钻井液种类简介
钻井液相关知识
钻井液知识钻井液的概念：钻井液是由粘土、水（或油）以及各种化学处理剂组成的一种溶胶悬浮体的混合体系。
粘土是具有可塑性的、软、有各种颜色的泥土。
一般是含水氧化铝的硅酸盐，由长石和其它硅酸盐分解而成，颗粒直径约在0.1-100µm之间，在水中有分散性，带电性、离子交换性，属于多级分散体系。
简单地说，钻井液是粘土分散在水中形成的溶胶悬浮体（颗粒直径小于2µm）为使钻井液满足钻井工艺要求，常加入各种化学处理剂及惰性物质来调节钻井液的性能，使钻井液“由稀变稠，由稠变稀”。
因此钻井液的性能变化受粘土、水和化学处理剂三方面因素的影响。
我国标准化委员会钻井液分委会将钻井液分为八种：1、淡水钻井液：由淡水、粘土和一般的降粘剂、降滤失剂配制而成。
2、钙处理钻井液；3、不分散低固相聚合物钻井液；4、盐水钻井液（包括海水及咸水钻井液）5、饱和盐水钻井液；6、钾基钻井液；7、油基钻井液；8、气体（包括一般气体及气泡）钻井液。
各类新型钻井液体系：正电胶（MMH）钻井液体系、聚合物-铵盐钻井液体系、两性离子聚合物钻井液体系、大小阳离子钻井液体系、水基无粘土相钻井液。
我国于1986年经钻井液标准化委员会研究决定，把钻井液材料分为16类：1、粘土类：主要用来配制原浆，亦有正反增加粘切、降低漏失量作用，常用的膨润土、抗盐土及有机土等；2、加重材料：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力，防塌防喷；3、降滤失剂：主要用来降低钻井液的漏失量，常用的有CMC、预先胶化淀粉，聚丙烯酸盐等；4、降粘剂：改善钻井液的流动特性，如粘度、切力，以增加可泵性，减少摩阻。
常用的有单宁、各种磷酸盐、褐煤制品、木质素磺酸盐等5、增粘剂：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，增加胶凝强度以形成高流阻。
常用的有CMC、高聚物、预先胶化淀粉等。
6、润滑剂：主要用来降低摩阻系数，减小扭矩，增加钻头的水马力以及防止粘卡。
常用的有某些油类、石墨、塑料小球及表面活性剂。
钻井液基本解析
3、胶体稳定剂。 优点：1、在较低加量下效果明显 。
2、在盐水钻井液中效果明显。 3、不提高钻井液的粘度。 4、抗温性好。
二、钻井液的滤失造壁性
在钻井过程中，当钻头钻过渗透性 地层时，由于钻井液的液柱压力一 般总是大于地层孔隙压力，在压差 作用下，钻井液的液体便会渗人地 层，这种特性常称为钻井液的滤失 性。在液体发生渗滤的同时，钻井 液中的固相颗粒会附着并沉积在井 壁上形成一层泥饼。随着泥饼的逐
三、钻井液的流变性
钻井液的流变性是指钻井液流动和 变形的特性。该特性通常是由不同 的流变模式及其参数来表征的，最 常用的流变模式为宾汉和幂律模式 。其中宾汉模式的参数为塑性粘度 和动切力；幂律模式的参数为流性 指数和稠度系数。此外，漏斗粘度 、表观粘度和静切力等也是钻井液
用途：1、增加钻井液的密度。 2、控制地层压力。 3、降低滤失。 4、桥堵、油层保护。
优点：1、在15%的HCl溶液中90% 的溶解。
2、提供有效的架桥。 物理性质：1、外观：粉末。
2、密度：2.7g/cm3。
降滤失剂
SDMC 低粘羧甲基纤维素钠盐
LV—sodium carboxyl methyl
但是，钻井实践表明，作为一种优 质的钻井液，仅做到以上几点是不 够的。为了防止和尽可能减少对油 气层的损害，现代钻井技术还要求 钻井液必须具有： 1、钻井液对人和环境无损害。
按照API推荐的钻井液性能测试标 准，需检测的钻井液常规性能包括 ：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、膨润土含量和滤液中各
cellulose
SL—LVCMC
降性能滤失剂
钻井液组成及作用
钻井液（drilling fluid）钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。
钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。
钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。
清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。
泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。
旋转钻井初期，钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。
目前，钻井液被公认为至少有以下十种作用：（1）清洁井底，携带岩屑。
保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率。
（2）冷却和润滑钻头及钻柱。
降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命。
