钻井液性能与控制原则
钻井重点
()重钻井液加重剂轻钻井液重钻井液加重剂轻钻井液加重剂ρρρρρ--=V W t （4—12）式中 加重剂ρ——加重材料密度，g/cm 3； 重钻井液ρ——加重后钻井液密度，g/cm 3； 轻钻井液ρ——加重前钻井液密度，g/cm 3； 轻钻井液V ——加重前钻井液体积，m 3。
例：某井打开油层前共有钻井液450m 3，其密度为1.20g/cm 3，现根据地层压力须加重到1.40g/cm 3，问需要重晶石（密度4.00g/cm 3）多少？解：由式（4—12）可得 5.13840.10.4)20.140.1(0.4450=--⨯=W t答：需用重晶石138.5 t 。
()轻钻井液加重剂轻钻井液重钻井液加重剂重钻井液加重剂ρρρρρ--=V W t （4—13）式中 重钻井液V ——欲配制高密度钻井液体积，m 3。
其他符号的意义与式（4—12）相同。
例：有密度为1.20g/cm 3的钻井液，欲配成密度为1.60g/cm 3的钻井液150m 3，问需用重晶石（密度4.00g/cm 3）多少？解：由式（4—13）得7.8520.10.4)20.160.1(0.4150=--⨯=W t答：需用重晶石85.7 t 。
()水稀释浆稀释浆重钻井液重钻井液水ρρρρ--=V V （4—14）式中 水V ——所需假水量，m 3；重钻井液V ——原高密度钻井液体积，m 3；重钻井液ρ——原高密度钻井液密度，g/cm 3；稀释浆ρ——稀释后钻井液密度，g/cm 3。
例：有300m 3密度为1.35g/cm 3的钻井液，欲加淡水降低密度到1.15g/cm 3，需加水多少。
解：由式（4—14）得：()340000.115.115.135.1300m V =--=答：需加水400 m 3。
例：用密度为2.4g/cm 3的粘土，欲配密度为1.25/cm 3钻井液200m 3，计算需要多少吨粘土?多少水(m 3)?解：由公式得：()()2.190.14.20.125.14.245V =--⨯=-+⨯=水土水浆浆土ρρρρρW t372.1925.1200V V =-⨯=-=W 浆浆ρ m 3答：需要19.2t 土，37m 3水。
控压钻井技术规程(文书经验)
控压钻井技术规程一、打开油气层前准备1、打开油气层前要进行控压技术交底（交底内容:地质、工程、钻井液和井控装备、控压措施等方面）；技术交底由钻井监督和地质监督组织，预测地层硫化氢含量高地层压力异常井有有项目部井控专家组织,井队、录井、泥浆、控压、定向井及井控专家等相关人员参加，可以在钻开油气层验收时进行。
交底要以本井钻井、地质设计和本井实际情况为依据，全面分析可能存在的井控风险，制定有针对性的技术措施和应急预案，并形成本井控压钻井作业指令书由井队遵照执行。
如油田有新的规定,按油田规定执行。
2、由项目经理部依据设计确定钻开油气层的密度。
3、对井控装备、硫化氢检测与防护、泥浆材料、重浆及除硫剂的储备、人员配备、井控专家到井情况、应急预案及演练、钻开油气层提出问题的整改情况等进行全面检查合格后，方可打开油气层。
4、根据邻井实钻情况，预测油气显示层位井深，在钻开显示层前要预先在钻井液中加入2%的除硫剂进行预处理，并维持出口钻井液的PH值为11以上，现场除硫剂储备不少于5吨（以设计为准），新浆补充须符合钻井时的PH值和除硫剂的含量；5、根据钻井井控实施细则或钻井设计的相关规定，现场确保储备比重1.40g/cm3以上重浆有效量80m3以上，石灰石储备100吨以上（以设计为准）。
6、强化泥浆和录井坐岗监测制度，无论任何作业工况，钻井班都必须落实专人24小时坐岗，观察钻井液池液面变化和钻井液出口情况，确保第一时间发现溢流，迅速准确关井，并按汇报程序汇报。
