：（1）平衡地层压力（2）悬浮、携带岩屑（3）稳定井壁（4）冷却和润滑钻头、钻具（5）清洁井底，利用水力功率帮助破岩（6）防止各种污染（7）录取岩性，油气水显示等地层资料第一部分、钻井液知识概论携带、悬浮岩屑控制压力形成泥饼破岩、清岩保护油气层传递水功率第4页,共85页，2024年2月25日，星期天4、钻井液循环线路第一部分、钻井液知识概论第5页,共85页，2024年2月25日，星期天5、钻井液的组成（2）油基钻井液：油+水（分散相）+乳化剂+亲油固体+加重剂等（1）水基钻井液：水+膨润土+各种处理剂+加重剂等第一部分、钻井液知识概论第6页,共85页，2024年2月25日，星期天6、钻井液的类型（1）根据连续相流体介质的不同可分为以下类型钻井液体系液体类气体类气液类空气天然气其它气体油基钻井液水基钻井液充气钻井液(以液为主)泡沫钻井液(以气为主)普通油基油包水乳状液粗分散体系细分散体系不分散体系合成基钻井液第一部分、钻井液知识概论第7页,共85页，2024年2月25日，星期天(1)钻井液(2)防塌钻井液(3)防卡钻井液(4)堵漏(钻井)液(5)完井钻井液等（2）根据钻井液的作用分为广义(1)钻井液(2)完井液

(3)固井液(4)修井液

(5)射孔液

(6)酸化\压裂液

(7)隔离液等狭义第一部分、钻井液知识概论第8页,共85页，2024年2月25日，星期天（3）根据钻井液(水基)中粘土分散的程度①细分散钻井液②粗分散钻井液③不分散钻井液（4）根据钻井液(水基)中含盐量分类(1)淡水钻井液

(2)盐水钻井液(普通/饱和)

(3)钙处理钻井液(石灰/石膏/氯化钙)

(4)钾基钻井液等第一部分、钻井液知识概论第9页,共85页，2024年2月25日，星期天汇报提纲钻井液知识概论第一部分复杂情况钻井液工艺第三部分保护油气层钻井液技术第四部分钻井液性能及调整第二部分钻井液发展趋势第五部分第10页,共85页，2024年2月25日，星期天第二部分、钻井液性能及调整钻井液基本性能:密度：比重计抑制性:PH﹑矿化度、防侵污、防塌等滤失造壁性:滤失量、泥饼性能等流变性:粘度、切力等固相含量：含砂量：

钻井液特殊性能:高温高压性能、乳化稳定性、润滑性等。第11页,共85页，2024年2月25日，星期天1、钻井液密度g/cm3（进出口泥浆密度差≤0.02g/cm3

）t/m3

a影响井下安全（井喷、井漏、井塌和卡钻等）b与油气层损害有关c影响钻井速度（1）定义：单位体积钻井液的质量。（2）对钻井的影响第二部分、钻井液性能及调整第12页,共85页，2024年2月25日，星期天（3）钻井液密度的测试

钻井液比重称（钻井液密度计）1-称杆；2-主刀口；3-泥浆杯；4-杯盖；5-校正筒；6-游码；7-底座；8-主刀垫；9-档壁现场最常用密度计第二部分、钻井液性能及调整第13页,共85页，2024年2月25日，星期天（4）钻井液密度调整a.方法：加入高密度材料b.加重材料高密度不溶性矿物或矿石粉末高密度的可溶性盐类①提高钻井液密度第二部分、钻井液性能及调整第14页,共85页，2024年2月25日，星期天钻井常用高密度不溶性矿物或矿石加重材料第二部分、钻井液性能及调整第15页,共85页，2024年2月25日，星期天1.80(10℃)CaBr22.30(40℃)ZnBr21.40(60℃)CaCl21.20(20℃)NaCl1.16(20℃)KCl饱和盐水密度g/cm3水溶性盐钻井常用可溶性盐类加重材料第二部分、钻井液性能及调整第16页,共85页，2024年2月25日，星期天（5）加重材料用量计算V1-----加重前钻井液总体积；V2-----加重后钻井液总体积；ρ-----所用加重加重材料密度；ρ1-----加重前钻井液密度；ρ2-----加重后钻井液密度；m-----需要加重材料质量。第二部分、钻井液性能及调整第17页,共85页，2024年2月25日，星期天降低钻井液固相含量（机械+化学絮凝）加水稀释（增加处理剂用量和钻井液费用）混油（影响地质录井和测井解释）充气（需额外设备）（6）降低钻井液密度第二部分、钻井液性能及调整第18页,共85页，2024年2月25日，星期天（1）pH值表示法钻井液对pH值要求：一般控制在（8-11）范围，即维持在一个较弱的碱性环境。原因粘土具有适当的分散度，便于控制和调整钻井液性能可以使有机处理剂充分发挥其效能对钻具腐蚀性低可抑制体系中钙、镁盐的溶解2、钻井液酸碱性及其调整第二部分、钻井液性能及调整预防硫化氢第19页,共85页，2024年2月25日，星期天（2）常用钻井液pH值：

