钻井液配方大全
高密度的抗高温钻井液
1、一种高密度的抗高温钻井液，其特征在于各组份配比如下：膨润土 1.2-5%，复合金属离子聚合物 0.1-0.5%，聚合物降粘剂 0.1-0.4%，抗高温降滤失剂 3-5%，抗高温稳定剂 2-4%,防卡润滑剂 4-6%，乳化剂 0.2%，碱性PH值调节剂 0.1-0.3%，钻井液用加重剂 30-40%，清水 40-55%。
2、根据权利要求1所述的超高密度的抗高温钻井液，其特征在于所述聚合物降粘剂为两性离子聚合降粘剂。
3、根据权利要求1所述的超高密度的抗高温钻井液，其特征在于所述的抗高温降滤失剂为磺化酚醛树脂或抗盐抗钙降滤失剂或磺化褐煤。
4、根据权利要求所述1所述的超高密度的抗高温钻井液，其特征在于所述的乳化剂为司盘80。
5、根据权利要求1所述的超高密度的抗高温钻井液，其特征在于所述钻井液加重剂为改性重晶石粉。
6、根据权利要求1所述的超高密度的抗高温钻井液，其特征在于所述碱性PH值调节剂为氢氧化钾。
超高密度抗高温钻井液（一）技术领域本发明为石油、天燃气勘探开发过程中使用的钻井液，特别是具有超高密度的抗高温钻井液。
（二）背景技术钻井液是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，是石油勘探开发的血液，是钻井过程中必不可少的。
随着世界能源需求的增加和资源的减少，向深地层勘探油气已成必然。
油气井的加深，地层温度、压力都随着升高，钻井液就面临着高温、高压的难点，要求钻井液在超高温度和超高密度下具有良好的稳定性和流变性。
而现有钻井液一般采用两性复合离子钻井液和正电胶钻井液，现有钻井液抗高温能力差，密度较低，一般在2.0g/cm3左右，随着钻遇地层条件日趋复杂，钻井深度的增加，现有钻井液已不能很好地满足深层油气勘探开发过程中钻井作业对钻井液的密度、温度、流变性、润滑性、抑制性、失水造壁性等的要求。
（三）发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种抗高温能力强，可控密度高的超高密度的抗高温钻井液，该钻井液既具有聚合物钻井液在提高钻井钻速、抑制地层造浆和提高井壁稳定性等方面的突出优点,又具有磺化钻井液良好的热稳定性,高温下良好的流变性,失水量低等优点。
钻井液配方
钻井液配方设计一、实验目的根据给定条件，通过实验设计某一地层钻井液配方。
了解钻井液配方的设计原则及过程，了解常用钻井液体系，熟悉常用钻井液处理剂的类型、名称、作用，能综合运用钻井液性能调节方法，按照性能要求调节钻井液性能。
二、实验原理首先，给出钻井液设计原则：1．根据不同油气层性质选择钻井液体系。
钻井液体系必须与油气层性质相适应才能起到保护作用，并减轻损害，获得应得的产量。
2．根据不同井的类型选择钻井液体系。
所谓不同类型井，主要是指对钻井液有特殊要求的井，而不是完全按习惯分类的井。
如①超深井②定向井（包括水平井）③探井④油层全取心井⑤开发井。
3．根据不同地层特点选择体系。
(1)油气层对钻井液要求(a)钻达油气层前，必须调整好钻井液各项性能，尽可能减轻对油气层的污染；(b)在安全条件下，钻井液密度所造成的压力尽量接近地层空隙压力；(c)尽可能使用酸溶或油溶钻井液材料；(d)钻井液滤液活度与油层水相活度尽可能相当；(e)最好加有粘土稳定剂。
