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1、一、概述（一）钻孔冲洗的意义与功用(1)清洗孔底，携带和悬浮钻屑。(2)冷却钻头。(3)保护孔壁，实现平衡钻进。(4)润滑钻具。(5)其它：参与碎岩、输送岩心或岩样、传递信息等。2一、概述（二）钻探对冲洗介质的要求1、冲洗介质的性能应能在较大的范围内进行调节；2、冲洗介质应有良好的冷却散热能力和润滑性能，以延长钻头寿命和提高钻进效率；3、冲洗介质在使用中应能抗各种外界干扰，其性能基本稳定；4、冲洗介质的使用应不妨碍或有利于取心、防斜、测井等工作的进行；5、冲洗介质应不腐蚀钻具和地面的循环设备；钻井冲洗液应无毒和不污染环境。3水基钻井冲洗液油基钻井冲洗液钻井流体含气循环介质清水、及自然造浆细分散
2、泥浆（淡水泥浆）粗分散钻井冲洗液石灰泥浆Ca2+（mgL）120-200石膏泥浆Ca2+（mgL）300-500氯化钙泥浆Ca2+（mgL）1200-4000钙处理含盐盐水泥浆（含盐3%-7%）饱和盐水泥浆（含盐33%-36%）海水泥浆（总矿化度3.3%-3.7%）不分散低固相钻井冲洗液无固相钻井冲洗液阳离子型钻井冲洗液水包油乳化钻井冲洗液油包水乳化钻井冲洗液油基钻井冲洗液干空气雾化泡沫充气泥浆气举一、概述4二、常用钻井冲洗液类型-清水清水冲孔的特点：(1)清水冲洗孔底钻屑的能力强。因水的粘度低，流经钻头表面时易形成紊流，因而冲孔能力较强；(2)对钻头的冷却作用好；(3)清水冲孔时，钻速较高。
3、一是因为清水中不含固相颗粒，二是清水较泥浆的密度小孔内水柱对孔底地层的压力小，岩石容易破碎，所以清水冲孔的钻速较高；(4)清水冲孔对钻具的磨蚀作用小。5二、常用钻井冲洗液类型-清水清水冲孔的缺点是：(1)携带和悬浮钻屑的能力不如泥浆和空气泡沫；(2)水对松散、松软和水溶性岩层有剥落、膨胀和溶解作用，易使孔壁坍塌；(3)在水井和地热井钻进中，水对付井涌、井喷的能力不如泥浆。6二、常用钻井冲洗液类型-清水3.清水冲孔的应用范围清水作为钻井冲洗液适用于完整致密，在水流冲刷下不受浸润和剥落的地层；而不适合松散岩层(如流砂层、风化岩层、破碎带和蚀变带)、松软岩层(如泥质岩石、断层泥部位)和水溶性地层(如
4、岩盐、钾盐、芒硝、石膏)，也不适合用于钻进高压油、气、水层。7二、常用钻井冲洗液类型-空气空气洗井一般用于缺水地区、干孔或严重漏失地层。在有足够的流速下，孔底冲洗干净，钻进效率高。全面钻进：气动潜孔锤钻进、牙轮钻头钻进等。取心钻进：金刚石钻进、合金钻进等。8二、常用钻井冲洗液类型-泥浆泥浆是粘土颗粒分散在水中形成的分散体系。其特点是：循环过程中在压差作用下能在孔壁上形成泥皮而加固孔壁；在循环停止时，泥浆能很快转为溶胶状而悬浮岩屑，防止岩屑沉淀而引起孔内事故。其性能均可在较大范围内调节（包括密度、粘度和切力、失水量等），可适应不同地层的要求，对钻头、钻具和套管有一定的润滑作用，可减少其磨损。大多
5、数泥浆是由粘土、水和化学处理剂组成。9二、常用钻井冲洗液类型-泥浆泥浆的缺点是密度和粘度较大，钻进效率较低，需要有专门的配浆材料。对环境有一定的污染等。泥浆主要用于风化、破碎、松散和遇水失稳的岩层，即用于人们常称的“复杂地层”钻进。钻井冲洗液主要是使用泥浆，因此称泥浆为钻井的“血液”。固体矿床勘探钻进，泥浆是对付复杂地层的主要手段。10二、常用钻井冲洗液类型-泥浆1、细分散泥浆：其组成为：水、粘土、纯碱和中低分子有机聚合物。它的含盐量小于l、含钙量小于120ppm、不含抑制分散性高聚物的分散型泥浆。泥浆中粘土颗粒被分散成很细的颗粒。11细分散泥浆中粘土加量约为1030，纯碱加量为钙土重的56(