分散钻井液pH值大于10

石灰钙处理钻井液pH值11~12石膏钙处理钻井液pH值9.5~10.5聚合物钻井液pH值8左右（3）pH值测试方法：用pH试纸或pH计测量pH值，此方法缺点是不能反映维持钻井液碱性的离子种类和类型。第二部分、钻井液性能及调整第20页,共85页，2024年2月25日，星期天②氢氧化钾（KOH）①烧碱（NaOH）③纯碱（Na2CO3)NaOH

→Na++OH－

KOH

→K++OH－Na2CO3→2Na++CO32－CO32－+H2O

→HCO3－

+OH－

HCO3－+H2O→H2CO3+OH－

Ca2++CO32－→CaCO3↓

NaHCO3→Na++HCO3－

HCO3－+H2O→H2CO3+OH－

Ca2++

OH－+

NaHCO3→CaCO3↓+Na+

+H2O④碳酸氢钠（NaHCO3)钻井常用pH值调节剂第二部分、钻井液性能及调整第21页,共85页，2024年2月25日，星期天3、钻井液滤失造壁性（1）滤失、造壁性概念:

在压力差作用下，钻井液中的自由水向井壁孔隙或裂缝渗透，钻井液中的固相颗粒附着在井壁上形成泥饼的过程。随着泥饼的不断加厚以及在压差作用下被压实，泥饼对裸眼井壁起到有效稳定和保护作用，这是钻井液的造壁性。第二部分、钻井液性能及调整第22页,共85页，2024年2月25日，星期天（2）与钻井液滤失造壁性有关的钻井问题：1、井壁稳定2、油气层保护3、钻井速度4、井下安全（3）滤失类型①瞬时滤失：钻井液与新地层接触的瞬间，泥饼尚未形成时的滤失。②动滤失：钻井液在循环过程中的滤失。③静滤失：钻井液停止循环时发生的滤失。第二部分、钻井液性能及调整第23页,共85页，2024年2月25日，星期天（4）滤失量的测定1-压力表；2-通气阀；3-钻井液；4-滤饼；5-滤纸；6-量筒；7-滤液第二部分、钻井液性能及调整第24页,共85页，2024年2月25日，星期天（5）滤失量的调节

滤失量的调节通常采用在钻井液中加入降滤失剂的方式进行。（6）常用滤失量调节剂①羧甲基纤维素钠盐（Na－CMC，CMC）；②水解聚丙烯腈盐类（Na－HPAN、Ca－HPAN、NH4－HPAN）；③腐植酸类（NaHm、Na－NHm、CrHm、SH23、SH24）；第二部分、钻井液性能及调整第25页,共85页，2024年2月25日，星期天4、钻井液流变性（1）钻井液流变性定义：

是指在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性，其中流动是主要的方面。该特性通常用钻井液的流变曲线和塑性粘度（PlasticViscosity）、动切力（YieldPoint）、静切力（GelStrength）、表观粘度（ApparentViscosity）等流变参数来进行描述的。第二部分、钻井液性能及调整第26页,共85页，2024年2月25日，星期天（2）与钻井液流变性有关的钻井问题①携带岩屑，保证井底和井眼的清洁钻井液的主要功能之一就是清洗井底并将岩屑携带到地面上来。岩屑的清除分两个过程，一是岩屑被冲离井底，二是岩屑从环形间隙被携带到地面。钻井液清洗井眼的能力除取决于循环系统的水力参数外，还取决于钻井液的性能，特别是其中的流变性能。②钻井速度