7、奥陶系目的层作业，钻具内必须带两只浮阀（MWD接头前和出套管鞋安装），起钻前必须在井底充分循环(一周半以上)进出口钻井液密度差不超过0.02g/cm3正常后方可进行起钻作业，油气层以上300m严格控制起钻速度，起钻必须按起出钻具体积（闭排）的1.5倍挤灌井浆。
地质录井队人员和泥浆坐岗人员必须依次记录灌入量，并核对与起出钻具体积是否相符，同时要观察灌钻井液的间隙中出口管是否断流等情况。
固井技术规定
固井技术规定第一章总则第一条固井是钻井工程的关键环节，其质量好坏不仅关系到钻井工程的成败和油气井的寿命，而且影响到油气田勘探开发的整体效果。
为保证固井工程质量，特制定本规定。
第二条固井工程必须从设计、准备、施工、检验四个环节严格把关，采用适合地质特点及各种井型的先进固井工艺技术，确保质量，达到安全、可靠、经济。
第三条固井作业必须按固井设计执行，否则不得施工。
第二章固井设计第一节设计格式与审批第四条固井设计格式按勘探与生产分公司发布的《xx井xx套（尾）管固井设计》要求执行。
第五条固井审批程序按勘探与生产分公司发布的《中油股份公司勘探与生产工程技术管理办法》执行。
第二节套管柱强度要求第六条套管柱强度设计方法SY/5322-2000执行。
其中，在高压气井和超深井的强度设计时，必须考虑密封因素。
对安全系数的要求见下表数据。
第七章套管柱抗挤载荷计算在正常情况下按已知产层压力梯度、钻井液压力梯度或预测地层孔隙压力值计算。
遇到盐岩层等特殊地层时，该井段套管抗挤载荷计算取上覆地层压力梯度值，且该段高强度套管柱长度在盐岩层段上下至少附加50m第八条套管柱强度设计应考虑热采高温注蒸汽过程中套管受循环热应力的影响。
第九条对含有硫化氢等酸性气体井的套管柱强度设计，在材质选择上应明确提出抗酸性气体腐蚀的要求。
有关压裂酸化、注水、开采方面对套管柱的技术要求，应由采油和地质部门在区块开发方案中提出，作为设计依据。
第三节冲洗液、隔离液和水泥浆要求第十条冲洗液及隔离液1、使用量：在不造成油气侵及垮塌的原则下，一般占环空高度的300～500m。
2、性能要求：冲洗液和隔离液能有效冲洗、稀释、隔离、缓冲钻井液，与钻井液及水泥浆具有良好的相容性，并能控制失水量，不腐蚀套管，不影响水泥环的胶结强度。
第十一条水泥浆试验按SY/T5546-92执行，试验内容主要包括：密度、稠化时间、滤失水、流变性能、抗压强度等。
对于定向井的自由水测定，应先将水泥浆置于井底循环温度条件下，测试装置倾斜至实际井下斜度或45°，然后测定自由水。
油田钻井技术手册
油田钻井技术手册(文中所有数字均为示意，非规范数值)油田钻井技术手册第一章概述1.1 目的和范围本手册介绍了在油气田钻井中所需的技术知识和操作规程，旨在帮助钻井工程师及时准确地掌握钻井工艺和作业程序，有效提高钻井生产效率和工作安全。
1.2 适用条件本手册适用于在陆地和海洋油气田中进行的各种类型的钻井作业，包括常规井、增强井、水平井、多段式水平井、超深井和大角度井等。
1.3 组成和内容本手册共分为七章，分别介绍了钻井工程的各个环节：第二章钻机设备2.1 钻机选型2.2 钻机构造2.3 钻机参数2.4 钻机组件2.5 钻杆组合与下洞2.6 钻头的分类、选用和维护第三章钻井液3.1 钻井液的种类3.2 钻井液的组成与性能3.3 钻井液循环系统3.4 钻井液操作流程及处理第四章钻井工艺4.1 钻井方案设计4.2 钻井进度控制4.3 钻井过程中的事故处理4.4 钻井终止操作第五章地层工程学5.1 岩石力学基础5.2 水文地质基础5.3 地质结构变形规律5.4 岩石破裂与井眼稳定性第六章测井工艺学6.1 测井技术基础6.2 测井参数和仪器6.3 测井资料解释6.4 测井资料在钻井工作中的应用第七章钻井作业安全7.1 