油气井工作液技术学习教案

会计学1油气井工作液技术(jìshù)第一页，共180页。ChapterOnePreface

第1章绪论第1页/共180页第二页，共180页。1.1定义(dìngyì)——在钻井、完井、增产等作业过程中所使用(shǐyòng)的工作流体统称油气井工作液。包括：钻井液、钻井完井液、水泥浆、射孔液、隔离液、封隔液、砾石充填液、修井液、压裂液、酸液、驱替液等。第2页/共180页第三页，共180页。建立油气通道发现油气层解放油气层保护(bǎohù)油气层提高油气产量1.2主要(zhǔyào)功用第3页/共180页第四页，共180页。（按作业(zuòyè)环节分）两大类I.钻井液水基钻井液油基钻井液气基钻井流体II.完井液（广义）——油气井完成和完善作业过程(guòchéng)中所使用的工作流体。1.3分类(fēnlèi)第4页/共180页第五页，共180页。II.完井液（广义(guǎngyì)）钻井完井液（即打开产层的钻井液）——在油气层中钻进时所使用的循环流体。有：改性钻井液、清洁盐水聚合物完井液、低固相聚合物完井液、油基完井液、气体类完井液。主要功用：打开储层时保护油气层。隔离液——替换作业(zuòyè)时用来隔离两种不配伍的工作液的流体。如：固井注水泥。主要功用：消除工作液间不配伍带来的不利影响，提高作业（施工）质量。第5页/共180页第六页，共180页。II.完井液（广义(guǎngyì)）射孔液——射孔作业时使用的流体。有：无固相清洁盐水、阳离子聚合物射孔液、无固相聚合物盐水、暂堵性聚合物射孔液、油基射孔液、酸基射孔液。主要功用：协助打开油气通道，保护油气层，平衡地层压力。水泥浆——固井作业时注入套管与井壁环形空间内的流体。主要功用：将套管与井壁固结在一起，建立安全的油气通道，同时为后续(hòuxù)作业提供安全的施工环境。第6页/共180页第七页，共180页。II.完井液（广义(guǎngyì)）封隔液——完井时套管与油管间的充填液体。有：清洁盐水、聚合物胶液（CMC）、改性钻井液、油基钻井液。主要功用(gōngyòng)：平衡压力、防腐、保护油套管。套管封隔液——套管与井壁间无水泥段的充填液体。主要功用(gōngyòng)：平衡压力、稳定井壁、保护套管、节约成本。砾石充填液——防砂作业时用来输送砾石的流体。主要功用(gōngyòng)：输送砾石、保护油气层、平衡地层压力。第7页/共180页第八页，共180页。II.完井液（广义(guǎngyì)）修井液——修井作业时所用的工作液。修井作业：套管修理、修理更换井下设备、清除井眼中的有害固体（砂、砾石、淤泥等）、处理井下事故。有：清洁盐水、聚合物盐水、油基钻井液等。主要功用：修复(xiūfù)油井，平衡压力，保护油气层。压裂液——压裂作业时使用的流体。有：水基类（稠化水压裂液、水冻胶压裂液、水包油压裂液）油基类（稠化油压裂液、油冻胶压裂液、油包水压裂液）主要功用：传递压力、携砂、保护油气层（扩大通道）。第8页/共180页第九页，共180页。II.完井液（广义(guǎngyì)）酸液：（含前置液）——酸化作业中使用的流体。有：盐酸、氢氟酸和两者混合的土酸。此外：氨基磺酸（NH2SO3H）、碳酸、甲酸、乙酸。常加入：缓蚀剂、缓速剂、稳定剂。主要功用：解堵和溶解胶结(jiāojié)物，恢复和提高储层渗透率，解放储层，保护储层。驱替液——三次采油作业过程中所使用的流体。有：盐水类、聚合物类、微乳液、泡沫类。主要功用：驱替残余油，提高采收率。此外：还有注水作业，调剖堵水等所使用(shǐyòng)流体均属油气井工作液。第9页/共180页第十页，共180页。影响探井成功率（影响录井、试井结果、误判为干层或水层等）影响油田开发速度（井塌、井漏、卡钻等延长建井周期、报废）影响油井采收率（损害、油气层渗透率降低、产量低）影响油田稳产期（射孔液、修井液与储层流体不配(bùpèi)物、结垢等）影响油田综合效益1.4油气井工作液在油气田勘探开发中的地位(dìwèi)和作用第10页/共180页第十一页，共180页。ChapterTwo

TheTechnologyofDrillingFluids

第2章钻井液技术(jìshù)第11页/共180页第十二页，共180页。2.1.1早期历史（公元前256年～公元1844年）原始阶段早在公元前256年（春秋战国时期）。我国发明了“顿钻”钻井技术，后传至波斯、埃及(āijí)，然后再传到欧洲。至公元1041～1053年（北宋年间）。我国首创“卓筒井”。即用竹筒当套管下入井内，封隔水层、塌层。到公元1821年（清道光年间），我国已能钻成1000米井。此段期间，所用钻井液完全是清水，目的单一：仅为洗井和帮助捞砂，没有循环系统，将清水直接倒入井内，冲钻，下捞砂筒捞出。2.1钻井液技术的发展(fāzhǎn)概况第12页/共180页第十三页，共180页。2.1.2萌芽阶段（1844年～1920年）

