钻井液工艺学6水基钻井液
钻井液基础知识
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第二部分、钻井液性能及调整
6、钻井液含砂量
（1）钻井液含砂量定义: 指钻井液中不能通过200目筛网，即粒径大于74微米的砂粒占钻井液总体积的
百分数。在现场应用中，该数值越小越好，一般要求控制在0.5％以下。 （2）钻井液含砂量过大会对钻井过程造成以下危害： ①使钻井液密度增大，对提高钻速不利；
关于钻井液基础知识
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第一部分
第二部分
第三部分 第四部分 第五部分概论 钻井液性能及调整
复杂情况钻井液工艺 保护油气层钻井液技术
钻井液发展趋势
第一部分、钻井液知识概论
1、定义:
钻井液（drilling fluid)：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。钻井液也叫泥浆(Mud)。
ρ -----所用加重加重材料密度； ρ1 -----加重前钻井液密度；
ρ2 -----加重后钻井液密度；
m -----需要加重材料质量。
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第二部分、钻井液性能及调整
（6）降低钻井液密度
降低钻井液固相含量（机械+化学絮凝） 加水稀释（增加处理剂用量和钻井液费用） 混油（影响地质录井和测井解释） 充气（需额外设备）
②动滤失：钻井液在循环过程中的滤失。
③静滤失：钻井液停止循环时发生的滤失。
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第二部分、钻井液性能及调整
（4）滤失量的测定
1-压力表；
2-通气阀；
3-钻井液； 4-滤饼；
5-滤纸；
6-量筒； 7-滤液
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钻井液工艺技术考点
钻井液工艺技术考点绪论：钻井液定义、组成、分类；基本公用。
第一章：粘土矿物水化膨胀性的好坏，粘土的稳定性、连接方式。
第二章：定义；塑性粘度，动切力，表观粘度，静切力，剪切稀释性。
简述；钻井液流变性与钻井作业的关系第三章：钻井液的虑失和润滑性；定义：滤失，滤失量，滤失范围及合理的滤失量；测量API滤失量指标第四章：水基钻井液：1、细分散钻井液优缺点及使用2、盐水钻井液优缺点及使用3、MMH正电胶钻井液特点4、高温对粘土、处理剂、黏土及处理剂的影响5、聚合物的特点第五章：油基钻井液：组成，滤失量低的原因，活度平衡第六章：振动筛、旋流器工作特点第七章：井壁不稳的机理、井壁失稳的对策、堵漏剂、漏失的原因、堵漏方法。
绪论1、定义：钻井液：指油气钻井过程中，以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。
钻井液俗称钻井泥浆或泥浆。
2、钻井液的组成：钻井液是由分散介质，分散相和化学处理剂组成的分散体。
3、钻井液的分类：1）、按密度分非加重钻井液和加重钻井液。
2）、按其与粘土水化作用强度分非抑制性钻井液和抑制性钻井液。
3）、按其固相含量的多少分低固相含量和无固相含量。
4）、根据分散介质不同：水基钻井液、油基钻井液、气体性钻井液和合成基井液。
4、钻井液的基本功用1）、携带和悬浮岩屑2）、稳定井壁3）、平衡地层压力和岩石侧压力4）、冷却和润滑作用5）、传递水功率6）、获取地下信息第一章、粘土胶体化学基础一、粘土矿物水化膨胀的强弱1、高岭石：为非膨胀性粘土矿物，其水化性能差，造浆性能不好，最不容易发生水化膨胀。
2、蒙皂石：是膨胀型粘土矿物，其晶层表面包括内外表面都可以进行水化及阳离子交换，蒙皂石具有很大的比表面。
最容易发生水化膨胀。
3、伊利石：不易水化膨胀4、绿泥石：非膨胀性粘土矿物，不易发生水化膨胀。
5、海泡石族：膨胀型粘土矿物，具有较好的热稳定性，适用于配制深井钻井液，具有良好的抗盐稳定性。
6、混合晶层粘土矿物：最常见的为伊利石和蒙皂石混合层，简称依蒙混层，是膨胀型粘土矿物。
必看！钻井液技术详解
必看！钻井液技术详解钻井液概述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。
钻井液技术总结
钻井液技术总结
钻井液技术是石油勘探和钻井过程中必不可少的一项技术。
它是一种粘稠的液体，由多种化学物质混合而成，用于冷却钻头、清除岩屑、维持井壁稳定等多种作用。
下面将对钻井液技术进行总结。
一、钻井液的种类
钻井液根据其性质可分为水基钻井液、油基钻井液和气体钻井液三种类型。
水基钻井液是以水为主要成分，添加防腐剂和防冻剂等化学物质而成；油基钻井液则是以油为主要成分，添加的化学物质不同于水基钻井液；气体钻井液则是将气体作为钻井液的主要成分。
二、钻井液的作用
1.冷却钻头