钻井作业安全规章制度7.2 钻井作业各环节操作注意事项7.3 紧急事故应急处置方法与措施7.4 钻井施工自动化控制及技术发展趋势第二章钻机设备2.1 钻机选型钻机是钻井作业中必不可少的设备之一，鉴于不同钻井工艺和钻井地质条件的要求，可根据如下因素选择不同型号和型式的钻机：（1）井深和井径（2）杆组合的长度和钻头的选用（3）地质构造和井壁稳定性（4）井口及井眼的样式（5）钻井工艺和作业要求2.2 钻机构造钻机通常由下列主要部件组成：（1）钻井台，用于承接钻杆负荷，并支持钻杆旋转和往下推进。
（2）井口装置，用于装卸钻杆和钻头。
（3）钻机动力系统，用于提供旋转和远程控制操作。
（4）冷却系统，用于降低机械和液压设备的运转温度。
井控细则
附件长庆油田试油（气）作业井控实施细则第一章总则第一条为有效地预防井喷、井喷失控、井喷着火事故的发生，保证人民生命财产安全，保护环境和油气资源不受破坏，依据中国石油天然气集团公司《石油与天然气井下作业井控规定》、SY/T 6690《井下作业井控技术规程》和Q/SY 1553《井下作业井控技术规范》等，结合长庆油田特点，特制定本细则。
适用于长庆油田公司及在长庆油田从事试油（气）作业的承包商队伍。
第二条各单位应高度重视井控工作，贯彻集团公司“警钟长鸣、分级管理、明晰责任、强化监管、根治隐患”的井控工作方针，树立“以人为本”、“积极井控”的理念，严格细致，常抓不懈地搞好井控工作，实现试油（气）井控安全。
第三条井控工作是一项系统工程。
长庆油田公司的勘探开发、工程技术、安全环保、消防保卫、物资装备和教育培训等部门，试油（气）承包商工程技术及其他对应的主管部门都必须各司其职，齐抓共管。
第四条落实井控管理责任，按照“党政同责”、“一岗双责”、“管业务必须管安全、管行业必须管安全、管生产经营必须管安全”的要求，切实履行好各自井控安全职责。
第五条长庆油田试油（气）作业井控工作的原则是“立足一级井控、强化二级井控、做好三级井控预案”。
井控工作“关键在领导、重点在基层、要害在岗位”。
第六条本细则规定了长庆油田试油（气）作业地质、工程、施工设计中的井控要求，井控装置配备、安装、试压、使用和管理，作业前的井控准备，试油（气）作业施工过程中的井控工作，防火、防爆、防HS、CO等有毒有害气体的安全措施，2井喷应急救援处置，井控技术培训，井控管理组织及职责，井控管理制度等方面内容。
第七条连续油管作业、新工艺试验井的井控技术要求执行集团公司相关规定及工程设计。
第二章地质、工程、施工设计的井控要求第八条每口井进行地质、工程、施工设计时，要根据长庆油田试油（气）井控风险分级，制定相应的井控装备配置、技术及监管措施。
长庆油田试油（气）作业井控风险分级如下一、气田一级风险井：“三高”井、异常高压井、区域探井、水平井。
钻井施工方案
钻井施工方案一、引言随着石油资源的日益枯竭，对于深层石油储藏的开采需求日益增加。
钻井作为石油勘探与开采的重要环节，在整个生产过程中起着至关重要的作用。
本文将重点介绍钻井施工方案，包括钻井前准备、钻井过程、钻井液配方、钻井工艺等内容。
二、钻井前准备在进行钻井作业之前，需要进行充分的准备工作，包括确定钻井目标，地质勘探，井位选择等。
1.确定钻井目标：根据地质资料，确定钻井的目标地层、目的和钻井方案。
2.地质勘探：通过地质勘探，获取目标地层的地质情况，确保钻井方案的准确性。
3.井位选择：选择适合的井位，考虑地形地势、交通便捷性等因素。
三、钻井过程钻井过程是整个钻井作业的核心环节，包括井口准备、下井施工、钻进作业和井筒固井。
1.井口准备：对井口进行清理、修整，安装钻机及相关设备。
2.下井施工：进行井壁完井、注水、灌高压泥池等下井准备作业。
3.钻进作业：根据钻井方案，进行钻井操作，控制钻进速度、方向等参数。