(2)盐膏地层对钻井液要求(a)若属薄层或夹层盐膏，可以选用抗盐膏处理剂处理维护所需钻井液性能；(b)若遇厚或较纯食盐层，即选用饱和盐水泥浆，并加盐抑制剂；若属纯石膏层，可选用石膏钻井液；(c)为了制止塑性变形，在盐层埋藏深度大于4000米时，应提高钻井液密度到2.00g/cm3左右，以克服缩径，特别注意挤坏套管事故。
(3)易塌地层对钻井液要求防塌是当前尚未完全解决的技术难题，塌层性质差别较大，条件千变万化，不可能用一套要求就适应所有类型塌层，其基本原则是：(a)不能在易塌地层采用负压钻井，即钻井液的密度不得低于塌层空隙压力；(b)在塌层钻井，钻井液的粘度、切力不能过低，返速不能过高，以免形成紊流冲刷井壁，加剧井塌。
(c)钻井液胶凝强度不能过大，以免起下钻及开泵时压力波动过剧引起井塌；(d)水敏性强的地层钻井，要求钻井液高温高压失水控制在15ml，不超过20ml；(e)使用抑制性较强的钻井液体系，如钾基钻井液、滤液中钾离子浓度不得低于1800ppm；(f)若坍塌层复杂，水基钻井液不能解决，可使用平衡活度的油基钻井液。
主要钻井液类型
我国各油田主要钻井液类型一、无固相不分散聚合物钻井液●基本组成：聚丙烯酰胺或多元乙烯基共聚物类絮凝剂、无机盐等●特点：絮凝剂可有效地絮凝钻井过程所产生的岩屑。
●典型配方：（1）水+ 0.1~0.3% PHP + 0.1~0.2% CaCl2或0.5~1% KCl（2）水+ 0.07~0.14% CPAM + 0.1~0.3% TDC-15（低分子量有机阳离子）+ 0.2% CaCl2（3）水+ 0.1~0.3% FA-367 + 0.1~0.2% CaCl2或0.5~1% KCl●适用范围：层理裂隙不发育、正常孔隙压力与弱地应力、中等分散砂岩与泥岩互层；已下技术套管的低压、井壁稳定的储层等。
二、低固相聚合物钻井液●适用范围：用于钻进层理裂隙不发育的易膨胀、强分散或不易膨胀、强分散、软的砂岩与泥岩互层；已下技术套管的低压储层等。
1、阴离子聚合物钻井液●基本组成：多元乙烯基共聚物类、水解聚丙烯腈、部分水解聚丙烯酰胺等●特点：高分子量聚合物包被粘土或钻屑，并提供钻井液所需粘度、切力；中分子量和低分子量聚合物用于控制滤失量并控制粘度、切力。
●典型配方：膨润土浆+ 0.1~0.3% KPAM + 0.4~0.5% NPAN2、阳离子聚合物钻井液●基本组成：高分子量与低分子量阳离子聚合物，以及淀粉等●特点：阳离子聚合物具有极强的稳定页岩的能力，即强吸附、强抑制性；配合使用淀粉类处理剂调整滤失造壁性。
●典型配方：膨润土浆+ 0.4% SP-2（阳离子聚合物）+ 0.4% CSW-1（低分子量有机阳离子）+1% 改性淀粉3、两性离子聚合物钻井液●基本组成：高分子量和低分子量两性离子聚合物，有时配合加入阴离子聚合物●特点：利用聚合物中的阳离子基团增强体系的抑制性，同时大量的阴离子、非离子基团使体系保持稳定。
两性离子聚合物与各种处理剂具有很好的相容性。
●典型配方：膨润土浆+ 0.1~0.3% FA-367 + 0.05~0.2 %XY-27 + 1~3% 磺化沥青类产品三、聚磺钻井液●基本组成：高分子量聚合物（包括阴、阳、两性离子聚合物）、中分子量聚合物降滤失剂、磺化酚醛树脂类产品和沥青类产品等。
四种常规钻井液配方设计
四种常规钻井液配方及特点
1．不分散聚合物钻井液