6、如使用钠土配浆则不用加纯碱)。稀释剂可用栲胶碱液（NaK）和FCLS，加量为0.12.0。降失水剂用腐殖酸盐和Na-CMC，加量为0.12.0。细分散泥浆的主要特点是：(1)组成简单，配制方便，成本低；(2)粘土含量高，泥浆密度大；(3)具有一定的护壁防塌作用；(4)因粘土含量高，粘土颗粒分散很细，导致钻速低；(5)泥浆对环境敏感，易受钙侵、盐侵和粘土侵；(6)用于钻进水敏性地层时，会引起孔壁缩径和坍掉。细分散泥浆不适用于钻进深厚粘土岩、石膏层和岩盐层。12二、常用钻井冲洗液类型-泥浆1、细分散泥浆：二、常用钻井冲洗液类型-泥浆2、粗分散泥浆：它的组成成分有：水、粘土、纯碱、烧碱、无机聚结剂、
7、降失水剂和稀释剂。一般常用：钙处理泥浆、盐水泥浆。132.1钙处理泥浆钙处理泥浆中粘土加量应在15以内，含钙量120mgL依含钙量不同又有：石灰Ca(OH)2泥浆，石膏CaSO4泥浆和氯化钙CaCl2泥浆。14二、常用钻井冲洗液类型-泥浆2、粗分散泥浆钙处理泥浆的性能特点是：抑制粘土质钻屑分散，减轻钻屑造浆对泥浆性能的不良影响。由于粘土保持粗颗粒，故钻屑因粒粗而便于地面清除，使泥浆保持较低固相。而且它抗粘土侵入的能力较强；泥浆中的Ca2+滤失到粘土质孔壁地层中去时，能起抑制水化膨胀作用，从而可以护壁防坍；有一定的抗钙侵和抗盐侵的能力；泥浆为高固相、高密度和高流变参数的体系，故钻速较低，而且Ca
8、2+对粘土质地层的抑制钻屑分散和护壁防塌作用有限。15二、常用钻井冲洗液类型-泥浆2、粗分散泥浆钙处理剂泥浆适用于以下情况：从钻进岩层来看，它适用于粘土岩、泥页岩、泥质胶结地层、含钙盐岩层(如石膏)、钻进孔内水泥塞、硬水地区；不适于破碎带、风化岩和流砂层等复杂地层；从适应的钻进方法来看，它适用于硬质合金钻进和牙轮钻头钻进，而不适用于绳索取心钻进、孔底动力钻进和高压喷射钻进；从它适应的工程领域来看，它较多地应用在水井钻进、煤田地质钻探和钻孔桩施工中。16二、常用钻井冲洗液类型-泥浆2、粗分散泥浆2.2盐水泥浆盐水泥浆是指氯化钠含量大于1的泥浆。它的配制方式有两种：一种是先用淡水制备细分散泥浆，然
9、后加盐转化为盐水泥浆。按加盐多少，可分为盐水泥浆(含NaCl37)和饱和盐水泥浆(含NaCl3336)；另一种是直接用咸水配浆，如海水泥浆。不过此时要用抗盐能力强的粘土，如海泡土。盐水泥浆抗盐侵、钙侵和粘土侵的能力较强，对粘土岩、泥页岩等水敏地层有抑制造浆和防止孔壁坍塌作用；对水溶性地层有抑制该层孔壁溶解扩径的作用。饱和盐水泥浆适用于钻进岩盐地层；海水泥浆主要用于海上钻井。17二、常用钻井冲洗液类型-泥浆2、粗分散泥浆二、常用钻井冲洗液类型-泥浆3、不分散低固相泥浆固相含量(包括粘土和岩屑)60，分子量M100万)。85四、有机泥浆处理剂-降失水剂水解聚丙烯腈（HPAN）水解聚丙烯腈(HPAN
10、)的降失水能力，主要决定于水解度(H)和聚合度(n)。水解度是分子中羧钠基(-COONa)与酰胺基(-COONH2)之比。一般作为降失水剂时水解度为60左右。聚合度n是指总链节数，表示分子链长短。一般n=23503760，相应地，其分子量在12.520万之间。水解聚丙烯腈的水解度保持一定值（60%左右）和聚合度较大时，降失水能力越强，提高粘度的作用大。87四、有机泥浆处理剂-降失水剂水解聚丙烯腈（HPAN）的特点是抗温能力强(可达200230)，抗盐能力强，抗钙能力较差。它主要用作不分散泥浆的降失水剂。水解聚丙烯腈在泥浆中的加量要视其水解溶液的浓度而定，一般为0.7%1%。水解聚丙烯腈钙(CP
11、AN)是对水解聚丙烯腈再做CaCl2等处理后而得。它比HPAN的抗钙性好。水解聚丙烯腈钠、水解聚丙烯腈铵88四、有机泥浆处理剂-降失水剂(2)纤维素类纤维素类泥浆处理中常用的纤维素类产品为钠羧甲基纤维素(Na-CMC)，它有高、中、低粘度三种和我国研制的速溶CMC。此外使用的有聚阴离子纤维素(PAC)、羟乙基纤维素(HEC)，羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)等。钠羧甲基纤维素Na-CMC。它的两个重要性能指标是聚合度和取代度。聚合度n即链节数，表示纤维素分子链的长短，一般聚合度在200600左右(分子量为4.513.5万)。聚合度是决定其水溶液粘度的重要因素，一般聚合度越大，水溶液的粘度也越大