4.井筒固井：在钻完目标地层后，进行井筒固井操作，确保井筒的稳定性。
四、钻井液配方钻井液在钻井过程中扮演着重要的作用，包括冷却钻头、悬运岩屑、平衡地层压力等功能。
合理的钻井液配方可以提高钻井效率和降低成本。
1.钻井液成分：钻井液通常由基础液、泥浆、添加剂等组成。
2.配方原则：根据地层情况、钻井深度、环保要求等因素，合理选择钻井液配方。
3.性能要求：钻井液应具有一定的密度、流变性能、稳定性等特性。
五、钻井工艺钻井工艺是确保钻井作业顺利进行的关键，包括井眼清洁、循环泥浆、钻头钻进等环节。
1.井眼清洁：定期对井眼进行清洁，防止井壁稳定性问题。
2.循环泥浆：保持钻井液的循环，控制岩屑排出，降低井底温度。
3.钻头钻进：根据地层情况和钻井液性能，合理控制钻头钻进速度和方向。
结语钻井施工方案是确保钻井作业安全、高效进行的重要保障。
只有通过科学合理的规划和实施，才能完成钻井目标，获取地下资源，实现经济效益。
愿本文对读者在钻井施工方案设计方面提供一些帮助。
钻井液基本知识
钻井液基本知识钻井液就是用于钻井的流体,在钻井中的功用:1、清洗井底,悬浮携带岩屑,保持井眼清洁。
2、平衡地层压力,稳定井壁、防止井塌、井喷、井漏。
3、传递水功率、以帮助钻头破碎岩石。
4、为井下动力钻具传递动力,5、冷却钻头、钻具。
6、利用钻井液进行地质、气测录井。
钻井液常规性能对钻井工作有很大的影响。
一、钻井液密度1、钻井液密度概念:单位体积钻井液的质量称为钻井液的密度,其单位就是克/厘米3(g/cm3)常用符号表示。
现场一般用钻井液密度计测定钻井液的密度。
2、钻井液密度的计算公式P=(P地×102)÷H+PeP----钻井液密度g/cm3式中:P地----地层压力MPaH-----井深mPe-----附加密度、油层附加0、05—0、1气层附加0、07—0、15由于起钻时可能产生抽吸或液面下降,另外,气体进入井内,也会引起液柱压力降低,因此钻井液密度要有附加值。
3、钻井液密度与钻井工作的关系:在钻井作业中,钻井液密度的作用就是通过钻井液柱对井底与井壁产生压力,以平衡地层中油、气压力与岩石侧压力、防止井喷、保护井壁,同时防止高压油气水侵入钻井液,以免破坏钻井液的性能引起井下复杂情况,在实际工作中,应根据具体情况,选择恰当的钻井液密度,若钻井液密度过小,则不能平衡地层流体压力,与稳定井壁,可能引起井喷、井塌、卡钻等事故,若钻井液密度过大则压漏地层,并易损害油气层。
钻井液对钻速有很大的影响,密度大液柱压力也大,钻速变慢,因钻井液柱压力与地层压力之间的正压差使岩屑的清除受到阻碍。
造成重复破碎,降低钻头破碎岩石的效率,使钻速下降,通常在保证井下情况正常的前提下,为了提高钻速,应尽量使用低密度钻井液。
二、钻井液粘度1、钻井液的粘度概念:钻井液粘度就是指钻井液流动时,固体棵粒之间,固体颗粒与液体分子之间,以及液体分子之间内摩擦的总反映,钻井液粘度可用漏斗粘度计与旋转粘度计进行测定,由于测定的方法不同,有不同的粘度值,现场常采用漏斗粘度计测量钻井液的粘度,单位就是秒。
吉林油田钻井井控实施细则
石油与天然气钻井井控实施细则第一章总则第一条根据《中国石油天然气集团公司石油与天然气钻井井控规定》（中油工程字[2006]247号）等相关文件及石油天然气行业相关标准，结合吉林油田钻井井控实际制定本细则。
第二条本细则适用于吉林油田自营区及合资合作区域石油与天然气钻井井控管理。
第三条井控工作是油气勘探开发过程中的系统工程，主要涉及勘探、开发、钻井、技术监督、安全环保、物资供应、装备、培训等部门。
第四条井控工作包括井控设计、井控装备、钻井及完井井控作业、井控技术培训及井控管理制度等。
第二章井控设计第五条根据吉林油田地质特点，将油区各区块分为A、B、C三类风险区，并在地质设计中标明。