1844年．英国人RobertBeart发明了“旋转钻井”方法，并开始使用循环系统循环钻井液，但采用的是“反循环”方法。（即抽吸法）。1845～1860年.法国人Faulle建立了较完整的循环系统，并采用“正循环”循环钻井液，且意识到了“混浊的水”比“清水”带砂好。1887～1901年.美国人开始使用粘土、糠麸、谷物等材料作钻井液添加剂，并认识到用“粘泥”使钻井液变“稠”变“重”的重要性。1906年.钻井液搅拌器问世。（在此之前，钻井液是由牲口在池中走动配成的。）1910年.专用泥浆泵问世。这段期间(qījiān)，已开始认识到钻井液的重要性。钻井液特点：成分单一，处于自然状态。2.1钻井液技术(jìshù)的发展概况第13页/共180页第十四页，共180页。2.1.3发展阶段（1921年～1948年）——近代钻井液1921年.美国人Stroud开始使用专门制备的添加剂来调节钻井液性能，并出版了世界上第一本关于钻井液方面的出版物。钻井液工艺技术正式问世。各先进国家相继开始了这方面的研究工作。出现(chūxiàn)了加重剂、增粘剂、降滤失剂、堵漏剂等专用处理剂，并建立了比重、粘度、失水等常规性能的测试方法及钻井液滤液分析方法。1930年.全世界已有23种关于钻井液方面的出版物。钻井液技术的发展进入高潮。2.1钻井液技术(jìshù)的发展概况第14页/共180页第十五页，共180页。2.1.3发展阶段(jiēduàn)（1921年～1948年）——近代钻井液此阶段(jiēduàn)钻井液有如下特点：组分较前复杂，逐渐趋于完善。普遍使用处理剂来调节维护钻井液性能。钻井液类型越来越多，功能越来越全。同时开始了钻井液处理剂研究和钻井液专用仪器的设计制造。2.1钻井液技术的发展(fāzhǎn)概况第15页/共180页第十六页，共180页。2.1.4科学化阶段（1948年至今）——现代钻井液出现并广泛使用了不分散无固相、低固相钻井液。处理剂发展迅速。由几十种发展到上千种，并开始了深入的处理剂作用机理研究。开始了泥浆（钻井液）流变学研究，水力参数(cānshù)及流变模式的优选。发展了钻井液固相控制技术。开展了系统深入的井壁稳定技术研究。开展了系统深入的深井超深井钻井液技术研究。研制了大量成套的现代测试仪器，并逐步完善了评价方法。开始了钻井液数据库和专家系统的建立。深入开展了保护油气层的完井液技术研究。形成了一整套较完善的钻井液技术理论。2.1钻井液技术(jìshù)的发展概况我国钻井液技术研究起步晚，但发展非常迅速，无论从理论研究上或是应用研究上均有重大突破。目前我国钻井液技术与先进国家处于(chǔyú)同步水平。第16页/共180页第十七页，共180页。泥浆mud又称：钻井液drillingfluid洗井液flushingfluid循环流体circulatingfluid可定义为：保证钻井工作能安全顺利进行的所有入井流体统称钻井液。或：由各种不同大小的固体颗粒分散、悬浮于不同的流体中并由各种化学处理剂来维持其性能的一种多级多相(duōxiānɡ)分散体系。2.2钻井液的组成、类型(lèixíng)及功用第17页/共180页第十八页，共180页。2.2.1组成钻井液主要由分散介质、分散相和处理剂三大部分组成。分散介质（连续相）水：淡水/盐水——“水基”油：原油/柴油(cháiyóu)/白油——“油基”气：“气基”分散相粘土（膨润土）油：对水而言水：对油而言气：充于水基中处理剂：增粘剂、降粘剂、降滤失剂、抑制剂、表面活性剂、加重剂、润滑剂，维持钻井液性能的稳定。2.2钻井液的组成(zǔchénɡ)、类型及功用第18页/共180页第十九页，共180页。2.2.2钻井液的类型国内外分类各异，但目前均有暂行标准(biāozhǔn)。基本上可概括为三大类型：即水基钻井液、油基钻井液、气基流体。国内油田习惯分类2.2钻井液的组成(zǔchénɡ)、类型及功用

细分散钻井液钙处理钻井液：石灰/石膏/氯化钙粗分散钻井液盐水钻井液：盐水/饱和盐水/海水水基钻井液无固相聚合物钻井液聚合物钻井液低固相不分散聚合物钻井液聚磺钻井液等混油钻井液

油包水空气油基钻井液气基天然气油基雾、泡沫第19页/共180页第二十页，共180页。2.2.2钻井液的类型国标分类分法一：淡水钻井液体系钙处理钻井液体系不分散聚合物钻井液体系盐水钻井液体系饱和(bǎohé)盐水钻井液体系钾基钻井液体系油基钻井液体系气体体系（气体、泡沫）2.2钻井液的组成、类型(lèixíng)及功用分法二：不分散聚合物钻井液体系(tǐxì)钾基钻井液体系(tǐxì)饱和盐水钻井液体系(tǐxì)分散钻井液体系(tǐxì)钙处理钻井液体系(tǐxì)盐水钻井液体系(tǐxì)油基钻井液体系(tǐxì)气体钻井流体修井液完井液体系(tǐxì)第20页/共180页第二十一页，共180页。2.2.2钻井液的类型美国石油学会（API）和国际钻井承包商协会(xiéhuì)（IADC）分类不分散体系（不作任何处理）分散体系钙处理体系聚合物体系低固相体系饱和盐水体系完井修井液体系油基钻井液体系气体体系2.2钻井液的组成、类型(lèixíng)及功用注：1986年前，API和IADC分法与此差异较大(jiàodà)，上述分法是1986年修改的。第21页/共180页第二十二页，共180页。2.2.3钻井液的功用(gōngyòng)（十大功能）2.2钻井液的组成、类型(lèixíng)及功用清洗井底，携带钻屑。悬浮钻屑和加重剂。控制地层压力。传递水力功率。稳定井壁。冷却(lěngquè)、润滑钻头及钻柱。承受钻柱和套管的部分重量。提供所钻地层的大量资料。保护油气层。防止钻具腐蚀。第22页/共180页第二十三页，共180页。2.3.1钻井液的流变性2.3钻井液的性能(xìngnéng)由《流体力学》知，流体有四种基本(jīběn)流型（即牛顿流型、塑性流型、假塑性流型和膨胀流型）。钻井液大多属塑性或假塑性流型，因此就对应有相应的流变参数。钻井液主要(zhǔyào)有四大基本性能，即：流变性、造壁性、抑制性和润滑性。第23页/共180页第二十四页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.1钻井液的流变性静切应力(yìnglì)：τs（现场又用“θ”表示）GelStrength

简称“切力”：即塑性流体开始流动时的最低切应力(yìnglì)，又称“凝胶强度”。产生原因：存在空间网状结构。

实质：钻井液凝胶强度的高低。

影响因素：①粘土含量和分散度：含量大，分散度高，τs大。

②粘土颗粒的ζ电位和水化膜：ζ低，水化膜薄，吸力占优势，τs大。

③处理剂的种类和加量

作用：钻井液静止时悬浮钻屑和加重剂。

测量方法：用旋转粘度仪测其静止10分钟的切力。（用最低转速：每分钟3转）或用浮筒切力计。第24页/共180页第二十五页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.1钻井液的流变性动切应力：τo又称屈服值“YP”YieldPoint