（3）平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。
防止对油气层的污染和井壁坍塌。
（4）平衡（控制）地层压力。
防止井喷，井漏，防止地层流体对钻井液的污染。
（5）悬浮岩屑和加重剂。
降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻。
（6）在地面能沉除砂子和岩屑。
（7）有效传递水力功率。
传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。
（8）承受钻杆和套管的部分重力。
钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷。
（9）提供所钻地层的大量资料。
利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料。
（10）水力破碎岩石。
钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。
钻井液的运用历史很久以前，人们钻井通常是为了寻找水源，而不是石油。
实际上，他们偶然间发现石油时很懊恼，因为它把水污染了！最初，钻井是为了获得淡水和海水，前者用于饮用、洗涤和灌溉；后者用作制盐的原料。
直到19 世纪早期，由于工业化增加了对石油产品的需求，钻井采油才逐渐普及。
有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。
他们使用一种叫做绳式顿钻钻井的技术，实现方式是先使巨大的金属钻具下落，然后用一种管状容器收集岩石的碎片。
中国人在这项技术上比较领先，中国也被公认为是第一个在钻探过程中有意使用流体的国家。
钻井液组成及作用
钻井液（drilli ng fluid）钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。
钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。
钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。
清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。
泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。
旋转钻井初期，钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。
目前，钻井液被公认为至少有以下十种作用：（1）清洁井底，携带岩屑。
保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率。
（2）冷却和润滑钻头及钻柱。
降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命。
（3）平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。
防止对油气层的污染和井壁坍塌。
（4）平衡（控制）地层压力。
防止井喷，井漏，防止地层流体对钻井液的污染。
（5）悬浮岩屑和加重剂。
降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻。
（6）在地面能沉除砂子和岩屑。
（7）有效传递水力功率。
传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。
（8）承受钻杆和套管的部分重力。
钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷。
（9）提供所钻地层的大量资料。
利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料。
（10）水力破碎岩石。
钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。
钻井液的运用历史很久以前，人们钻井通常是为了寻找水源，而不是石油。
实际上，他们偶然间发现石油时很懊恼，因为它把水污染了！最初，钻井是为了获得淡水和海水，前者用于饮用、洗涤和灌溉；后者用作制盐的原料。
直到19 世纪早期，由于工业化增加了对石油产品的需求，钻井采油才逐渐普及。
有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。
钻井用化学材料
钻井用化学材料钻井用化学材料一、钻井液的作用钻井液又称“泥浆”是由各种油田化学剂（约19类）混合组成的流体。
当钻进至油、气层时所用的钻井液为“完井液”。
修井作业时所用的化学剂配成的流体称为“修井液”。
基本功能有：钻井液具有平衡地层压力、冷却润滑钻头、冲洗井底、携带岩屑、辅助破坏岩层、悬浮岩屑、保护井壁等作用。
