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1、This edition is published by chrysanthemum 326 press双电层中的反离子，一方面受到固面电荷的吸引，不能远离固面;第一章1钻井液：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 环流体的总称。钻井液又称做钻井泥浆（Drilling Muds），或简称为泥 浆（Muds）2完井液：在油气井完井作业过程中所使用的工作液统称为完井液， 这些作业包括钻开油层、下套管、射孔、防砂、试油、增产措施和修 井等。因此从广义上讲，从钻开油层到采油及各种增产措施过程中的 每一个作业环节，所使用的与产层接触的各种工作液体系统称为完井 液。3钻井液的功能：1 .携带
2、和悬浮岩屑（这是钻井液首要和最基本的功 用）2.稳定井壁和平衡地层压力3.冷却和润滑钻头、钻具4.传递 水动力5 .获取井下信息6。保护油气层4钻井液类型：1.分散钻井液2.钙处理钻井液3 .盐水钻井液4.饱 和盐水钻井液5.聚合物钻井液6.钾基聚合物钻井液7.油基钻井油 8.合成基钻井液9.气体型钻并流体10.保护油气田钻井液。5钻井液的常规性能：密度、漏斗粘度、塑性粘度、动切力、静切力、 API滤失量、HTHP滤失量、pH值、碱度、含砂量、固相含量、膨润 土含量、滤液中各种离子的质量浓度6钻井液密度的调节方法：加重钻井液密度方法：加重材料是提高钻 井液密度最常用的方法。在加重前，应调整好钻
3、井液的各种性能，特 别要严格控制低密度固相的含量。一般情况下，所需钻井液密度越高， 加重前钻井液固含及粘度、切力应控制得越低。可溶性无机盐也是提 高密度常用方法。如保护油气层清洁盐水钻井液，通过加入NaCl， 可将钻井液密度提高至1.20 g/cm3左右。降低钻井液密度方法：为实现平衡压力钻井或欠平衡压力钻井，通常 降低密度的方法有以下几种：（1）清除无用固相：最主要的方法用机械 和化学絮凝的方法清除无用固相，降低钻井液的固相含量。（2）加水稀 释:但往往会增加处理剂用量和钻井液费用。（3）混油:但有时会影响地 质录井和测井解释。（4）充气:钻低压油气层时可选用充气钻井液等。 8钻井液的固相含
4、量：钻井液固相含量通常用钻井液中全部固相的体 积占钻井液总体积的百分数来表示，固相含量的高低以及这些固相颗 粒的类型、尺寸和性质均对钻井时的井下安全、钻井速度及油气层损 害程度等有直接的影响。因此，在钻井过程中必须对其进行有效的控 制。第二章一、常见的粘土矿物类型：高岭石、蒙脱石、伊利石二、阳离子交换容量：指在分散介质的PH值为7的条件下，粘 土所能交换下来的阳离子总量，包括交换性盐基和交换性氢。以100g 粘土所能交换下来的阳离子毫摩尔数来表示，符号位CEC。三、影响粘土水化膨胀的因素:（1 ）因粘土晶体的部位不同，水化 膜的厚度也不相同。层面上水化膜厚，端面上薄。（2）粘土矿物不同， 水化
5、作用的强弱也不同。蒙脱石、伊利石、高岭石（3）因粘土吸附的交 换性阳离子不同，其水化程度有很大差别。（4）泥浆中可溶性盐类及 泥浆处理剂的影响.可溶性盐类，减低电位.有机处理剂的亲水 基团，被粘土吸附后形成较大的水化膜。四、胶粒扩散双电层的形成:由于胶体粒子带电，在其周围必然 分布电荷相等的反离子，以保持整个分散体系的电中性。于是在固液 界面形成的双电层。另方面由于反离子的热运动，又有扩散到液相内部去的能力，这两种 相反作用的结果，使得反离子扩散的分布在界面周围，构成扩散双电 层。五、电动电位Z :从滑动面到均匀液相的电位降。特点：胶粒带电越多，Z电位越高。Z大小取决于吸附层内 的静电荷数。影