12、。89四、有机泥浆处理剂-降失水剂纤维素每个链节中有三个羟基(OH)。三个羟基上的氢被钠羧甲基(-CH2COONa)取代的程度，叫取代度。因而，最大的取代度为3。取代度越大，则表示Na-CMC的水溶性越好。取代度小于0.3的产品，不溶于水。市售产品的取代度一般为05085。Na-CMC抗温性能不高(90140)，抗盐性能较强，有一定的抗钙能力，它还具有分散稳定、增粘、润滑、乳化等作用。适宜于配制淡水、海水、饱和盐水泥浆和钙处理泥浆。90四、有机泥浆处理剂-降失水剂我国研制成的速溶CMC，有高粘度和低粘度两种，高粘度速溶CMC，水溶液浓度0.5，溶解时间不大于15min；低粘度速溶CMC，水溶液
13、浓度2，溶解时间不大于15min。Na-CMC是当代名列前矛的降失水剂用低粘度或中粘度Na-CMC降失水时，淡水泥浆中Na-CMC的干粉加量一般为泥浆量的05以下；钙处理和盐水泥浆时，加量要高于淡水泥浆；饱和盐水泥浆Na-CMC的加量达25%。91四、有机泥浆处理剂-降失水剂(3)淀粉淀粉类处理剂有预胶化淀粉、不发酵淀粉、改性淀粉、羧甲基淀粉、羟丙淀粉等。预胶化淀粉其特点是降失水的同时泥浆的粘度增加不大，使用时要提高浆液的PH值或加防腐剂。羧甲基淀粉，降失水时，增加粘度，对动切力影响大，有利于携带岩粉。羟丙淀粉为非离子型高分子材料，对高价阳离子不敏感。92四、有机泥浆处理剂-降失水剂(4)腐植
14、酸盐类腐植酸类常用的品种有：煤碱剂、硝基腐植酸、铬褐煤、磺甲基褐煤、腐植酸钾、磺化褐煤与特种树脂的混合物等。腐植酸有较高的热稳定性。92四、有机泥浆处理剂-降失水剂煤碱剂（NaC），主要成分为腐植酸钠（NaHm），煤碱剂加入泥浆中的量，一般占泥浆体积的1030。腐植酸钠除具有一定的抗盐（小于45%），抗钙（小于600毫克升）能力外，同时还可以控制调节泥浆中的钙离子浓度。腐植酸钠的热稳定性比丹宁好，能抗180190高温。93四、有机泥浆处理剂-降失水剂硝基腐植酸处理泥浆时，需用火碱改性，得到的硝基腐植酸碱剂，其具有良好的降失水作用和稀释作用。抗盐能力较强，含盐2030时仍能有效地控制失水量和粘度
15、。热稳定性可达200以上，抗钙能力也较强，并具有良好的乳化性。铬腐植酸的溶解性、抗盐、抗钙能力都比腐植酸钠强。铬腐植酸既有降失水作用，也有稀释作用。但是抑制水敏性地层的效果差。当铬腐植酸与铁铬盐(FCLS)协同作用(常用配比为铁铬盐：铬腐植酸=2：1)时，可取得较好的效果。铬腐植酸适用于配制淡水、盐水泥浆。94四、有机泥浆处理剂-降失水剂磺化硝基腐植酸与Na-CMC配合使用时，能抑制CMC的热氧化分解，提高其耐热性能。铬制剂铬制剂的主要成分为铬腐植酸、铬木质素、碱纤维素等，产品为棕黄色粉末，有臭味，易吸潮，易溶于水，其溶液呈碱性，在酸性条件下则产生沉淀。铬制剂不仅抗盐、抗钙、抗温性能好，而且对
16、水敏性地层的抑制作用也很好。具有良好的降失水和稀释作用。由于铬制剂水溶性好，因此，它不需要碱溶，可直接用干粉处理泥浆，也可配成水溶液，以细流加入。95四、有机泥浆处理剂-降失水剂腐植酸钾产品为黑褐色粉末，水溶液的PH为9。腐植酸钾在泥浆中的作用主要有以下几方面：a降失水和稀释作用：不仅提高了泥浆的聚结稳定性，而且起到了降低失水量和切力的作用。实验证明，当腐植酸钾加量为1时，就有明显的降失水效果。b防塌作用：防止泥、页岩水化坍塌是腐植酸钾的最大特点。这种特性主要是因为钾离子的直径(2.66)与粘土矿物晶片的六角环(直径2.88)大小相似，96四、有机泥浆处理剂-降失水剂腐植酸钾的抗盐能力较差，一般情况下，腐植酸钾泥