较好的流变性能够带来较理想的钻井速度第二部分、钻井液性能及调整第27页,共85页，2024年2月25日，星期天③悬浮岩屑与加重材料通常用触变性强弱表示钻井液悬浮岩屑与加重材料的能力。触变性指搅拌后钻井液变稀，静置后又变稠的性质。一般用终切力和初切力之差表示。钻井液应具有良好的触变性。在停止循环时，切力能迅速增大到某个适当数值，既有利于悬浮岩屑与加重材料，又不至于循环时开泵泵压过高。④井眼规则和井下安全对于破碎的不稳定井壁，利用较粘稠的泥浆还可以起到较好的粘结护壁作用。第二部分、钻井液性能及调整第28页,共85页，2024年2月25日，星期天⑤泥浆的粘稠性大又有不利的方面：a.使井底碎岩效率降低，这种影响主要表现在钻头喷嘴处的紊流流动阻力对钻速的影响。钻井液粘度越大，紊流流动阻力越大，从而降低了钻头在井底的碎岩效率。b.增加泥浆循环的流动阻力；c.增大对井壁的液压力激动破坏。第二部分、钻井液性能及调整第29页,共85页，2024年2月25日，星期天1-牛顿流体2-假塑性流体3-塑性流体4-膨胀流体（3）流变曲线：钻井液流动特点第二部分、钻井液性能及调整第30页,共85页，2024年2月25日，星期天(4)常用流变参数计算关于切力在600r/min下搅拌60s，静止10s后在3r/min下读取并记录最大读数值再在600r/min下搅拌60s，静止10min后在3r/min下读取并记录最大读数值。第二部分、钻井液性能及调整第31页,共85页，2024年2月25日，星期天马氏漏斗：ZMN型马式漏斗粘度计由锥体马式漏斗、孔径1.6mm的滤网和946ml量杯组成。锥体上口直径152mm，锥体下口直径与导流管直径4.76mm，锥体长度305mm，漏斗总长356mm，筛底以下的漏斗容积1500ml。第二部分、钻井液性能及调整第32页,共85页，2024年2月25日，星期天无用固相：钻屑（2）固相控制方法①沉降法②稀释法③机械设备法：振动筛、除砂器、除泥器、离心机④化学法：使用絮凝剂5、钻井液固相含量：钻井液中全部固相的体积占钻井液总体积的百分数（1）钻井液固相类型有用固相：配浆粘土、加重材料固控:在保存适量有用固相的前提下,尽可能清除无用固相的工艺。第二部分、钻井液性能及调整第33页,共85页，2024年2月25日，星期天（3）固相含量与井下安全的关系

①使钻井液流变性不稳定②泥饼质量差③钻井液性能难以维护④固相含量高，对油气层损害严重（4）固相含量对钻速的影响固相含量越高，钻速越小。固相类型不同，钻速影响不一样。第二部分、钻井液性能及调整第34页,共85页，2024年2月25日，星期天6、钻井液含砂量（1）钻井液含砂量定义:

指钻井液中不能通过200目筛网，即粒径大于74微米的砂粒占钻井液总体积的百分数。在现场应用中，该数值越小越好，一般要求控制在0.5％以下。（2）钻井液含砂量过大会对钻井过程造成以下危害：①使钻井液密度增大，对提高钻速不利；②使形成的泥饼松软，导致滤失量增大，不利于井壁稳定，影响固井质量③泥饼中砂粒含量过高会使泥饼摩擦系数增大，易造成压差卡钻；④增加对钻头和钻具的磨损，缩短其使用寿命。第二部分、钻井液性能及调整第35页,共85页，2024年2月25日，星期天（3）降低钻井液含砂量的方法：利用振动筛、除砂器、除泥器等设备，对钻井液的固相含量进行有效的控制。（4）含砂量的测量第二部分、钻井液性能及调整第36页,共85页，2024年2月25日，星期天汇报提纲钻井液知识概论第一部分复杂情况钻井液工艺第三部分保护油气层钻井液技术第四部分钻井液性能及调整第二部分钻井液发展趋势第五部分第37页,共85页，2024年2月25日，星期天第三部分、复杂情况钻井液工艺1、防漏与堵漏钻井液技术（1）井漏：是在钻井、固井、测试等各种井下作业中，各种工作液(包括钻井液、水泥浆、完井液及其它流体等)在压差作用下漏入地层的现象。（2）井漏危害：一旦发生漏失，不仅延误钻井时间，损失钻井液，损害油气层，干扰地质录井工作，而且还可能引起井塌、卡钻、井喷等一系列复杂情况与事故，甚至导致井眼报废，造成重大的经济损失。第38页,共85页，2024年2月25日，星期天(3)漏失的分类①按漏速分类：按漏速可将漏失分为以下五类漏失通道漏失通道形态自然漏失通道人为漏失通道孔喉裂缝洞穴混合型②按漏失地层通道分类：第三部分、复杂情况钻井液工艺第39页,共85页，2024年2月25日，星期天（4）确定漏层的方法