根据各区块井控风险分级，结合施工工艺情况对施工井进行的风险评估，按照危害级别从高到低分别为Ⅰ类井、Ⅱ类井、Ⅲ类井，并在工程设计中标明。
具体分级原则见附件1。
第六条油气井井位设计应符合以下条件：（一）距高压线及其它永久性设施不小于75m。
（二）距民宅不小于100m。
（三）距铁路、高速公路不小于200m。
（四）距学校、医院、油库、河流、水库、人口密集及高危场所等不小于500m。
（五）若安全距离不能满足上述规定，由建设方组织相关单位进行安全、环境评估，按评估意见执行。
第七条钻井地质设计应包括以下主要内容，但不仅限于以下内容：（一）对井场周围一定范围内的居民住宅、学校、厂矿（包括开采地下资源的矿业单位）、国防设施、高压电线、水资源情况和风向变化等进行勘察和调查，并在地质设计中标注说明；特别需标注清楚诸如煤矿等采掘矿井坑道的分布、走向、长度和距地表深度；江河、干渠周围钻井应标明河道、干渠的位置和走向等。
（二）提供全井段预测地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力，地层岩性剖面数据，浅气层资料，邻井资料，油气水显示及井涌、井喷、井漏等复杂情况。
（三）在已注采开发区钻井，应提供邻近注采井分层动态压力数据、注采关系、套损等情况。
开钻前应采取相应的停注、泄压和停抽等措施。
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介于地层破裂压力和地层压力之间的钻井液密度范围
流变性能
钻井液的流变性
钻井液流变性(rheological properties of DF)
在外力作用下，钻井液流动和变形的特性。如钻井液 的塑性粘度、动切力、表观粘度、有效粘度、静切力 和触变性等性能都属流变性参数。
泥浆的流变性对钻井的影响
静液压力是由液柱重量引起的压力。它的大小和液体密度及 垂直高度有关，而和液柱的横向尺寸及形状无关。 通常把单位高度(或深度)增加的压力值称为压力梯度，静液 压力梯度受液体密度的影响和含盐浓度、气体的浓度以及温 度梯度的影响。
上覆岩层压力
某处地层上覆岩层压力是指覆盖在该地层以上的地层基质 (岩石)和孔隙中流体(油气水)的总重量造成的压力。 岩石密度与孔隙度的大小和埋藏的深度有关
当量循环密度和环空密度 当量循环密度：考虑了由于泥浆流动而增加的附加压耗 环空密度：在当量循环密度基础上考虑了由于井筒内岩
屑产生的附加压耗
密度和压力平衡
钻井液密度的作用
平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受地 层流体的污染；
平衡地层压力，保持井壁稳定，防止井塌； 实现近平衡钻井技术，减少压持效应，提高机
切应力： 0
s
剪切＝1.703 • (s-1) =0.511• (Pa)
塑=PV=600-300 (cp) 0=0.511(300-s) (Pa)
表3 00
600
2
cp
幂律流型(Power law Model)
基本方程：=kn
k ：稠度系数 n：流性指数
械钻速； 合理选择打开油气层的钻井液密度，减少钻井
液对产层的伤害。
密度和压力平衡
密度对钻速的 影响
泥浆密度越 高，产生的 液柱压力越 大，井底压 差越大，机 械钻速减小。
密度和压力平衡
钻井液密度的控制 ➢ 密度过高：增大正向压差，对储层污染加重；液柱压力
增大，增大井底岩石可钻强度并引起井底岩石的重复切 削 ➢ 密度过低：井壁不稳定，油气层压力无法控制 确定泥浆密度的原则 ➢ 根据地质资料确定，在正常情况下尽可能使用低密度 ➢ 钻开油气层尽可能近平衡钻进，既要保护油气层又要防 喷，做到“压而不死，活而不喷”；近平衡钻进要在起钻时 考虑可能存在的“抽吸作用”，增加附加密度 ➢ 钻穿高压盐水层时为了防止盐水的污染，应提高密度采 取“坚决压死”的措施 ➢ 对易缩径和易剥落掉块的地层，应适当提高泥浆的密度