保证优质快速钻进。
对于开发，保护油气层。
对于勘探，发现并保护油气层。
二、钻井液的类型水基钻井液：无固相饱和盐水钻井液低固相不分散钻井液（钾铵聚合物、三磺、两性复合离子、阳离子、正电胶等）油基钻井液：油基液、油包水乳化液、低胶性油基液、无毒油基液气体型（空气、雾、泡沫、充气）钻井液钻井液材料分为十六大类。
1.粘土类作用：主要用来配制原浆，亦有增加粘切、降低滤失量的作用。
主要材料：膨润土（主要以蒙脱石为主）、抗盐土（主要为凹凸棒石及海泡石土）、有机土（钠土经阳离子型表面活性剂处理的人造土）。
2.加重材料作用：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力、防塌、防喷。
主要材料：重晶石粉：以硫酸钡为主要成分的天然矿石，经过机加工而成细度适宜的粉末状产品。
石灰石粉：以碳酸钙为主要成分的天然矿石，经过机械加工而成细度适度的粉末产品。
钛铁矿粉：以氧化钛与四氧化三铁为主要成份。
3.增粘剂作用：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，增加胶凝强度以形成高流阻。
主要材料：黄孢胶、黄原胶、羧甲基纤维素CMC、羟乙基纤维素HEC、正电胶、石棉、胍胶等。
4.降粘剂作用：主要用来改善钻井液的流动性，例如粘度、切力，以增加可泵性、减少摩阻等。
主要材料：酸式焦磷酸盐、四磷酸钠、铁铬盐、木质磺酸盐类、单宁、腐植酸钾、丙烯酸聚合物、硅稀释剂、氧化木质素衍生物等。
5.降滤失剂作用：主要用来降低钻井液的滤失量。
主要材料：淀粉类、低粘度聚阴离子纤维素、钠羧甲基纤维素、共聚物类、聚丙烯腈衍生物或聚丙烯盐、树脂类、复全合纤维素等。
6.絮凝剂作用：主要用来絮凝钻井液中过多的粘土细微颗粒及清除钻屑，从而使钻井液保持低固相，可使钻屑不分散，易于清除，并有防塌作用。
钻井液的组成和分类
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二、钻井液的分类
饱和盐水钻井液(Saturated saltwater muds)
定义：钻井液中 NaCl的含量达到饱和的钻井液体
系。 特点： 用于钻进大段岩层和和复杂的盐膏层
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二、钻井液的分类
聚合物钻井液(Polymer drilling fluid)
依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。
提示：特点：新旧交通工具并存(或：传统的帆船、独轮车， 近代的小火轮、火车同时使用)。 原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发 展；西方工业文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；
政府及各阶层人士的提倡与推动。
[串点成面· 握全局]
定义：以某些具有絮凝和包被作用的高分子聚合物
作为主处理剂的水基钻井液体系。
特点：各种固相颗粒可以保持在较粗的范围内 钻屑
不易分散成细微颗粒
优点：钻井液密度和固相含量低，钻速高，地层损
害小 剪切稀释特性强 聚合物处理剂有较强底包被 和抑制分散的作用，有利于保持井壁稳定的作用。
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台湾 架设第一条电报线，成为中国自
出行 (1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和 ， 方式 转变了人们的思想观念。
(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便 捷。 (3)促进了中国的经济与社会发展，也使人们的生活
多姿多彩 。
[合作探究· 提认知]
电视剧《闯关东》讲述了济南章丘朱家峪人朱开山一家， 从清末到九一八事变爆发闯关东的前尘往事。下图是朱开山 一家从山东辗转逃亡到东北途中可能用到的四种交通工具。
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。
第二章第一节钻井液的组成及功用
二、钻井液的作用
6. 7. 8. 传递 钻具 功
在地面ห้องสมุดไป่ตู้沉除砂子和岩屑
传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率 钻井液的浮力， 钻井液的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷 利用钻井液可进行电法测井、 利用钻井液可进行电法测井、岩屑录井等获取井下资料 高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石
9. 供 层资 10.