①观察钻进情况

通过钻进时凭经验观察，可以判断天然裂缝、孔隙或洞穴地层一类漏层的位置。例如，当钻开天然裂缝性岩层时，钻井液通常会突然漏失，并伴随有扭矩增大和憋跳钻现象。如上部地层没有发生过漏失，则此现象便是漏层在井底的可靠显示。第三部分、复杂情况钻井液工艺第40页,共85页，2024年2月25日，星期天②观察岩心和钻屑情况通过对岩心的观察，可以了解地层的倾角、接触关系、孔隙、溶洞、裂隙及断层等的发育情况；通过岩心收获率可以判断地层的破碎程度；通过对这些观察结果的综合分析，可以了解漏失通道情况，判断漏层层位。③观察钻井液性能的变化情况钻井液性能的变化通常能反应井底岩石性质、以此判断漏层位置。除上述几种方法外，还有综合分析钻井过程中的各种资料、水动力学测试、仪器测试法等。第三部分、复杂情况钻井液工艺第41页,共85页，2024年2月25日，星期天(5)井漏的预防①设计合理的井身结构；②降低井筒中钻井液的动压力；③提高地层的承压能力。第三部分、复杂情况钻井液工艺第42页,共85页，2024年2月25日，星期天（6）堵漏原理在钻井液中加入堵漏材料，使之在距井筒很近范围的漏失通道里建立一道堵塞隔墙，用以隔断钻井液的通道。①当堵漏材料到达漏层时，其固相颗粒的形状、尺寸、浆液的流变性能等都要适应漏失通道的复杂形态，这样才能按设计的数量进入漏层。第三部分、复杂情况钻井液工艺第43页,共85页，2024年2月25日，星期天②堵剂进入漏层后，不能让其源源不断进人地层深处。进入地层的堵剂必须能抵御各种流体充填物的干扰。在各种流动阻力的作用下，使之在近井筒漏失通道某处发生滞流、堆集而充满一定范围的漏失通道空间。③充满一定范围漏失空间的堵剂，在高温、压差或化学反应等作用下，以机械堆砌或化学生成物的堆集方式，建立具有一定机械强度的隔墙，并与漏失通道有比较牢固的粘结强度才能有效地封堵住漏层，不致于发生暂堵现象。第三部分、复杂情况钻井液工艺第44页,共85页，2024年2月25日，星期天

（7）堵漏方法(1)调整钻井液性能与钻井措施；(2)静止堵漏；(3)桥接材料堵漏法；(4)高滤失浆液堵漏法；(5)暂堵法；(6)化学堵漏法；(7)无机胶凝物质堵漏法；(8)复合堵漏法常用堵漏方法第三部分、复杂情况钻井液工艺第45页,共85页，2024年2月25日，星期天2、井喷的预防与处理（1）井喷：是指地层流体失去控制，喷到地面，或是窜至其它地层里的现象。它是钻井工程较为常见的恶性事故。轻则使油气层受到破坏，影响钻井工期；重则使油气井报废，延误油气田的勘探开发工作。（2）钻进过程中井喷发生的原因①钻到油、气、水层时，钻井液当量密度低于地层的压力系数就会发生井喷。第三部分、复杂情况钻井液工艺第46页,共85页，2024年2月25日，星期天②如钻井液气侵严重，没有及时采取措施，一旦液柱压力降低到小于地层孔隙压力，就会发生井喷。钻井过程中钻井液气侵的严重程度与钻井液密度、地层中的含气量、钻速以及环空返速等因素有关。③如果钻进过程中发生井漏，井筒内钻井液液面下降，液柱压力降低。当液柱的静液压力降至低于高压油、气、水层压力时，就会引起井喷。第三部分、复杂情况钻井液工艺第47页,共85页，2024年2月25日，星期天