主要特点：
(1)密度低，压差小，故钻速快；
(2)亚微米颗粒的含量较低，在10%以内，而分散钻井液可达70%以上；
(3)高剪切速率下的粘度较低，故钻速快；
(4)具有较强的携砂能力。
该类钻井液触变性较好，剪切稀释特性较强。
(5)可保持井眼的稳定性。
(6)可保护油气层，减轻损害。
表1 不分散聚合物钻井液配方与性能
2．钾基钻井液
主要特点：
(1)对水敏性泥岩、页岩具有较好的防塌效果；
(2)抑制泥页岩能力较强；
(3)钻井液细颗粒含量比较低，对油层的粘土矿物起稳定作用；
(4)分散型钾基钻井液有较高的固相容度限。
表2 钾基钻井液配方及性能
3．分散钻井液体系
表3 分散型三磺钻井液推荐配方及性能
4．钙处理钻井液
表4 石灰钻井液推荐配方及性能
表5 石膏钻井液配方及性能
根据不同的要求选择不同的钻井液，各有特点。
四种常规钻井液配方设计
四种常规钻井液配方及特点
1．不分散聚合物钻井液
主要特点：
(1)密度低，压差小，故钻速快；
(2)亚微米颗粒的含量较低，在10%以内，而分散钻井液可达70%以上；
(3)高剪切速率下的粘度较低，故钻速快；
(4)具有较强的携砂能力。
该类钻井液触变性较好，剪切稀释特性较强。
(5)可保持井眼的稳定性。
(6)可保护油气层，减轻损害。
表1 不分散聚合物钻井液配方与性能
2．钾基钻井液
主要特点：
(1)对水敏性泥岩、页岩具有较好的防塌效果；
(2)抑制泥页岩能力较强；
(3)钻井液细颗粒含量比较低，对油层的粘土矿物起稳定作用；
(4)分散型钾基钻井液有较高的固相容度限。
表2 钾基钻井液配方及性能
3．分散钻井液体系
表3 分散型三磺钻井液推荐配方及性能
4．钙处理钻井液
表4 石灰钻井液推荐配方及性能
表5 石膏钻井液配方及性能
根据不同的要求选择不同的钻井液，各有特点。
我国各油田常用的防塌钻井液
3%JLX+2%WLD
层理裂隙发育的泥页岩地层，特别适用于定向斜井，对环境保护要求高的地区
钻井液类型
基本组成
特点
典型配方
适用范围
氯化钾钻井液
氯化钾、聚合物、降粘剂、磺化酚醛树脂类、磺化沥青类
膨润土浆+0.05~0.1%MMH+
0.5%LVCMC或改性淀粉+ 0.5%NPAN+0.5%润滑剂
层理裂隙发育的地层，胶结差的砾石层等
多元醇类或聚醚类钻井液
多元醇类或聚醚类、防塌剂、聚合物
多元醇类或聚醚类处理剂亲水性受温度影响，在一定温度下该剂从水中分相而成为类似于油，使其在井壁上形成憎水性的膜，达到稳定井壁、抑制钻屑水化分散降低钻具扭矩的目的。此类钻井液对环境无害。
+0.5% CMC+0.4%NaOH+盐至饱和
+重晶石至所需密度
含盐膏地层
油包水钻井液
柴油、有机膨润土、乳化剂、辅助乳化剂、氯化钙、水等
有效抑制泥页岩石膏水化膨胀与盐膏的溶解，具有良好的润滑性与热稳定性
750~920L/m3柴油（0~10号）+氯化钙水溶液（500g/l）（80~250L/m3）+油酸（20~35kg/L）+环烷酸酰胺（20~40g/m3)