塑性流体特有的性质，反映钻井液作层流流动时，粘土颗粒(kēlì)之间及高聚物分子之间的相互作用力。（即结构拆散、恢复达到动平衡时的结构强度。）τo是常量，不随速度梯度变化，体系定它则定。产生原因：结构所至（同τs）实质：钻井液在层流条件下的结构强度。影响因素：①粘土含量和分散度。②粒子ζ电位和水化膜。③处理剂的使用：吸附端面，拆散削弱结构，τo降低。④高分子聚合物的使用：吸附桥联，τo升高。第25页/共180页第二十六页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.1钻井液的流变性动切应力

作用：钻井过程中悬浮携带岩屑。（动态条件）τo的大小反映了钻井液携屑能力的大小。τo大，说明层流时结构强度大，流核面积大，携屑能力强，反之弱。测量方法：用旋转粘度仪测(yícè)600转和300转的数据，代入宾汉公式或相应的直读公式计算而得。τo=5.11（φ300-PV）τo=0.511(2φ300-φ600)旋转(xuánzhuǎn)粘度计第26页/共180页第二十七页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.1钻井液的流变性表观粘度：又称视粘度或有效粘度，用η’表示。AV:ApparentViscosity

——某一流速梯度下，速梯与相应切应力之比。即：ηi’=τi/Di单位：cP或mPa·s可见：表观粘度随速梯而变，同一体系，不同速梯，ηi不同。实质：钻井液在流动过程中实际表现出来的总的粘滞性。作用：衡量钻井液的宏观流动性。测量方法：用旋转粘度仪。现场习惯用600转数据的1/2值表示，AV=φ600/2。方可将对应速梯下测得的切力值代入宾汉或指数(zhǐshù)方程求得。第27页/共180页第二十八页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.1钻井液的流变性塑性粘度（PV或ηs）（PlasticViscosity）

——塑性流体层流流动时的粘度。PV也是常量，不随速度梯度变化，体系定它则定。实质：钻井液中结构拆散(chāisǎn)与恢复处于动平衡时，固—液之间、液—液之间的内摩擦力的反应。影响因素：固相含量：固含高，则PV高。分散度：分散度↗，则PV↗。液相粘度：液相粘度↗，则PV↗。水溶性处理剂的粘度：水溶性处理剂的粘度↗，则PV↗。显然，它直接反映了钻井液中固相含量的高低及分散程度。第28页/共180页第二十九页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.1钻井液的流变性塑性(sùxìng)粘度：作用：衡量(héngliáng)判断钻井液中固相含量的高低及分散程度。高则有害，低则有利。PV与YP是塑性型钻井液的两个重要流变参数，它们直接影响流阻、压降、水力功率的大小及井眼净化的程度。测量方法：用旋转粘度仪测φ600、φ300读值。PV=φ600-φ300mPa·s第29页/共180页第三十页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.1钻井液的流变性剪切稀释(xīshì)性（ShearThinningBehavior）——表观粘度随速梯增大而降低的现象，称为剪切稀释。实质：高剪切作用破坏了体系内部结构(jiégòu)，使总的粘滞性降低。显然：只要能形成结构(jiégòu)的钻井液，均有剪切稀释性。表征量：τo/ηs（动切应力YP/塑性粘度PVPa/mPa·s）大小衡量。比值大——剪切稀释能力强，反之则弱。因为比值大，表明结构(jiégòu)多（τo大），固含低（ηs小），体系受剪切稀释明显。作用：判断携屑能力：强者——好，有利低速带砂（结构(jiégòu)）。0.36～0.48Pa/mPa·s估计钻头水眼处的粘度大小：强者——小，有利喷射。故：一般要求钻井液的剪切稀释能力强。（太强也有害）。第30页/共180页第三十一页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.1钻井液的流变性流性指数(zhǐshù)：符号“n”，亦称n值：0<n<1，无因次。——表示假塑性流体中结构的多少及存在的形式。当n→1时：表明结构少，且不连续(liánxù)。n=1时，完全无结构，牛顿体。当n→0时：表明结构逐渐增多，且连续(liánxù)。非牛顿性越强。作用：判别携屑能力：n小，流核大，带砂好。n=0.4～0.7好。判断剪切稀释性：n越小，剪切稀释能力越强。（结构多）第31页/共180页第三十二页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.1钻井液的流变性稠度系数：符号(fúhào)“K”，亦称K值。单位：达因·秒n/厘米2。