油连续相钻井液(习惯称油基钻井液): 油+加重剂+各种化学处理剂+水等为分散相的溶 胶悬浮体混合体系。 其主要组成是原油、柴油、加重剂、化学处 理剂和水等。它基本经历了原油钻井液(1930年 初)、油基钻井液、油包水(反相乳化)钻井液 (1960年至今)等三个阶段。
(1) 原油钻井液。主要成分是原油。 (2) 油基钻井液。以柴油(或原油)为连续相，以 氧化沥青为分散相，再配以加重剂和各种化学 处理剂配制而成。 (3) 油包水(反相乳化)钻井液。以柴油(或原油)为 连续相，以水为分散相呈小水滴分散在水中 (水可占60%的体积)，以有机膨润土(亲油膨润 土)和氧化沥青等为稳定剂，再配以加重剂和 各种化学处理剂等配制而成。1978年以来开 始在我国钻井现场使用。
空气 、雾、 泡沫、气体
二、钻井液的作用
1.清洁 1.清洁 带
保持井底清洁，避免钻头重复切屑，减少磨损， 保持井底清洁，避免钻头重复切屑，减少磨损，提高效率
2. 却润 钻头钻 却润 3. 闭 稳 4. 5.悬 5.悬 层压 加 剂
降低钻头温度，减少钻具磨损， 降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命 防止对油气层的污染和井壁坍塌 防止井喷、井漏， 防止井喷、井漏，防止地层流体对 钻井液的污染 降低岩屑沉降速度， 降低岩屑沉降速度，避免沉砂卡钻
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钻井液种类简介
1、聚合物无固相钻井液体系
特点是不含土相，固含低、机械钻速快，用于提高上部地层机械钻速。
处理剂以选择性絮凝处理机为主，常用PHP（0.05～0.15%）和K-PAM(0.05～0.3%)。
适用范围：1. 适合于地质情况熟悉的非高地层倾角（≤30°）无流体显示的非易塌构造或区块，主要用于表层的快速钻进。
2. 适合于井漏严重、非易塌层位、无流体显示的各构造短时间的强钻。
2、聚合物钻井液体系
聚合物具有很强的包被抑制能力，可以防止粘土矿物进一步水化，防止钻井液性能变差，有利于携带钻屑，保持井壁稳定。
适用范围。
1. 非高地层倾角井的表层易水化分散的泥页岩井段，既有利于防塌，又能适当提高机械钻速。
2. 中深井井段出现恶性纵向裂缝漏失，而上部裸眼井段又易因清水浸泡出现垮塌情况下，作为井底清水强钻时覆盖易塌层的钻井液。
3. 适用于44
4.5mm井眼段大于200m，或311.2mm井眼段1000-2500m，地层倾角小于30度和无固相钻井液已不能适应的井段。
调整原则
随地层破碎程度增加，胶结性变差或裂缝发育，应在保持矿化度的前提下（防起泡）提高沥青类处理剂含量作封堵只用。
易塌区块辅
以0.5～1.0%聚合醇或无渗透抑制剂，加强体系的防塌抑制性。
3、聚磺钻井液体系
聚磺钻井液体系具有如下特点：1. 利用KPAM、KPHP、PAC等高分子聚合物作为包被抑制剂，既能提高钻井液体系粘度，同时提供体系K+增强钻井液的抑制性。
2. 加入分散型磺化系列处理剂提高钻井液体系的降滤失性能，如加入磺化沥青改善泥饼质量提高护壁能力。
3. 聚磺钻井液体系配制和转化方便。
适用范围
1. 高压力系数的易塌层钻进，能在防塌的基础上适当地提高机械钻速。
2．深井段高温、高密度条件下的易塌层钻进。
3. 适合于非特殊工艺的深井，有利于提高机械钻速，适合于川东地区所有区块。
钻井液现场配制与维护
1、检查井场钻井液材料质量检验单等有关资料，保证钻井液材料的质量。
2、配制钻井液前必须清洗钻井液罐。
3、若需要，必须处理配浆用水。
4、应按钻井液设计要求配制钻井液，并确保其性能达到设计要求。
5、应充分水化配制钻井液用膨润土。
6、配制钻井液用处理剂应配成胶液缓慢加入，避免直接加入固体或粉末状处理剂。
7、应控制好钻井液处理剂的加入比例、顺序和方法。
现场维护
1、充分发挥固控设备清除钻屑的效率。
2、需补充处理剂，应缓慢、均匀加入钻井液处理剂胶液，尽量避免直接加入处理剂固体或干粉。
3、需补充膨润土，应加入已充分水化的膨润土浆。
4、钻井液以一定时间或一定井段处理，尽量避免大型处理。
5、含硫化氢地层适当提高钻井液的pH值，提前除硫剂。
6、下套管和电测前，尽量避免大型处理。
要充分循环调整钻井液性能，做到较低的滤失量和较好的滤饼质量，较强的悬浮能力和良好的封堵能力，较强的抑制性和较高润滑性能，必要时混入原油或塑料球，降低滤饼摩阻系数，并保持钻井液性能稳定。
要彻底清除积砂，并不再产生新的沉砂。
要用合适的钻井液密度巩固井壁，保证井下不漏不喷。
7、需进行较大处理，应先进行小型试验，确定最佳处理措施。