两性离子聚合物和各种处理剂具有很好的相溶性膨润土浆0103fa367005015xy2713化沥青类处理剂聚磺钻井液阴离子阳离子两性离子聚合物中分产品沥青类产品等该类钻井液具有很堵能力和流变性并具有良好的热电厂稳定性阴离子聚合物钻井液12smp12smc或24spnh等24磺化沥钾胺基聚合物钻井液磺化酚醛树脂类2512磺化沥青类产品阳离子聚合物钻井液2412ft1两性离子聚磺钻井液23磺化酚醛树脂类产品13磺化沥青类产品页岩岩浆岩砂岩钻井液类型基本组成特点典型配方适用范围钾石灰钻井氢氧化钾或碳酸钾石灰聚合物磺化酚醛树脂磺化沥青等利用钾钙离子抑制泥页岩水化膨胀磺化沥青与磺化酚醛树脂来封堵储层裂隙膨润土浆1fclsi08石灰1碳酸钾01ma87115磺化沥青15smp1huc2超细碳酸钙浓度15的kcl调ph层理裂隙发育中深井段的泥页岩地石膏钻井液石膏磺化褐煤磺化酚醛树脂磺化栲胶铁铬木质素磺酸盐等采用同离子效应利用人为加入石膏来抑制地层中石膏的溶解用来钻进大段石膏层钾硅基钻井kpam硅稳定剂硅稀释磺化酚醛树脂类沥青类利用硅来稳定泥页岩降低地层被水的润湿性显示出较强的抑制性固相容纳能力高热稳定性好比1膨润土浆0102kpam11513spm15磺化沥青2052硅酸钾聚磺钻井液的配方深层层理裂隙发育的地膨润土混合金属层状氢氧剂降粘剂由混合金属层状氢氧化物提供独特的流变性能与抑制地层水化分散能力配合不破坏其与粘土复合体结构的降滤失剂控制滤膨润土浆00501mmh05lvcmc或改性淀粉05npan05润滑剂层理裂隙发育的地层胶结差的砾多元醇类或聚醚类钻井多元醇类或聚醚类防塌剂聚合物多元醇类或聚醚类处理剂亲水性受温度影响在一定温中分相而成为类似于油使其在井壁上形成憎水性的膜达到稳定井壁抑制钻屑水化分散降扭矩的目的
常用钻井液配方
常用钻井液配方中原石油工程板块员工学习课件 钻井液工（技师） 中原石油勘探局钻井三公司 开发人：刘俊章
目 录? 一、不分散聚合物体系? 二、分散型聚合物体系—聚合物磺化体系 ? 三、钾基（抑制性）钻井液体系
常用钻井液配方? 一、不分散聚合物体系?不分散聚合物钻井液体系指的是经过 具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物 处理的水基钻井液。
2）控制适当的般土含量以获得良好的 流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳范 围 为30～45克/升）。
般土含量的控制以淡水 预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井 浆中。
? 3）磺化沥青（2%）和超细碳酸钙 （2%）改善和提供聚合物钻井液的滤饼 质 量。
? ?
4）使用足量的润滑剂RH-3(0.5%～ 0.8%)及防泥包剂RH-4（0.3%～0.5%）， 降低磨阻，防止钻头泥包。
? 二、分散型聚合物体系—聚合物磺化体系?聚合物磺化钻井液指的是以磺化处理 剂及少量聚合物作为主要处理剂配制成而 成的水基钻井液。
? 1.体系特点 ? 1）具有良好的高温稳定性，抗温可高 达180℃以上，适用于深井段、超深井 段钻 井。
2）使用磺化沥青类页岩抑制剂稳定硬 脆性泥岩、少量高分子聚合物稳定伊/ 蒙混 层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。
?
? 4.推荐性能 ?
? 5.使用环境（1）主要用于水敏性强的易塌页岩层。
故具 有一定防塌能力。
? 3）在进入产层前通过使用磺化沥青及 超细碳酸钙运用屏蔽暂堵保护油层技 术进 行改造后，具有良好的保护诸层功能。
?