——表示假塑性钻井液的稀稠程度。由假塑性流体本构方程(fāngchéng)：τ=KDn可知，当n=1时，τ=KD（即为牛顿体）。显然，此时K即为牛顿粘度（牛顿内摩擦系数），说明K与粘度有关。实质：假塑性流体在一定速梯下非结构性内摩擦的反映。作用：衡量钻井液流动阻力的高低及固相含量的多少。第32页/共180页第三十三页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.1钻井液的流变性触变性（ThixotropicBehavior）——指钻井液受搅拌后变稀，静止后又变稠的特性。或：钻井液切力（搅拌后）随静止时间的增长而增大的特性。产生原因：受搅结构被拆散，粘度、切力下降——变稀。静止结构恢复，粘度、切力增大——变稠。实质：体系恢复结构的能力。影响因素(yīnsù)：①粒子浓度↗，结构恢复快、强，触变性强。②ζ电位↗，结构恢复慢、弱，触变性弱。③若是端—面、端—端结构为主，恢复慢，但最终结构强。（需要一定时间完成定向）④若是高聚物吸附土粒形成桥联结构，恢复快，但最终结构强度弱。第33页/共180页第三十四页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.1钻井液的流变性触变性（ThixotropicBehavior）衡量标志：①恢复结构的速度（即时间）。②最终结构的强度（即最终切力的大小）。钻井液触变性类型(lèixíng)：①快的强凝胶：结构恢复很快，最终切力大。②慢的强凝胶：结构恢复慢，最终切力很大。③快的弱凝胶：结构恢复很快，最终切力较小。④慢的弱凝胶：结构恢复很慢，最终切力小。钻井液对触变性的要求：①结构恢复要快（有利钻屑悬浮，防止沉砂）②最终切力要适当（防止开泵阻力大，压力激动）快的弱凝胶（图中曲线3）τ/Pa1234t/min评价方法(fāngfǎ)：用旋转粘度仪测钻井液静置1分钟（初切）和10分钟（终切）的切力，用它们的差值（θ10-θ1）表示其大小。第34页/共180页第三十五页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.1钻井液的流变性漏斗(lòudǒu)粘度（FunnelViscosity）——一定量的钻井液流出特制漏斗所需的时间(shíjiān)。单位：s。实质：是钻井液表观粘度的宏观表征。量具：漏斗粘度计量法：国内——装700mL，测流出500mL的时间(shíjiān)。国外——装1500mL，测流出946mL的时间(shíjiān)。仪器校正标准：国内——清水值15±0.5s国外——清水值26±0.5s作用：衡量钻井液的宏观流动性和稀稠程度。第35页/共180页第三十六页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.2钻井液的失水(shīshuǐ)造壁性钻井液中水的形态：束缚水：不连续，不易失去(shīqù)。吸附水：受约束，不失去(shīqù)，随土移动。自由水：连续，可自由移动，易失去(shīqù)。失水与失水量WaterLoss（滤失量FiltrationLoss）失水——钻井液中自由水在压差作用下向具有孔隙的地层渗滤的现象，称为失水。失水量——单位时间的滤失量。习惯上用30分钟的失水多少来表示体系的失水量大小。现场亦称“失水量”为“失水”，常用符号“B”表示。第36页/共180页第三十七页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.2钻井液的失水(shīshuǐ)造壁性泥饼与泥饼质量：MudCake或FilterCake泥饼——失水过程中，分散相颗粒附着在井壁上所形成(xíngchéng)的一层“假井壁”称为泥饼。用符号“K”表示。单位：mm造壁性——指钻井液失水形成(xíngchéng)泥饼的特性。泥饼质量：①厚度：薄而致密为好，厚而疏松为差。②渗透率：越小越好，为零最佳。③摩擦系数：值越小越好。④抗剪强度：越高越好。⑤可压缩性：越大越好。（太大也有害）

显然：泥饼能有效地阻止失水的继续进行，泥饼好，失水小。第37页/共180页第三十八页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.2钻井液的失水(shīshuǐ)造壁性失水的种类（1）瞬时失水——钻头破碎岩石形成井眼而泥饼尚未形成这一瞬间的失水。特点：·主要是向井底失水。·时间短而量大，伴有少量泥浆渗失。·存在于整个钻井过程中。（2）动失水——即钻井液在循环过程中的失水。特点：·向井壁失水·泥饼处于建立、增厚、冲蚀平衡状态(zhuàngtài)·失水速度由大到小逐渐恒定·存在于整个循环过程中，时间长，累积失水量大。（3）静失水——钻井液静止时的失水。（在压差作用下）特点：·同时向井壁井底失水，以井壁为主。·泥饼在动失水的基础上随时间增长而增厚。·失水速度随静止时间的增长而减少。·静失水量<动失水量。第38页/共180页第三十九页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.2钻井液的失水(shīshuǐ)造壁性失水量的影响因素(yīnsù)影响瞬时失水的因素(yīnsù)①压差：ΔP↗，瞬时失水量↗。②粘度：粘度↗，瞬时失水量↘。③固相颗粒大小与多少。影响静失水的因素静失水方程Vf——渗滤量，t——渗滤时间A——泥饼面积，Cc——泥饼中固相的体积分数K——泥饼渗透率，Cm——钻井液中固相的体积分数△P——渗滤压差，μ——滤液粘度

故影响因素有：①时间：t↗，Vf↗。②压差：ΔP↗，Vf↗。泥饼可压缩性好时则不然。③固相含量、类型及级配④泥饼渗透滤：K↘，Vf↘。⑤滤液粘度：μ↗，Vf↘。⑥温度：温度↗，μ↘则Vf↗。上述因素中，泥饼渗透率的影响是关键。影响动失水的因素①影响静失水的因素同样影响动失水。②环空返速紊流：返速高，冲蚀大，动失水大。层流：返速低，冲蚀小，动失水小。平板型层流：返速低，冲蚀小，动失水小。③泥饼强度：强度高，不易冲蚀，动失水小。第39页/共180页第四十页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.2钻井液的失水(shīshuǐ)造壁性失水、泥饼与钻井(zuànjǐnɡ)的关系失水与钻井(zuànjǐnɡ)的关系井壁的失水有害①易造成井塌和缩径阻、卡、划②易损害油气层：阻、堵、水锁、沉淀向井底的失水有利①降低井底岩石强度，增加可钻性，有利钻速提高。②消除压持效应，避免重复切削，有利于钻速提高。显然：瞬失失水越大，钻速越高。失水大小的确定原则①井浅——宽，井深——严。②裸眼短——宽，裸眼长——严。③用分散剂时——严，用抑制剂时——宽。④钻井液矿化度高——宽，矿化度低——严。总之，以井下是否正常为依据，合理调控失水量。

现场标准：·一般地层：10～15mL/30分钟

·易塌地层及油气层：<5mL/30分钟第40页/共180页第四十一页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.2钻井液的失水(shīshuǐ)造壁性失水(shīshuǐ)、泥饼与钻井的关系泥饼与钻井有利方面：①护壁防塌；②防止渗透性井漏；③保护油气层。有害方面①易发生泥饼粘附卡钻（压差卡钻）②引起井径缩小、遇阻、遇卡，摩阻、扭矩大。③影响固井质量