（3）起钻过程中井喷发生的原因

起钻过程中，有下述原因可引起井筒中钻井液作用在油气水层的压力下降。当压力一旦降至低于地层孔隙压力时就会引起井喷。①起钻时未及时灌钻井液，造成井内液柱压力下降。②起钻时钻井液停止循环，失去循环压力，使钻井液作用在地层的压力下降。③起钻过程中，因钻头或钻铤泥包、地层缩径。钻井液粘度和切力过大、起钻速度过快等原因，使上提钻具时产生很高的抓吸压力，因而造成并内液柱压力下降。第三部分、复杂情况钻井液工艺第48页,共85页，2024年2月25日，星期天（4）下钻过程中井喷发生的原因

钻井过程中如钻井液切力过大，下钻时下放速度过快，就会形成过大的激动压力。如裸眼井段存在易漏地层，当井筒液柱压力加上激动压力超过地层漏失压力或破裂压力时，就会发生井漏。井漏的发生导致钻井液液面下降引起井喷。此外，油气层被钻穿后，如起钻后钻井液在井下静止时间过长，地层中气体不断扩散至井中，油气上窜，引起液柱压力下降，当下钻过程中此压力降到低于地层压力时，也会引起并喷。第三部分、复杂情况钻井液工艺第49页,共85页，2024年2月25日，星期天（5）下钻后循环过程中井喷发生的原因（后效）

油、气、水层被钻穿后，由于起钻上提钻具所发生的抽吸作用，会将地层中的油气抽至井中，再加上起钻后钻井液在井中静止，地层中的气体会通过井壁扩散到井筒内，因而下钻至油、气、水层等部位循环钻井液时，随着钻井液不断上返，钻井液中的气体便不断膨胀。当气体膨胀所产生的压力大于上部液柱压力时、钻井液就会送出井口，井内液柱压力不断下降。如果该压力降至低于油气层压力时，油气就会大量侵入井中造成井喷。第三部分、复杂情况钻井液工艺第50页,共85页，2024年2月25日，星期天（6）预防井喷的技术措施①工程措施包括：控制在油气层钻进时的机械钻速，以防因钻速过快而造成油气进入井筒；依据地层压力设计合理的井身结构，防止上喷下漏或下喷上漏造成液柱压力下降而引起井喷；按井的类别正确选用井控装置，发现溢流应及时使用井控装备，以防止井喷的发生等。②钻井液技术措施：选用合理的钻井液密度；进入油、气、水层前，调整好钻井液性能；严防井漏；及时排除气侵气体；注意观测钻井液的体积；储备一定数量的加重钻井液；分段循环钻井液。第三部分、复杂情况钻井液工艺第51页,共85页，2024年2月25日，星期天3、卡钻的预防与解除（1）定义：钻井过程中，钻具在井下既不能转动又不能上下活动而被卡死的现象称为卡钻。（2）卡钻发生的原因：井塌、井漏和井喷等各种井下复杂情况和事故处理不当，最后都可能导致卡钻。在正常钻进过程中，若采用的工程或钻井液措施不当也会发生卡钻。如果油气井发生卡钻，必须立即停钻进行处理，轻则延误钻井时间，严重时甚至导致井的报废，给钻井工程带来极大损失。第三部分、复杂情况钻井液工艺第52页,共85页，2024年2月25日，星期天（3）压差卡钻①定义：是指钻具在井中静止时，在钻井液与地层孔隙压力之间的压差作用下，紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻。(1)降低钻井液密度

(2)减少钻具与井壁的接触面积

(3)降低泥饼摩擦系数，采用优质钻井液

(4)减少岩屑床的厚度(1)用油或解卡液浸泡(2)用稀盐酸浸泡(3)降低钻井液密度以减小压差②防止压差卡钻的措施

③解除压差卡钻的方法第三部分、复杂情况钻井液工艺第53页,共85页，2024年2月25日，星期天（4）沉砂卡钻的预防与解除

①沉砂卡钻防止要点：使钻井液保持使用合适的粘度与切力，能有效地携带和悬浮钻屑与重晶石；还应设计合理的环空运速，较好地清洗井眼与井底，保持井眼清洁；此外，在极软地层中钻进时、应注意控制钻速，防止环空中的钻屑质量分数过高。