4）可容纳较多的固相，适合配置高密 度的钻井液密度可高达2.0克/厘米3 。
? 5）含有大量的分散剂，故亚微米固相 颗粒含量可达70%以上，对机械钻速有 一 定的影响。
常用钻井液配方
3、化学溶液钻井液是无粘土钻井液的主体类 型，它是由无机盐和不同种类的聚 合物组合而成，化学溶液具有一定的流变特性和 降滤失特性。 无机盐起的作用是： 与有机聚合物进行适度交联，以提高溶液的 粘度，降低溶液的滤失量； 调节溶液的矿化度，以平衡地层的化学活度， 抑制地层的膨胀分散或破碎坍塌； 调节溶液的pH值。
应用领域
在无水、缺水、干旱、沙漠、永冻地 区钻井； 在低压地层中钻进； 向井底输送气体，实现井底气动冲击 碎岩。
谢谢！
（4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水 眼粘度小，环空粘度打，有利于喷射钻井、优化 钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。 （5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压 力钻井 （6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液 对底层所含粘土矿物有抑 制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。
2）使用磺化沥青类页岩抑制剂稳定硬 脆性泥岩、少量高分子聚合物稳定伊/ 蒙混 层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。故具 有一定防塌能力。 3）在进入产层前通过使用磺化沥青及 超细碳酸钙运用屏蔽暂堵保护油层技 术进 行改造后，具有良好的保护诸层功能。
4）可容纳较多的固相，适合配置高密 度的钻井液密度可高达2.0克/厘米3 。 5）含有大量的分散剂，故亚微米固相 颗粒含量可达70%以上，对机械钻速有 一 定的影响。 6）可形成较致密的高质量滤饼，护壁 能力强。
4.推荐性能
5.使用环境
（1）主要用于水敏性强的易塌页岩层。 （2）适应温度:不分散型150℃；分散型 可达到180℃左右。故前者 用于钻3500～ 4000米深井用，而后者可用于钻6000米深 井。 （3）不分散型较适用于正常压力地层； 分散型可配较高的密度而用 于异常压力地 区。
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钻井液配方大全
1、常见膨润土浆配方
材料和处理剂功用用量（kg/m3）膨润土增稠25-50
烧碱控制PH值0.7-1.5 CMC（选用）降滤失 1.0-3.0
2.0-
3.0
纯碱促进膨润土水化和
控制Ca2+含量﹤150mg/l
2、FCLS（铁铬木质素磺酸盐）钻井液配方
材料和处理剂功用用量（kg/m3）FCLS 降粘剂 5.0-15.0
CMC 降失水剂 2.0-4.0
PAC①降失水剂 2.0-4.0
淀粉类衍生物①降失水剂10.0-15.0 SPNH②高温降失水剂 5.0-20.0
SMP②高温降失水剂 5.0-20.0
RH-3 润滑剂10.0-30.0
烧碱PH调节 1.0-3.5 备注：①可代替和协同CMC使用；
②用于3500m或更深的深井。
3、钙基钻井液配方
材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注石灰提供Ca2+10-20 用于石灰钻井液石膏提供Ca2+11-18 用于石膏钻井液FCLS 降粘剂3-12
供选择SMT 降粘剂，降失水剂6-14
SMC 降粘剂，降失水剂6-14
KHm 降粘剂，降失水剂6-14
CMC 降失水剂3-8
供选择PAC 降失水剂3-8
淀粉类衍生物降失水剂6-14
SPNH 高温降失水剂5-15 用于＞3500m的井SMP 高温降失水剂5-15
RH-3 润滑剂10-30
烧碱PH调节3-8
4、含盐量为8%-12%的盐水钻井液配方
材料和处理剂
功 用 用量（kg/m 3） 备 注
NaCl 提供NACL 按实际需求
FCLS 降粘剂 4-8
供选择 SMT 降粘剂，降失水剂 8-15 SMC 降粘剂，降失水剂
8-15 SMK 降失水剂 10-20 CMC 降失水剂 8-12 PAC 降失水剂 4-8 淀粉类衍生物
降失水剂 10-15 SPNH 高温降失水剂 10-20 用于＞3500m SMP-2 高温降失水剂
10-20 RH-3 润滑剂 15-30 烧碱 PH 调节 5-12 FT-1 井壁稳定 5-20 Defoam 消泡剂 0.1-0.3 QS-2
桥堵剂
40-60
5、KCl聚合物钻井液的配方
材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注KCl 提供K+ 70-110
KOH 调节PH，提供K+ 8-15
包被增稠剂
PHPA，M.W.=3
×106
按实际需求供选择PHPA,M.W.=(0.