只要泥饼质量高，其有害的一面是完全可以避免的。因此，如何提高泥饼质量也是钻井液技术的关键技术之一。

第41页/共180页第四十二页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.3钻井液的抑制性抑制性——钻井液防止或减缓地层和钻屑中粘土矿物水化膨胀分散(fēnsàn)的特性。包括两方面：①对钻屑水化分散(fēnsàn)的抑制②对地层水化膨胀的抑制抑制性的表征(biǎozhēnɡ)量①钻屑回收率.%越高越好。②泥页岩线膨胀率.%越低越好。③毛细管吸吮时间CST（CapillarySuctionTime）值越低越好。第42页/共180页第四十三页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.3钻井液的抑制性抑制性的评价方法①用滚子炉作滚动回收试验——回收率。②用膨胀仪测(yícè)岩样的膨胀量——膨胀率。③用CST仪测(yícè)吸吮时间——CST值。抑制性的功用①防止地层造浆②防止井眼缩径③防止井眼跨塌（硬脆性地层）④维持体系(tǐxì)的聚结稳定性滚子加热炉高温高压智能页岩膨胀仪第43页/共180页第四十四页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.4钻井液的润滑性润滑性——钻井液降低钻具(zuànjù)扭矩、摩阻的特性。润滑性的表征量（三个）①钻井液的润滑系数：越小越好。——钻井液作用(zuòyòng)下金属间的摩擦系数。②泥饼摩擦系数Kf越小越好。——指泥饼与光滑金属面间的摩擦系数。③极压膜强度：越高越好。——指吸附于钻具表面的润滑膜的极限强度。第44页/共180页第四十五页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.4钻井液的润滑性润滑(rùnhuá)性的评价方法润滑(rùnhuá)系数——用极压润滑(rùnhuá)仪测定泥饼摩擦系数——用泥饼摩擦系数测定仪测定极压膜强度——用极压润滑(rùnhuá)仪测定润滑性的功用①降低摩阻和扭矩②防止套管(tàoɡuǎn)的磨损（南海例子）③延长钻头轴承寿命④防止压差卡钻⑤防止钻头泥包注：钻井液的润滑性在大斜度井、水平井、开窗侧钻、丛式井钻井中尤为重要。第45页/共180页第四十六页，共180页。粘滞(zhānzhì)系数测定仪EP润滑(rùnhuá)仪第46页/共180页第四十七页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.4钻井液的润滑性在钻井(zuànjǐnɡ)过程中，按摩擦付表面润滑情况，摩擦可分为以下三种情况：

a-边界摩擦；b-干摩擦或障碍摩擦c-流体摩擦三种不同润滑(rùnhuá)模式示意图第47页/共180页第四十八页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.4钻井液的润滑性①边界摩擦：两接触面间有一层极薄的润滑膜，摩擦和磨损不取决于润滑剂的粘度，而是与两表面和润滑剂的特性有关，如润滑膜的厚度(hòudù)和强度、粗糙表面的相互作用以及液体中固相颗粒间的相互作用。有钻井液的情况下，钻铤在井眼中的运动等属边界摩擦。②干摩擦（无润滑摩擦）：又称为障碍摩擦，如空气钻井中钻具与岩石的摩擦，或井壁不规则情况下，钻具直接与部分井壁岩石接触时的摩擦。③流体摩擦：由两接触面间流体的粘滞性引起的摩擦。实际上，钻井过程(guòchéng)中的摩擦多微混合摩擦①③共存为主。第48页/共180页第四十九页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.4钻井液的润滑性影响钻井液润滑性的因素①固相类型，颗粒形状及尺寸粘土>钻屑>加重(jiāzhòng)剂不规则>片状>球状小尺寸>大尺寸②泥饼质量：越致密、均匀、薄而光滑越好（井壁岩石特性）③有机高分子处理剂④润滑剂多级复配优于单剂，混油不如润滑剂。第49页/共180页第五十页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.5钻井液性能(xìngnéng)对钻速的影响密度(mìdù)对钻速的影响：ρ↗，V↘。ρ从1.10g/cm3↗1.65g/cm3，V从10m/h↘3.3m/h。ρV第50页/共180页第五十一页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.5钻井液性能(xìngnéng)对钻速的影响粘度(zhāndù)对钻速的影响：PV↗，V↘。η’↗，流阻大，井底有效压力高。η∞↗，流阻大，水力损耗大。VPV(η’)第51页/共180页第五十二页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.5钻井液性能(xìngnéng)对钻速的影响失水对钻速的影响(yǐngxiǎng)：瞬时失水↗，V↗。瞬时失水V第52页/共180页第五十三页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.5钻井液性能(xìngnéng)对钻速的影响固相含量(hánliàng)对钻速的影响：固相含量(hánliàng)↗，V↘。类型：重晶石<钻屑<粘土

分散程度↗，V↘。V固含分散度V第53页/共180页第五十四页，共180页。2.3钻井液的性能(xìngnéng)2.3.5钻井液性能(xìngnéng)对钻速的影响润滑性对钻速的影响(yǐngxiǎng)：润滑性↗，V↘。油基钻速<水基（20%～30%）V润滑性第54页/共180页第五十五页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)分类：1.按其用途(yòngtú)可分为十六类：降滤失剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏剂、降粘剂、缓蚀剂、粘土类、润滑剂、加重剂、杀菌剂、消泡剂、泡沫剂、絮凝剂、解卡剂、其它。2.按化学性质可分为三大类①无机处理剂（七类）②有机处理剂（八类）③表面活性剂（四类）第55页/共180页第五十六页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)作用原理①离子交换吸附作用②压缩双电层作用③通过沉淀、中和、水解(shuǐjiě)、络合等化学反应来除去有害离子、控制pH值、增强某些有机处理的作用等。④调节比重作用2.4.1无机(wújī)处理剂①氯化物②硫酸盐③碱类④碳酸盐⑤磷酸盐⑥铬酸盐⑦硅酸盐

第56页/共180页第五十七页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品及功用2.4.1无机(wújī)处理剂①变钙质土为钠质土，提高配浆土的造浆率纯碱（Na2CO3）②沉除Ca2+离子①控制钻井液的pH值烧碱（NaOH）②改善某些处理剂的使用效果：丹宁、褐煤等提高水溶性第57页/共180页第五十八页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用产品(chǎnpǐn)及功用2.4.1无机(wújī)处理剂

