第4章 钻井液.ppt

1、第四章钻井液、4.1钻井液的定义和功能4.2钻井液的组成和分类4.3钻井液的性能、2020/7/26，1、钻井液-钻井液-钻井液的定义和功能、钻井液(Drilling Fluids)表示钻井时间，在工程中，清洁井底和移动碎屑的过程因此钻井液也称为“洗井”，包括泥浆、清水、空气、天然气等。钻井液的循环过程：泥浆泵地面高压管道沉管水龙头钻柱(方形钻钻钻钻钻钻钻钻钻钻钻铤)钻环空间底排放管道固体控制设备泥浆池泥浆泵。固相粒子悬浮在水或油中的分散体系，最常用。2020/7/26，2，钻井液循环过程，振动筛，除气机，除砂机，除泥机，离心机，携带2020/7/26，3碎屑，悬挂稳定井壁，防止井壁坍塌，地层

2、流体进入井内冷却和润滑钻头，悬浮碎屑钻井液停止循环(订单根，钻孔)时，钻井液悬挂碎屑，防止碎屑下沉或缓慢下沉。2020/7/26，6，2。为防止井壁坍塌，稳定井壁，3、保持钻井液支柱压力平衡岩石侧压力、井壁稳定性，防止井壁坍塌。形成泥浆蛋糕，防止钻井液渗透到井壁内，防止地层水化膨胀，防止地层坍塌。2020/7/26，7，4。冷却和润滑钻，为5井以下的动力钻(涡轮，螺丝)提供动力。6 .通过泥浆测井、地层油气资料获取的碎屑，了解地层岩性。通过钻井液的油、气泡和性能变化，了解地层。钻头和井底岩石、钻柱、井壁之间因摩擦而发热。在润滑作用下降低摩擦系数。2020/7/26，8，2节钻井液的组成和分类，

3、1，钻井液的组成(1)液体：液体是钻井液的连续相，可以是水或油。(2)活性固相：包括人工添加的商业膨润土(ITO)、从地层进入的组长黏土和有机膨润土(用于有机钻井液)。(3)惰性固相：钻屑和加权材料。(4)各种钻井液的添加剂：粘滞、稀释、失水、PH值、防塌等。实质：通过控制活性固相在钻井液中分布的状态，调整钻井液的性能。2020/7/26，9，常见粘土矿物高岭土蒙脱土伊利石，2，钻井液的分类分为水系体系。基于油的系统空气-天然气系统。使用最多，(1)水基钻井液体系：固相粒子悬浮在水或盐水中，油可以乳化在水中，此时水是连续相。膨润土水化学处理剂加重了材料钻屑淡水、盐水、钙处理钻井液、聚合物钻井液

4、等，抑制了粘土、页岩的水化分散，扩大了页岩崩溃和井径，2020/7/26，11，(2)有机钻井液体系：固相颗粒浮在油中的油水乳化钻井液以油为基础的钻井液：柴油氧化柏油、有机酸、碱特征：高温、油气保护、水敏性地层吸收膨胀防止、摩擦小，用于大的变位水平井或特殊的复杂层段。，2020/7/26，13，(3)气-气系统不平衡压力钻孔空气或气体泡沫：气(N2或CO2)，液体和表面活性剂引起的膨胀钻井液系统(液体基，在钻井液中混合气体)，特性：改善钻孔低压油气层，2020/7/26，14，3节钻井液的性能，密度，剪切力，粘度，水分损失，含砂，PH值等第一，钻井液密度钻井液的密度是单位体积钻井液的质量。适当

5、的钻井液密度用于平衡地层压力，防止地层流体淹没井，井涌出或喷出。同时，钻井液柱压力平衡岩石侧压力，保持井壁稳定，防止井壁坍塌。钻井液密度太高，地层容易泄漏。也会影响机器钻孔速度。2020/7/26，15，曹征方法：密度要求，井内钻井液的静压柱压力曹征，地层压力和地层结构应力平衡曹征，防止井喷，井塌，井漏等事故，提高密度，加权，重晶石流变性参数为静态切线第二，钻井液的流变性、钻井液流变性对钻井的影响：携带筹码、保证地板清洁悬浮筹码和提高材料强化机械钻孔速度(减少循环压力消耗)保证钻孔规则和井下安全，保证钻井液停止时变稠、流动时变稀的特性：剪切稀释特性。2020/7/26，17，(3)塑料粘度：塑

6、料流体流动曲线段斜度的倒数。粘度太大：钻井速度降低，容易泥袋钻头；粘度太小。搬运能力下降，井底沉陷，井下可能发生复杂情况。2020/7/26，18，3，流变参数测量设备：6速度旋转粘度计1，静态切向力(10s切向力):在600r/min搅拌钻井液10s，建立10s后，测量最终切向力3r/min(10s切向力)，2020/7/26，19，2，粘度、同切力、流动指数和粘度系数通过使用6级旋转粘度计测量600r/min和300r/min读数，计算以下流变参数：表观粘度：塑性粘度：同切力钻井液产生过滤器时，钻井液中的固相粒子附着在轴壁上，形成过滤器蛋糕(泥浆蛋糕)。一般来说，过滤器的渗透率比地层的渗透

7、率小几度，因此形成的过滤器起到防止过滤器渗透地层和保护井壁的作用。在井壁上形成过滤器的过程称为造墙过程。2020/7/26，21，4，钻井液造壁性能，2020/7/26，钻井液过滤与钻井之间关系物的杨怡高，土包厚松，对钻井不利。损害油层。井壁塌了，井径不规则。开始钻孔阻力；高渗透地层形成较厚的泥浆蛋糕，引起差压卡钻等。要根据地层特性适当地控制过滤量。2020/7/26，23，5，钻井液的酸度：PH值7，弱碱性，钻井液中使用的化学处理剂仅在碱性条件下溶解，酸性环境对钻井设备的橡胶零件有严重腐蚀作用，因此大多数钻井液系统的PH值控制在7以上。6，钻井液的含沙量：钻井液最大尺寸大于75um的固相颗粒体积与钻井液体积之比。砂含量过多对钻速、泥浆泵寿命的影响不好。，非分散钻井液系统：PH=7.58.5分散钻井液系统：PH10钙处理钻井液系统3360 PH11，2020/7/26，24，7，钻井液盐含量，钻井液中氯化物含量