6、响Z电位的因素：1.任何电解质的加入都要影响Z电位的数 值，随着电解质浓度增大Z电位降低；2.电解质中反离子的价愈高， 对Z电位的影响愈大;3.如果电解质中反离子被强烈吸附到溶剂化层 内，还可能引起Z电位改变符号（此即再带电现象）第三章一、钻井液流变性：指钻井液流动和变形的特性。二、流型：牛顿流体，塑性流体，假塑性流体，膨胀性流体（非牛顿流型）.。三、静切力：一般情况下，钻井液中的粘土颗粒部在不同程度上处在 一定的絮凝状态。因此，要使钻井液开始流动，就必须施加一定的剪 切应力，破坏絮凝时形成的这种连续网架结构。这个力即静切应力， 由于它反映了所形成结构的强弱，因此又将静切应力称为凝胶强度。四、
7、塑性粘度：当剪切速率增至一定程度，结构破坏的速度和恢复的 速度保持相等（即达到动态平衡）时，结构拆散的程度将不再随剪切速 率增加而发生变化，相应地粘度也不发生变化。该粘度即钻井液的塑 性粘度。反映了在层流情况下，钻井液中网架结构的破坏与恢复处于 动平衡时，悬浮的固相颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及连续液相 内部的内摩擦作用的强弱。影响因素：（1）钻井液中的固相含量。这是影响塑性粘度的主要因素。 一般情况下，随着钻井液固体颗粒逐渐增多，颗粒的总表面积不断增 大，所以颗粒间的内摩擦力也会随之而增加。（2）钻井液中粘土的分散 程度。当粘土含量相同时，其分散度愈高，塑性粘度愈大。（3）高分子 聚合物处
8、理剂。钻井液中加入高分子聚合物处理剂会提高液相粘度， 从而使塑性粘度增大。显然，其浓度愈高，塑性粘度愈高；相对分子 质量愈大，塑性钻度愈高。五、表观粘度（AV）：也称有效粘度，是指在一定剪切速率下，剪切力 与剪切速率的比值为表观粘度。六、动切力：是塑性流体流变曲线中的直线段在t轴上的截距。它反 映了钻井液在层流流动时，粘土颗粒之间及高分子聚合物分子之间的 相互作用力的大小，即形成空间网架结构能力的强弱。动切力影响因素：（1）粘土矿物的类型和浓度。常见粘土矿物中，蒙 脱石最容易水化膨胀和分散，并形成网架结构。随着钻井液中蒙脱石 浓度增加，塑性粘度上升较慢，而动切力上升很快。高岭石和伊利石 对动切
9、力的影响相对较小。（2）电解质：在钻井过程中无机电解质的 侵入均会引起钻井液絮凝程度增加，从而动切力也增加（3）降粘剂： 大多数降粘剂都是吸附在粘土端面，使其带有一定的负电荷，拆散网 架结构，从而降低动切力。七、T =T 0 + n p 乂丫此式即是塑性流体的流变模式，该式常称为 宾汉模式，并将塑性流体称为宾汉塑性流体。t =Ky n该式为假塑 性流体的流变模式，习惯上称为幂律模式,式中的n（流性指数）和是 K（稠度系数）是假塑性流体的两个重要流变参数。八、宾汉流变模式参数调整（1）降低塑性粘度：通过合理使用固控设备、加水稀释或化学絮凝 等方法，尽量减少固相含量。（2）提高塑性粘度：应用低造浆
10、粘土配浆，加入加重剂、混油、提 高PH值、加入高分子聚合物等（3）降低动切力：最有效的方法加入降粘剂，若有钙镁离子侵入， 可加入沉淀剂，除去钙镁离子。（4）提高动切力：可加入预水化膨润土浆，或增大高分聚合物的 加量。对于钙处理钻井液或盐水钻井液，可通过适当增加钙钠离子浓 度。九、钻井工艺中，常用动切力与塑性粘度的比值（动塑比）表示剪切 稀释性的强弱，动塑比越大，剪切稀释性越强。有利于高压喷射钻井， 同时低流速时，有利于携岩。由假塑性流体流变模式与流变曲线可以看出，表观粘度随剪切速率的 增加而降低，这种现象被称为剪切稀释现象。十、初切力：钻井液在经过充分搅拌后，静止1分钟或10秒钟后测 得的静切
11、力为初切力。终切力：钻井液经过充分搅拌后，静止10分钟后测得的静切力为终 切力。十一、调节动塑比：（1）选用XC生物聚合物、HEC、PHP和FA367 等高分子聚合物作为主处理剂。（2）通过有效地使用固控设备。除去无 用固相，降低固体颗粒浓度，以达到降低钻井液塑性粘度、提高动塑 比的目的。（3）在保证钻井液性能稳定的情况下、通过适量地加入石灰、 石膏、氯化钙和食盐等电解质，以增强体系中固体颗粒形成网架结构 的能力第四章一、瞬时滤失:从钻头破碎井底岩石，形成新的自由面的瞬间开始，钻 井液开始接触新的自由面，钻井液中的自由水便向岩石孔隙中渗透， 直到钻井液中的固相颗粒及高聚物在井壁上开始出现泥饼，