石灰（CaO）石膏（CaSO4）用来配制钙处理钻井液（粗分散钻井液）氯化钙（CaCl2）提高矿化度防塌（防水化）①配制饱和盐水钻井液，防盐溶食盐（NaCl）

②提高钻井液矿化度，抑制泥页岩水化第58页/共180页第五十九页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用产品(chǎnpǐn)及功用2.4.1无机(wújī)处理剂重晶石（BaSO4）(ρ=4.2～4.6)石灰石（CaCO3）(ρ=2.7～2.9)菱铁矿（FeCO3）(ρ=3.7～3.9)用作钻井液的加重材料方铅矿（PbS）(ρ=7.5～7.6)CaCO3可作暂堵剂钛铁矿（FeTiO3）或[TiO2·Fe2O3](ρ>3.0)铁矿粉（Fe2O3）(ρ=4.9～5.3)KCl——抑制剂硅酸钠——抑制剂、堵漏剂铬酸盐（重铬酸钠、钾）——热稳定剂、防腐剂。磷酸盐——稀释剂，除Ca2+，抗温低（80℃）第59页/共180页第六十页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)类型(lèixíng)2.4.2有机(yǒujī)处理剂①腐植酸类：NaHm（NaC），KHm，SMC②纤维素类：CMC，HEC，聚阴离子纤维素（Drispac）③木质素类：FCLS，无铬木质素④丹宁酸类：NaT，SMT，SMK⑤丙烯酸类：PAM，PHP，Na-HPAN，Ca-HPAN，PAC系列，80A系列⑥沥青类：磺化沥青、氧化沥青、乳化沥青⑦淀粉类：羧甲基淀粉、羟丙基淀粉、阳离子淀粉⑧其它高分子聚合物：如树脂类：SMP，生物聚合物：XC。第60页/共180页第六十一页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)作用(zuòyòng)机理2.4.2有机(yǒujī)处理剂降失水作用（水化膜的堵孔作用，高分子的护胶作用）稀释作用（优先吸附边缘，削弱拆散结构；包被粒子防止成网）絮凝作用（高分子敏化作用、桥联包被成团）增稠作用（吸附桥联成网）第61页/共180页第六十二页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂稀释剂①丹宁碱液（NaT丹宁酸钠，同类产品有NaK栲胶碱液）：由丹宁粉和烧碱按2:1，6:4，1:1（重量比）配制而成。·有效成分——五倍子酸钠·关键基团：吸附基：邻双酚羟基水化基：羟基—OH和羧钠基—COONa②磺甲基丹宁（SMT，同类产品有磺化栲胶SMK）：用丹宁酸与甲醛和亚硫酸氢钠进行磺甲基化反应制得，再用红矾螯合即得抗温200℃产品。第62页/共180页第六十三页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂稀释剂③铁铬木质素磺酸盐（FCLS）简称铁铬盐

·制备方法：纸浆废液→发酵→浓缩→加温60～80℃→加入硫酸亚铁和红矾→搅拌反应2小时→喷雾干燥即可

·有效成分：Fe2+与Cr3+与木质素磺酸形成的内络合物。

·特点：稀释能力强抗盐、抗钙强（络合物稳定）抗温能力强：180℃（络合物稳定）注意：使用时pH值应在9～11之间，太低会减效，太高易起泡。

第63页/共180页第六十四页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂稀释剂④两性离子小分子聚合物（XY27）在小分子阴离子型降粘剂的分子链节中引入有机阳离子基团而制成，阳离子化度在10%～20%，M<5000。·作用机理：强包被拆桥·特点：稀释能力强（尤其对聚合物钻井液）克服了“分散”与“抑制”的矛盾解决了高分子“强包被”与“高结构强度”之矛盾注：任何水溶性小分子聚合物都具有一定稀释能力。分子量越小，稀释能力越强，但吸附基吸附能力要强，水化基多。第64页/共180页第六十五页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂降失水剂①煤碱剂（NaC或NaHm）简称腐钠

·制备方法：由褐煤粉加适量烧碱水配制而成。（现已有现成产品，无需现场配制。）

·有效成分：腐植酸钠

·作用机理：多种功能团的护胶作用：羧基、酚羟基、甲氧基。

·特点：成本低降失水能力强抗温能力强，232℃

抗钙能力强（600mg/L），抗盐一般。第65页/共180页第六十六页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂降失水剂②腐植酸衍生物：铬腐植酸（CrHm）钾腐植酸（KHm）：由红矾钠或红矾钾与褐煤按3:1或4:1（重量比）混合加水加温80～90℃搅拌2小时左右。

·有效成分：腐植酸铬、腐植酸钾

·显著特点：抗温、抗钙、抗盐能力均比NaHm强，兼有稀释防塌作用。

硝基腐植酸：稀硝酸与褐煤按1:2配比在40～60℃下反应制成。

·显著特点：抗盐能力强，可达20～30%。除降失水外，兼有稀释作用。第66页/共180页第六十七页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂降失水剂②腐植酸衍生物：磺化褐煤（SMC）：先将褐煤用甲醛、发烟硫酸（亚硫酸钠）、烧碱进行磺甲基化，再将磺化产物用重铬酸钠（红矾）进行氧化和螯合，即得SMC。（反应温度70～80℃）

·显著特点：抗温能力强

第67页/共180页第六十八页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂降失水剂③钠羧甲基纤维素

：CMC：高粘HV-CMC——增粘（低固相钻井液）中粘MV-CMC——降失水（一般钻井液，加重钻井液）低粘LV-CMC——降失水（一般钻井液，加重钻井液）●关键参数：聚合度n——决定CMC的粘度高低，大则高，小则低。取代度α——决定CMC水溶性和吸附活性。

0.8～0.9佳。由植物纤维（如棉花）经过碱化变成碱纤维素后再与氯乙酸反应制得。

第68页/共180页第六十九页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂降失水剂③钠羧甲基纤维素

：特点：·降失水效果明显，兼有增粘作用。

·抗温能力较强。130～140℃（因其有部分醚键，故抗温不高。）改性产品抗温可达200℃。

·抗盐抗钙能力较强。（可用于盐水钻井液和一般钙处理钻井液，pH控制在8.5～9.5佳）●作用机理：靠静电和氢键吸附在土粒上。第69页/共180页第七十页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂降失水剂④水解聚丙烯腈：Na-HPAN

●水解度是关键：（即-COONa与-CONH2之比）●显著特点：抗温能力强240～250℃

（全是—C—C—键之故）抗钠盐能力较强，但抗钙弱。（絮状沉淀）第70页/共180页第七十一页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂降失水剂⑤聚丙烯酸钠：80A44、80A46·抗温强191℃；