②沉砂卡钻处理措施：一旦发生沉砂卡钻，应尽一切可能憋通钻头水眼，恢复循环(注意开泵时采用小排量)，并提高钻井液粘度与切力，边循环边活动钻具，以期达到逐渐清除沉砂和解卡的目的。切忌用大排量猛开泵，或盲目地猛提、硬压、强转钻具．致使沉砂挤压很更紧．卡得更死，甚至造成井漏或井塌等更为复杂的井下情况。如仍然无法恢复循环，只有采取套铣倒扣的方法解卡。第三部分、复杂情况钻井液工艺第54页,共85页，2024年2月25日，星期天（5）井塌卡钻：是指在钻井过程中突然发生井塌而造成的卡钻。防止井塌卡钻的根本方法是搞清地层特性，采取有效措施保持井壁稳定，防止突发性井塌的发生。（6）砂桥卡钻：是由于井壁不稳定或洗井效果不好、使井径不规则而引起的。砂桥卡钻的预防和处理方法与井塌卡钻相似。（7）掉块卡钻：当井内掉入较大的岩块，不能顺利地通过环形空间，在某段井径较规则或较小的环空处卡住而造成的卡钻。为了防止掉块卡钻，钻井过程中应采取有效措施，保持井壁稳定；使用好钻头，防止掉牙轮；地面谨慎操作，防落物。第三部分、复杂情况钻井液工艺第55页,共85页，2024年2月25日，星期天（8）缩径卡钻①定义：是指已钻过井段的井眼直径小于所使用的钻头直径，即井径缩小的现象。缩径卡钻一般发生在起下钻过程中。当钻头起至缩径井段发生遇卡，上提过猛而卡死；或在下钻过程中，钻头下至缩径井段遇阻，划眼中措施不当而卡死。②预防措施：采用低密度，低固相、低失水的优质泥浆或混油于其中；在下钻遇阻井段划眼以扩大缩径处井眼的直径；经常活动钻具。第三部分、复杂情况钻井液工艺第56页,共85页，2024年2月25日，星期天（9）钻头泥包卡钻：①定义：是指在上提钻具的过程中．因钻头泥包而遇阻所造成的卡钻。②形成原因：由于在易吸水膨胀的泥岩地层中钻进时，由于环空返速过低，钻井液粘度高、滤失量大，吸水膨胀的泥岩岩屑粘附在钻头上，而没能及时被上返的钻井液所清洗掉而造成的。③钻头泥包卡钻预防措施：选用合适的环空返速，及时携带岩屑，依据地层特性，选用抑制性强的钻井液；在钻井液中加入钻头防泥包剂，改善钻井液的润滑性能，降低岩屑在钻头上的粘附力等。第三部分、复杂情况钻井液工艺第57页,共85页，2024年2月25日，星期天汇报提纲钻井液知识概论第一部分复杂情况钻井液工艺第三部分保护油气层钻井液技术第四部分钻井液性能及调整第二部分钻井液发展趋势第五部分第58页,共85页，2024年2月25日，星期天第四部分、保护油气层钻井液技术1、保护油气层对钻井液的要求（1）钻井液密度可调，满足不同压力油气层近平衡压力钻井需要（2）钻井液中固相颗粒与油气层渗流通道匹配（3）钻井液必须与油气层岩石相配伍（4）钻井液滤液组分必须与油气层中流体相配伍（5）钻井液的组分与性能都能满足保护油气层的需要第59页,共85页，2024年2月25日，星期天保护油气层的水基钻井液2)水包油钻井液1)无固相清洁盐水钻井液3)无膨润土暂堵型聚合物钻井液4)低膨润土聚合物钻井液6)正电胶钻井液7)甲酸盐钻井液8)聚合醇(多聚醇)钻井液9)屏蔽暂堵钻井液5)改性钻井液第四部分、保护油气层钻井液技术第60页,共85页，2024年2月25日，星期天滤失量和粘度控制：加入对油气层无（低）伤害的聚合物来控制腐蚀控制：加入缓蚀剂特点：大大降低固相和水敏损害缺点：成本高、工艺复杂、对处理剂和固控设备要求高、腐蚀较严重、易发生漏失，很少用做钻井液；使用范围：套管下至油层顶部的单一压力体系的裂缝性油层或强水敏油层；广泛作为射孔液、压井液、修井液；（1）无固相清洁盐水钻井液第四部分、保护油气层钻井液技术第61页,共85页，2024年2月25日，星期天(2)水包油钻井液定义：水包油钻井液是将一定量油分散于水或不同矿化度盐水中，形成以水为分散介质、油为分散相的无固相水包油钻井液。油、水水相增粘剂主、辅乳化剂组成：密度控制方法：调节油水比加入不同数量和种类的盐最低密度可达0.89g/cm3