12、这段时间 的滤失称为瞬时滤失。动滤失:紧接着瞬时滤失，在井内钻井液循环的情况下滤失继续 进行并开始形成泥饼，随着滤失过程的进行，泥饼不断增厚，直至泥 饼的增厚速度与泥饼被冲刷的速度相等，即达到动平衡。此后钻井液 在循环下继续滤失但泥饼不再增厚。这段时间的滤失量称为动滤失 量。静滤失:在起下钻或其它原因停止钻进时，钻井液停止循环，液 流的冲刷作用消失，此时压力差为静液往压力和地层压力之差。随着 滤失的进行，泥饼逐渐增厚，单位时间的滤失量逐渐减小。在这一阶 段，因压力差较小，泥饼较厚，故大多数情况下单位时间内的滤失量 比动滤失量小。API滤失量，即在规定的压力差下以通过一定的渗滤断面（通 常用滤纸
13、作为渗滤介质）30分钟内的滤失量来衡量，单位为： ml/30min。二、影响钻井液滤失量的因素：滤失时间，压差，滤液的粘度、 温度，固相含量和类型，岩层的渗透性，泥饼的渗透性，泥饼的压实 性三、对钻井液滤失性能的一般要求（1）在钻开油气层时，应尽力控制滤失量，以减轻对油气层的损害。This edition is published by chrysanthemum 326 press一般情况下此时的API滤失量应小于5m1,模拟井底温度的HTHP滤失量应小于15ml。（2）钻遇易坍塌地层时，滤失量需严格控制。API 滤失量最好不大于5ml。（3）对一般地层，API滤失量应尽量控制在 10m1以
14、内，HTHP滤失量不应超过20 ml。但有时可适当放宽，某些 油基钻井液体系正是通过适当放宽滤失量来提高钻速的。（4）要注意 提高滤饼质量，尽可能形成薄、韧、致密及润滑性好的滤饼，以利于 固壁和避免压差卡钻。在我国，某些油田要求，钻开储层时API滤失 实验测得的滤饼厚度不得超过1mm。（5）加强对钻井液滤失性能的检 测。正常钻进时，应每4h测一次常规滤失量。对定向井、丛式井、 水平井、深井和复杂井要增测HTHP滤失量和泥饼的润滑性，对其要 求也相对高一些。四、获得致密性泥饼的一般方法是：（1）使用膨润土造浆。膨润 土是常用的配浆材料，同时也是控制滤失量和建立良好造壁性的基本 处理剂。（2）加入
15、适量纯碱、烧碱或有机分散剂（如煤碱液等），提高粘 土颗粒的Z电位、水化程度和分散度。（3）加入CMC或其它聚合物 以保护粘土颗粒，阻止其聚结，从而有利于提高分散度。同时，CMC 和其它聚合物沉积在泥饼上亦起堵孔作用，使滤失量降低。（4 ）加入 一些极细的胶体粒子（如腐植酸钙胶状沉淀）堵塞泥饼孔隙，以使泥饼 的渗透性降低，抗剪切能力提高。第五章一、钻井液处理剂的分类方法：1）按其组成分类：钻井液原材 料、无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。其中无机处理剂 又可分为氯化物、硫酸盐、碱类等。有机处理剂通常可分为天然产品、 天然改性产品和有机合成化合物。按其化学组分又可分为下列几类： 腐植酸类、
16、纤维素类、本质素类、丹宁酸类、沥青类等。2）按其在钻井液中所起的作用或功能分类：（1）降滤失剂；（2） 增粘剂；（3）乳化剂；（4）页岩抑制剂；（5）堵漏剂；（6）降粘剂；缓蚀 剂；（8）粘土类；（9）润滑剂；（10）加重剂；（11）杀菌剂；（12）消泡剂；（13） 泡沫剂；（14）絮凝剂；（15）解卡剂；（16）其它类等。二、膨润土作用：（1）增加粘度和切力、提高井眼净化能力；（2） 形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量；（3）可改善井眼的稳定性；（4） 防止井漏。三、钻井液的常用加重材料重晶石粉（Barite）：是一种以BaSO4为主要成分的天然矿石，经过加 工后制成灰白色粉末状产品。纯品比重为4.3-4.6,现场使用一般为 3.9-4.2。一般用于加重密度不超过2.30g/cm3的水基和油基钻井液， 它