携带岩屑，保证井底清洁。 悬浮岩屑与重晶石 影响机械钻速 影响井眼规则和井下安全。
钻井液的流变性
剪切应力与剪切速率
剪 切 速 率 (shear rate)：在垂直于流动 方向上单位距离内流 速的增量(dv/dx)。 剪 切 应 力 (shear stress)：液体流动过 程中，单位面积上抵 抗流动的内摩擦力。
(Pas n )
钻井液的流变性－常用流变参数
粘度(viscosity)
定义：钻井液流动时，固体颗粒之间、固体颗 粒与液体之间、以及液体分子之间的内摩擦的 总反映。
地层压力
地层压力是指作用在岩石孔隙内流体(油气水)上的压力， 也叫地层孔隙压力。正常地层压力等于从地表到地下该地 层处的静液压力。其值大小与沉积环境有关。
地层破裂压力
在井中一定深度处的地层，其承受压力的能力是有限的， 当压力达到某一值时会使地层破裂，这个压力称为地层的 破裂压力pf。 地层破裂压力的大小取决于许多因素，如 上覆岩层压力、地层压力、岩性、地层年代、埋藏深度以 及该处岩石的应力状态。
测量仪器
加压比重计 普通比重计
钻井液密度升高可能因素
加入加重材料； 钻屑累积； 快速钻进而泵排量跟不上会使井内钻井液密度升 高； 增大钻井液屈服值会使当量循环密度升高； 增大泵排量或泵压会使当量循环密度升高； 加入较多电解质（盐类）； 油基钻井液加入较高密度的盐水； 加入较高密度的新浆
钻井液密度下降可能因素
钻井液的流变性
流体的基本流型
牛顿流体：剪切应力 与剪切速率成正比。 塑性流体：宾汉流体 ，适合于水基钻井液 体系 假塑性流体：幂律流 体，适合于高分子聚 合物体系 膨胀流体
牛顿流体（Newtonian Fluid）
剪切速率 Dv/dx
dv
dx
：剪切应力dyn/cm2 dv/dx:剪切速率:s-1 :粘度（Poise、泊)
流动特性分析
n 3.32 log 600 300
k 0.511 600
1022 n
(Pas n )
施加极小的切应力就发生流动，没有静切应 力，而且粘度随切应力的增加而降低。
幂律流型(Power law Model)
n 3.32 log 600 300
k 0.511 600
1022 n
钻井液性能和控制原则
目录
密度和压力平衡 流变性能 滤失和润滑性能 化学分析 油基钻井液性能
密度和压力平衡
密度和压力平衡
钻井液密度MW（Mud Weight)或SG (specific gravity） 通过泥浆液柱对井壁和井底产生压力，以平衡地层的
油气水压力及岩石的侧压力，防止井喷、地层流体侵入及 保护井壁。另外泥浆密度对岩屑产生浮力，增大泥浆密度 可以提高泥浆携带岩屑的能力。密度秤的正常误差为 0.01g/cm3
切应力：
1dyn/cm2=1x10-5N/104m2=0.1Pa
1 poise=1 dynes.s/cm2=0.1 Pa.s
1cp=0.01p=0.001Pa.s=1mPa.s
宾汉塑性流型
Bingham Plastic Model
模型：
=0+s
0 ：动切力（屈服值） Yield point (YP) Pa s：塑性粘度(PV) Plastic viscosity (cp) ：剪切速率(s-1)
加入比钻井液密度低的清水； 井下油气侵； 加油； 加入较低密度的新浆或胶液； 加强固相清除； 用离心机清除（或回收）高密度固相； 降低钻井液屈服值或减少泵排量及泵压 能使井下当量循环密度下降； 充气配制成充气钻井液或使用泡沫钻井液； 钻进速度较低情况下提高泵排量有可能使井内钻井液密度 降低。
相关概念