钻井液基础知识讲诉

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1、* 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 第一部分、钻井液知识概论 1、定义: 钻井液（drilling fluid)：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 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

2、 （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 4、钻井液循环线路 第一部分、钻井液知识概论 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 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

3、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 (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 （3）根据钻井液(水基)中粘土分散的程度 细分散钻井液 粗分散钻井液 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

4、等 第一部分、钻井液知识概论 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。 1、钻井液密度 g/cm3 （进出口泥浆密度差0.02 g/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

5、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 （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 （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 提高钻井液密度 第二部分、钻井液性能及调整 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 1.80 (10) CaBr2 2.3 0(40) ZnBr2 1.40 (60) CaCl2 1.

6、20 (20) NaCl 1.16(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 （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； -所用加重加重材料密度； 1 -加重前钻井液密度； 2 -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 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 （1）pH值表示法 钻井液对pH值要求： 一般控制在（8-11）

7、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 （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1112 石膏钙处理钻井液pH值9.510.5 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 氢氧化钾（KOH） 烧碱（NaOH） 纯碱（Na2CO3) NaOH Na

8、+ + OH KOH K+ + OH Na2CO3 2 Na+ + CO32 CO32 + H2O HCO3 + OH HCO3 + H2O H2CO3 + OH Ca 2+ + CO32 Ca CO3 NaHCO3 Na+ + HCO3 HCO3 + H2O H2CO3 + OH Ca 2+ + OH + NaHCO3 Ca CO3 + Na+ + H2O 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 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

9、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 （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 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 。 动滤失：钻井液在循环过程中的滤失。 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 （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 （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

10、失剂的方式进行 。 （6）常用滤失量调节剂 羧甲基纤维素钠盐（NaCMC，CMC）； 水解聚丙烯腈盐类（NaHPAN、CaHPAN、NH4HPAN）； 腐植酸类（NaHm、NaNHm、CrHm、SH23、SH24）； 第二部分、钻井液性能及调整 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（Plastic Viscosity）、动切力（Yield Point）、静切力（Gel Strength） 、表观粘度（Apparent Viscosity）等流变参数来进行描述的。 第二部分、钻井

11、液性能及调整 （2）与钻井液流变性有关的钻井问题 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。 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 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

12、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。 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 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 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

13、整 (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 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 无用固相：钻屑 （2）固相控制方法 沉降法 稀释法 机械设备法：振动筛、除砂器、除泥器、

14、离心机 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 （3）固相含量与井下安全的关系 使钻井液流变性不稳定 泥饼质量差 钻井液性能难以维护 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 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

15、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： 使钻井液密度增大，对提高钻速不利； 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 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； 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 （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 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

16、部分 钻井液发展趋势第五部分 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。 (3)漏失的分类 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 按漏失地层通道分类： 第三部分、复杂情况钻井液工艺 （4）确定漏层的方法 观察钻进情况 通过钻进时凭经验观察，可