·抗盐钙差；

·用于不分散低固相钻井液降失水。第71页/共180页第七十二页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂降失水剂⑥磺甲基酚醛树脂SMP-I、SMP-II、SP·抗温强200℃·降失水明显（HTHP），泥饼质量高。

·抗盐强达饱和

·有一定润滑性，Kf小。第72页/共180页第七十三页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂降失水剂⑦磺化褐煤树脂：SCSP、PSC

是SMC与SMP的共聚物。特点：·抗温强230℃·抗盐强110000ppm·抗钙较强2000ppm·HTHP失水低

·泥饼质量高，渗透率低。⑧磺化沥青：SAS、FT-1、FL-1

软化点和磺化程度

第73页/共180页第七十四页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂增粘剂①生物聚合物XC：抗盐、钙能力强，增粘效果显著，剪切稀释能力强，抗温差。②羟乙基纤维素HEC：抗盐能力强，增粘兼降失水，多用于盐水钻井液③改性石棉HN-1：增加结构粘度，提动切力，剪切稀释能力强，抗温能力强，多用于低固相钻井液或作清扫液。第74页/共180页第七十五页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)产品简介2.4.2有机(yǒujī)处理剂絮凝剂①聚丙烯酰胺PAM完全絮凝剂，多用于无固相钻井液或不分散钻井液。②水解聚丙烯酰胺PHP选择性絮凝剂，用于低固相不分散钻井液。③丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚物：80A51絮凝、增粘、防塌，大分子在井壁上多点吸附，成网成膜，降失水，防塌。第75页/共180页第七十六页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)类型(lèixíng)2.4.3表面(biǎomiàn)活性剂①非离子型②阴离子型③阳离子型④两性活性剂

作用机理①乳化作用（油包水乳化钻井液）②起泡作用（泡沫钻井流体）③消泡作用（消除气侵）④润湿作用（提高润滑性，防泥包钻头等）深井钻井液中亦用表面活性剂作高温稳定剂。第76页/共180页第七十七页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)选降滤失剂时，要求(yāoqiú)：①分子量：5～20万②具有水化能力较强的阴离子官能团选择(xuǎnzé)处理剂时应注意：选择稀释剂（减稠剂）时：①分子量比前者更小：几千～<5万②水化基团比降失水剂更多选择抑制剂（或流型改进剂）时：①分子量要大>200万②具有吸附性强的非离子基团或一定量的阳离子官能团第77页/共180页第七十八页，共180页。2.4钻井液材料(cáiliào)选择(xuǎnzé)处理剂时应注意：矿化度高时①选含有磺酸基团或含有极性较强的非离子基团的处理剂②尽量不用(bùyòng)含羧基的处理剂温度高时①选用带有苯乙烯和适当烷基链的乙烯基单体②尽量避免选用醚键联结的聚合物第78页/共180页第七十九页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺水基钻井液

（一）、分散体系搬土浆（亦称原浆或预水化搬土浆、细分散钻井液、淡水钻井液）1.配方：6～10%搬土+3～5%Na2CO3+水充分(chōngfèn)搅拌4h陈化24h备用。2.用途：①用作各种钻井液的基浆②钻表层（如流砂层、砾石层等）钻井时性能调节：●降失水：NaC、CMC（低粘）●降粘：NaT、FCLS●调pH：NaOH第79页/共180页第八十页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺（二）钙处理(chǔlǐ)钻井液（钙基钻井液、粗分散钻井液）由细分散(fēnsàn)钻井液加钙转化而来：1.组成：搬土原浆+护胶剂（降失水剂）+石灰/石膏/氯化钙（絮凝剂）+稀释剂+烧碱2.类型：·石灰钻井液：原浆+CMC0.1～0.2%+石灰0.5～1.5%+NaT/NaK2～3%pH控制在：10～12·石膏钻井液：原浆+CMC0.1%+石膏0.5～1.5%+FCLS1～2%（NaC3～5%）pH控制在：10～12·氯化钙钻井液：原浆+NaC3～5%+CaCl20.5～1%+FCLS1～2%（CMC0.1%）pH控制在：8～9（可用石灰来调节）第80页/共180页第八十一页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺（二）钙处理(chǔlǐ)钻井液（钙基钻井液、粗分散钻井液）3.维护关键：控制配浆粘土的适度絮凝（调节絮凝与分散的矛盾）4.优点：①稳定性好，具有抗盐、抗钙侵污的能力。②抑制泥页岩(yèyán)水化膨胀，泥饼好，防塌效果好。③流变性易调控，剪切稀释好。④成本低5.适用范围：4000m以内的泥页岩(yèyán)井段和盐膏泥井段。第81页/共180页第八十二页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺（三）盐水钻井液（一般(yībān)盐水钻井液、饱和盐水钻井液）1.组成：原浆(yuánjiānɡ)（或井浆）+CMC（中）1～2%+FCLS1～2%+NaCl2～饱和%+NaOH适量+重铬酸钾（防腐）适量pH控制在：9～10注：若用抗盐土配浆，CMC可少用，井温高时可加0.1～0.2%AS。2.维护关键：护胶为主3.优点：