滤失量和流变性控制：由油相或水相中加入的油气层低伤害处理剂来控制。特点：大大降低固相损害；可以实现低密度。使用范围：特别适用于套管下至油层顶部的低压、裂缝发育、易发生漏失的油气层。第四部分、保护油气层钻井液技术第62页,共85页，2024年2月25日，星期天(3)无膨润土暂堵型聚合物钻井液组成：由水相、聚合物和暂堵剂固相粒子配制而成密度：采用不同种类和加量的可溶性盐来调节流变性能控制：通过加入低损害聚合物和高价金属离子来调控滤失量控制：通过加入各种与油气层孔喉直径相匹配的暂堵剂来控制，这些暂堵剂在油气层中形成内泥饼，阻止钻井液中固相或滤液继续侵入。第四部分、保护油气层钻井液技术第63页,共85页，2024年2月25日，星期天暂堵剂种类酸溶性暂堵剂水溶性暂堵剂油溶性暂堵剂单向压力暂堵剂细目或超细目碳酸钙、碳酸铁等细目或超细目氯化钠、硼酸盐等树脂、石蜡、沥青类产品等改性纤维素、果壳、木屑等脆性油溶性树脂-架桥粒子。聚苯乙烯、酚醛树脂、二聚松香酸等。塑性油溶性树脂-填充粒子。乙烯-醋酸乙烯树脂、乙烯-丙烯酸脂、石蜡、磺化沥青、氧化沥青第四部分、保护油气层钻井液技术第64页,共85页，2024年2月25日，星期天(4)低膨润土聚合物钻井液配伍性及所必须的流变性能与滤失性能可通过选用不同种类的聚合物和暂堵剂来达到。使用膨润土的优点流变性易控制滤失量低处理剂用量少钻井液成本低特点：尽可能降低膨润土含量，使钻井液既能获得安全钻进所必须的性能，又不会对油气层产生较大的损害。第四部分、保护油气层钻井液技术第65页,共85页，2024年2月25日，星期天（5）改性钻井液若采用长段裸眼钻开油气层，技术套管没能封隔油气层以上地层，为了减少对油气层的损害，在钻开油气层之前，对钻井液进行改性，使其与油气层特性相匹配，不诱发或少诱发油气层潜在损害因素。优点成本低应用工艺简单对井身结构和钻井工艺无特殊要求对油气层损害程度小被广泛作为钻开油气层的钻井液第四部分、保护油气层钻井液技术第66页,共85页，2024年2月25日，星期天改性方法：

a.降低钻井液中膨润土和无用固相含量，调节固相颗粒级配;b.按照所钻油气层特性调整钻井液配方，尽可能提高钻井液与油气层岩石和流体的配伍性;c.选用合适类型的暂堵剂及加量d.降低静滤失量、动滤失量和HTHP滤失量，改善流变性与泥饼质量第四部分、保护油气层钻井液技术第67页,共85页，2024年2月25日，星期天⑥正电胶钻井液

这是一类用混合层状金属氢氧化物(MixedMetalHydroxide，简称MME)处理的钻井液。a.正电胶钻井液特殊的结构与流变学性质-亚微粒子很少，向“豆腐块”一样整体流动b.正电胶对岩心中粘土颗粒膨胀的强烈抑制作用c.整个钻井液体系中分散相粒子的负电性减弱正电胶钻井液保护油气层的机理为:

第四部分、保护油气层钻井液技术第68页,共85页，2024年2月25日，星期天⑦甲酸盐钻井液高密度下易实现低固相、低粘度；高矿化度盐水能预防粘土水化膨胀、分散运移；盐水不含卤化物，不需缓蚀剂，腐蚀速率极低；储层伤害小，是目前发展较快的一种钻井液体系。组成：以甲酸钾、甲酸钠、甲酸盐为主要材料+盐水配制的钻井完井液。密度调节：通过加入的盐酸盐来调节。基液的最高密度可达2.3g/cm3。可根据油气层的压力和钻井完井液的设计要求予以调节。特点：第四部分、保护油气层钻井液技术第69页,共85页，2024年2月25日，星期天⑧聚合醇(多聚醇)钻井液在浊点温度以下，聚合醇与水完全互容，呈溶解态;高于浊点温度时，聚合醇以游离态分散在水中，这种分散相就可作为油溶性可变形粒子起封堵作用。用聚合醇为主要材料配置的钻井液。聚合醇的浊点温度与体系的矿化度、聚合醇分子量有关，将浊点温度调节到低于油气层的温度，借助聚合醇在水中有浊点的特点实现保护油气层的目的。机理第四部分、保护油气层钻井液技术第70页,共85页，2024年2月25日，星期天⑨屏蔽暂堵钻井液当长裸眼井段中存在多套压力层系时，如：a.上部井段存在高孔隙压力或处于强地应力作用下的易坍塌泥岩层或易发生塑性变形的盐膏层和含盐膏泥岩层，下部为低压油气层；b.多套低压油气层之间有高孔隙压力的易坍塌泥岩互层；c.老油区因采油或注水而形成的过高压差而引起的油气层损害。第四部分、保护油气层钻井液技术第71页,共85页，2024年2月25日，星期天2.油基钻井液种类：油包水型钻井液、全油基钻井液能有效地避免油层的水敏作用对油气层损害程度低优点：缺点：成本高对环境易产生污染容易发生火灾可能使油层润湿反转，降低油相渗透率与地层水可能形成乳状液堵塞油层第四部分、保护油气层钻井液技术第72页,共85页，2024年2月25日，星期天3.气体类钻井液

对于低压裂缝油气田、低压强水敏或易发生严重井漏的油气田及枯竭油气田，其油气层压力系数往往低于0.8，为了降低压差的损害，必须降低钻井液的密度气体类钻井液是以气体为主要组分实现低密度。种类空气雾泡沫流体充气钻井液下过技术套管的下部漏失地层、强敏感性和低压油气层少量地层水进入井中在低流速下有较高的粘度，携屑能力强第四部分、保护油气层钻井液技术第73页,共85页，2024年2月25日，星期天4.合成基钻井液①定义：以人工合成或改性的有机物为连续相，盐水为分散相，再加入乳化剂、降滤失剂、流型改进剂、加重剂等组成。合成基液有醋类、醚类、聚a-烯烃、醛酸醇、线性a-烯烃、内烯烃、线性石蜡、线性烷基苯等。②特点：具有油基钻井液的许多优点：润滑性好、摩阻力小、携屑能力强、井眼清洁、抑制性强、钻屑不易分散、井眼规则、不易卡钻、有利于井壁稳定、对油气层损害程度低、不含荧光物质。主要用在水平井和大位移井中。但成本高。第四部分、保护油气层钻井液技术第74页,共85页，2024年2月25日，星期天汇报提纲钻井液知识概论第一部分复杂情况钻井液工艺第三部分保护油气层钻井液技术第四部分钻井液性能及调整第二部分钻井液发展趋势第五部分第75页,共85页，2024年2月25日，星期天第五部分、钻井液发展趋势1、国内钻井液发展历程（1）50-60年代分散钻井液钙处理钻井液（以石灰、石膏及氯化钙为絮凝剂）盐水钻井液（2）70年代-80年代中期低固相铁铬盐混油（或盐水）钻井液褐煤氯化钙钻井液褐煤石膏钻井液低固相饱和盐水钻井液高分子有机处理剂已广泛应用于钻井液中。第76页,共85页，2024年2月25日，星期天（3）1986-1990年（“七五”期间）研制出以FA-367、XY-27和JT-888等处理剂组成的两性离子聚合物钻井液体系，和由阳离子包被剂、降滤失剂、降粘剂、防塌剂等组成的全阳离子聚合物钻井液体系；（