包被增稠剂
8～1.2) ×107
KPAM 包被增稠剂10-20
NH4-HPAN 降粘剂，降失水剂3-6
PAC 降失水剂3-6
CMC 降失水剂3-6
供选择SPNH 高温降失水剂5-20 用于＞3500m MMH 胶凝剂3-5 供选择
XC 胶凝剂3-5
RH-3 润滑剂15-30
FT-1 井壁稳定5-20
6、聚合物—磺酸盐—MMH钻井液的配方
材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注K-PAM 包被增稠剂6-10
PAC-141 包被增稠剂6-10 供选择FA-367 包被增稠剂6-10
NH4-HPAN 降粘剂，降失水剂3-8
PAC 降失水剂3-6
CMC 降失水剂3-7 供选择SPNH 高温降失水剂5-15
用于＞3500m SMP 高温降失水剂5-15
SMT 高温降粘剂5-15
XY-27 降粘剂3-8
MMH 胶凝剂3-6
烧碱调节PH 3-5 调节PH=9～10.5 RH-3 润滑剂15-20
FT-1 井壁稳定15-20
7、聚合物—MMH钻井液的配方
材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注K-PAM 包被增稠剂6-10
PHPA 包被增稠剂6-10
FA-367 包被增稠剂6-10 供选择HPAN 降粘剂，降失水剂3-6
PAC 降失水剂3-6 供选择CMC 降失水剂3-6
XY-27 降粘剂3-8
MMH 胶凝剂3-5
烧碱调节PH 3-5
RH-3 润滑剂15-20
FT-1 井壁稳定5-20
8、聚合醇钻井液配方
型号材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注
I型
PAC-141 包被增稠剂 1.5-3.5
2200～
3500m时使用NH4-HPAN 降粘剂，降失水剂 5.0-8.0
PAC 降失水剂 2.5-4.0
聚合醇井壁稳定和润滑剂 3.0-5.0
II型FA-367 包被增稠剂 1.5-3.0
3500m或
更深的井使用PAC 降失水剂 2.5-4.0
SMP 高温降失水剂15.0-25.0
SMT 降粘剂15.0-30.0
聚合醇井壁稳定和润滑剂 3.0-5.0
9、硅基钻井液配方
材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注KPAM 包被增稠剂4-6
硅酸盐页岩抑制剂40-80
FCLS 降粘剂3-8 供选择NH4-HPAN 降粘剂，降失水剂3-8
PAC 降失水剂4-6 供选择CMC 降失水剂4-6
MMH 胶凝剂3-5
XY-27 降粘剂3-8 供选择FT-1 井壁稳定5-20 供选择
10、甲酸盐钻井液配方
材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注KPAM 包被增稠剂10-15 供选择PAC-141 包被增稠剂10-15
MMH 胶凝剂3-5
XC 胶凝剂20-30
PAC 降失水剂4-6 供选择CMC 降失水剂4-6
SMP 高温降失水剂20-40 用于深井磷酸三丁酯消泡剂2-5
加重材料加重剂根据需要
10、解卡剂配方
材料名称配方A 配方B
规格用量规格用量柴油0#或10# 100m3 0#或70# 100 m3
氧化沥青软化点150℃80
目粉状12t 软化点150℃80目
粉状
20t
有机土80-100目 1.6t 胶体率90% 3t
油酸酸价190-205碘价
60-100 1.8t 酸价190-205碘价
60-100
2t
快T 渗透力为标准的
100±5%
1.6t 1.6 石灰120目 3.0 120目40t 烷基苯/ /
2.0t SPAN-80 / / 0.5t 水 5.0m3 1/50重铬酸钠溶液 5.0 m3
重晶石200目密度≥
4.20g/cm3 加至需要的
密度
200目密度≥
4.20g/cm3
加至需要的密度
11 / 11。