①防止泥页岩水化膨胀，防塌效果显著。

②抗盐、膏、泥侵污的能力强，钻屑容量大。

③钻井液性能稳定。

④热稳定性好。

4.适用范围：深井和超深井，巨厚盐、膏层。第82页/共180页第八十三页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺（四）磺化钻井液（系列(xìliè)）亦称“三磺系列(xìliè)”钻井液组成(zǔchénɡ)：原浆+（SMC、SMP、SMT或SMK）为主配制的钻井液，属分散体系。1.Cr—磺化褐煤钻井液配方：搬土4～7%+SMC3～7%+表面活性剂（AS/ABS/Span-80/OP-10）0.3～1%+原油或柴油5～10%pH控制在：9～10特点：抗温强，达220℃。抗盐、钙能力弱<1～3万mg/L。适用范围：深井和超深井。（若钻遇盐、膏层时，可补加硝基腐植酸）（护胶稀释均用SMC溶液）第83页/共180页第八十四页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺（四）磺化钻井液（系列(xìliè)）亦称“三磺系列(xìliè)”钻井液2.Cr-SMC-FCLS混油钻井液（为克服1#浆抗盐差的不足）配方：井浆（上浆）+SMC2～7%+FCLS1～5%+CMC0.5～1.5%+红矾(hónɡfán)0.1～0.2%维护处理：将上述处理剂配成混合液补充。SMC:FCLS:NaOH:Na2Cr2O7:CMC=10:10:4:1.5:3.5配成3～5%的浓度。特点：抗温可达200℃。抗盐可达15万mg/L。适用范围：深井和超深井。（华北宁3#5300m，四川关基井7058m。）第84页/共180页第八十五页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺（四）磺化钻井液（系列(xìliè)）亦称“三磺系列(xìliè)”钻井液3.Cr-SMC-SMP钻井液（加盐即成三磺盐水钻井液）采用SMC与SMP联合处理控制HTHP滤失量，改善泥饼质量。采用SMT或FCLS调节流变性。由于采用了SMC、SMP、SMT（或FCLS）的联合处理：大大提高了钻井液抗盐膏（盐至饱和，钙至4000mg/L），抗温220℃，防塌，防卡的能力。钻井液密度(mìdù)可提高到2.25g/cm3。配方：搬土3～8%+SMC3～10%+SMP1.5～5%+SMT/SMK/FCLS1～2%+Na2Cr2O70.1～0.5%注：搬土加量视密度(mìdù)而定，SMC、SMP、Na2Cr2O7加量视含盐量的不同而异。第85页/共180页第八十六页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺（四）磺化钻井液（系列(xìliè)）亦称“三磺系列(xìliè)”钻井液维护：①井温>150℃不用SMK，而用SMT②加NaOH调节pH至9～11③若出现高温减稠现象时可补加0.3%表面活性剂（AS、CP-233、ABS、OP-10）④若粘切过高，加SMT（或FCLS）或低浓度混合液。特点：①抗温能力强，达220℃。②抗盐可达饱和，抗钙可达4000mg/L。③防塌、防卡能力强。（HTHP失水低，泥饼质量高。）④温度越高，性能(xìngnéng)越稳定。（越用越好）⑤若失水过高，采用SMP与SMC联合处理。第86页/共180页第八十七页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺（四）磺化钻井液（系列(xìliè)）亦称“三磺系列(xìliè)”钻井液适用于：5000m以上超深井。不足：易产生H2S，可加入0.3%碱式碳酸锌、硫酸盐还原菌（厌氧）实例：华北皇2井：5503.05m，静止10天，下钻顺利，性能不变。胜利桩古6井：5456m，井壁稳定，没发生粘卡，200℃下性能良好。青海狮15井：4230.68m，顺利钻穿高压盐水层（含盐量达28万mg/L）并顺利通过易塌层段，性能稳定。四川关基井钻至7156.62m，遇高压气层，采用(cǎiyòng)此体系，密度加至2.25g/cm3，流变性能良好，HTHP失水<14mL，Kf0.16～0.19，性能稳定。辽河油田双深3井：该配方加KCl0.5～1%，顺利钻过沙河街组I/S混层的易塌层，钻达井深5205.52m。第87页/共180页第八十八页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺二、不分散(fēnsàn)聚合物钻井液（一）低固相聚合物钻井液1.组成：水+1～4%搬土+大分子聚合物（选择性絮凝剂）+中小分子聚合物（降滤失剂）+（加重(jiāzhòng)剂）（尽量不使用分散剂）pH值：7～8.52.性能指标：①固含：≤5%（指低密度固体：土和钻屑）②钻屑D/搬土B≤2:1③YP/PV=0.48Pa/mPa·sPV：4～7mPa·s（SI单位制）④YP=1.5～3Pa⑤API失水≤5～10mL⑥pH：7～9优选流变参数：η∞=3～6mPa·s，Im=300～600（={1+[(τc/η∞)·100]1/2}2），τc=0.3～1.5Pa/0.5～3Pa第88页/共180页第八十九页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺二、不分散(fēnsàn)聚合物钻井液3.特点①配方简单，成本较低。②剪切稀释能力强，机械钻速高。③抑制性强。④携砂能力强，井眼净化效率高。不足：失水较大，泥饼疏松，静切力较大，抗温能力较差。对高价金属离子敏感（钙、镁、铁等），易生成沉淀。4.维护要点：（简述现场配制过程(guòchéng)）①勤测性能②强化固相控制（三级固控，机械化学法并用，必要时采用稀释法）③根据钻速快慢，及时补充聚合物胶液（细水长流法）第89页/共180页第九十页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺二、不分散(fēnsàn)聚合物钻井液注：主要(zhǔyào)处理剂：聚丙烯酰胺及其衍生物。如：PHP、CPA（聚丙烯酸钙）NH4HPAN、KPAN、NaPAN（聚丙烯腈的铵、钾、钠盐）80A系列（丙烯酸、丙烯酰胺的二元共聚物）SK系列（丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯磺酸钠、羧甲基丙烯酰胺共聚物）PAC系列（复合离子型聚丙烯酸盐）第90页/共180页第九十一页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺二、不分散(fēnsàn)聚合物钻井液不分散钻井液的组配原则：1.按“性、剂、方”复配。2.复配时大、中、小结合。大——>200万，抑制、流变性中——20～60万，降失水小——<5万，稀释3.根据地层(dìcéng)特性选加量造浆地层(dìcéng)——以大分子为主，小分子为辅。高渗地层(dìcéng)——以中小分子为主。第91页/共180页第九十二页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺二、不分散(fēnsàn)聚合物钻井液4.体系不同(bùtónɡ)，高聚盐选择不同(bùtónɡ)淡水或微咸水——多选钠盐海水或咸水——多选钙盐防塌体系——多选钾盐5.基浆固含高时——以中小分子为主，大分子宜少。第92页/共180页第九十三页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺二、不分散(fēnsàn)聚合物钻井液（一）阴离子聚合物钻井液聚合物清水(qīnɡshuǐ)（无固相）低固相聚合物钻井液聚合物重泥浆一大两小、一大一小、两大一小、两大两小、一大三小、PAC系列、80A系列、SK系列第93页/共180页第九十四页，共180页。2.4钻井液体系(tǐxì)及工艺二、不分散(fēnsàn)聚合物钻井液（二）阳离子聚合物钻井液（80年代(niándài)）1.配方：4～5%预水化搬土+1～3%FCLS+2～3%SPNH+1～2%FT-1+0