钻井液具有良好的散热性能，能够有效地冷却钻头，防止钻头过热而损坏。
2.清除岩屑
钻井液具有较高的流动性，能够将岩屑冲刷出井口，确保钻井过程中的安全。
3.维持井壁稳定
钻井液能够填充井壁缺陷，维持井壁稳定，防止井壁塌陷。
三、钻井液的组成
钻井液是由多种化学物质混合而成，包括基础液体、增稠剂、分散剂、乳化剂、酸化剂等。
其中，基础液体是钻井液的主要成分，增稠剂用于增加钻井液的粘稠度，分散剂用于分散固体颗粒，乳化剂用于让水和油混合，酸化剂用于降低钻井液的pH值。
四、钻井液的处理
钻井液在使用过程中会受到污染，需要进行处理。
处理方法包括物理方法和化学方法。
物理方法包括离心、沉淀等，化学方法包括加入药剂、反应等。
五、总结
钻井液技术在石油勘探和钻井过程中扮演着重要的角色，其种类、作用、组成和处理方法都需要经过科学的设计和调整，才能保证钻井过程的安全和高效。
卤水基钻井液概念,特点及研究现状
卤水基钻井液概念,特点及研究现状一、概念介绍1.1 什么是卤水基钻井液卤水基钻井液是一种以卤水作为基础液体的钻井液，它是由卤水、添加剂和添加剂的混合物组成的。
卤水基钻井液通常用于高温、高盐度、高硬度和高密度井中，以及对地层保护要求严格的钻井作业中。
1.2 卤水基钻井液的特点卤水基钻井液的特点主要包括：1.2.1 高密度和高压力承载能力卤水基钻井液由于含有高浓度的盐类，因此具有较高的密度和压力承载能力，适用于深井、高压力地层的钻井作业。
1.2.2 良好的渗透控制性能卤水基钻井液通过添加适当的钻井添加剂，能够提高其对地层渗透性的控制能力，有效防止钻井过程中的漏失和污染。
1.2.3 耐高温性能卤水基钻井液在高温环境下仍能保持较好的性能稳定性，这使得它成为钻井高温地层的首选钻井液体系。
1.3 卤水基钻井液的研究现状目前，国内外对卤水基钻井液的研究主要集中在以下方面：1.3.1 卤水基钻井液的配方优化针对不同地质条件和钻井要求，研究人员致力于通过优化卤水基钻井液的配方，提高其抗渗透性、减小污染和降低成本。
1.3.2 卤水基钻井液的环境适应性随着环境保护意识的提高，研究人员也在探索卤水基钻井液的环境适应性，努力降低其对地下水和地表水的污染风险。
1.3.3 卤水基钻井液的应用扩展除了在传统的高温、高盐度地层中的应用，研究人员还在探索卤水基钻井液在其他特殊地层中的应用潜力，如致密油气层、凝析气藏等。
二、个人观点和理解我认为卤水基钻井液作为一种新兴的钻井液体系，具有在特殊地层中应用的巨大潜力。
尽管目前其在配方优化、环境适应性和应用扩展方面还存在一些挑战，但随着技术的不断创新和完善，相信卤水基钻井液将会成为未来钻井作业的重要选择。
总结与回顾通过本文的阐述，我们对卤水基钻井液的概念、特点和研究现状有了更深入的了解。
在未来的钻井作业中，我们有信心通过不断的研究和实践，充分发挥卤水基钻井液在特殊地层中的优势，为油气勘探和开发提供更可靠、高效的技术支持。
一种适合页岩气水平井的水基钻井液
一种适合页岩气水平井的水基钻井液随着页岩气资源的不断开发，水基钻井液在页岩气水平井的应用已经成为研究热点之一。
固相钻井液在页岩气水平井的应用受到了限制，因为固相钻井液不利于页岩气水平井的传统减摩技术的应用。
与此相反，水基钻井液在页岩气水平井中具有更好的平衡性能和流动性能。
因此，深入研究一种适合页岩气水平井的水基钻井液，对于提高钻井效率和减少地球环境污染等方面有着十分重要的意义。
本文旨在分析目前适用于页岩气水平井的水基钻井液的特点及其优缺点，并提出一种适用于页岩气水平井的新型水基钻井液。
一、目前适用于页岩气水平井的水基钻井液的特点及其优缺点水基钻井液是一种由水和各种辅助添加剂混合而成的液态基质。
由于具有高弹性模量、高热传导系数、高环保性等特点，近年来在钻井工程中的应用不断增加。
目前，适用于页岩气水平井的主要水基钻井液有以下几种。
（一）聚合物钻井液聚合物钻井液是以聚合物为主要基质的钻井液。
由于聚合物具有高弹性模量、流变学特性与良好的胶凝性等特点，可以有效地减少摩阻力和涂层损伤。
然而，由于聚合物钻井液的敏感性和稳定性不够理想，对于钻井环境的适应性也较弱，因此其在页岩气水平井的应用受到了限制。
（二）聚丙烯酰胺钻井液聚丙烯酰胺钻井液是以聚丙烯酰胺为主要基质的钻井液。
由于聚丙烯酰胺具有良好的胶凝性、减阻效果良好等特点，可以有效地防止井眼塌陷和地层损伤。
然而，聚丙烯酰胺钻井液经常会在高温和高离子强度的环境下失效，所以其在页岩气水平井的应用还不是十分理想。
（三）有机钻井液有机钻井液是以有机物为主要基质的钻井液。
由于有机钻井液具有更好的稳定性和适应性，可以更好地满足不同地层的要求。
然而，有机钻井液在价格方面与环境保护方面的问题还需要进一步加强研究。
二、一种适用于页岩气水平井的新型水基钻井液的提出为了解决上述适用于页岩气水平井的水基钻井液的局限性，提出一种适用于页岩气水平井的水基钻井液，其配方的主要组成如下：（一）水基质水基质是钻井液的基础，对于钻井液的品质和性能影响很大。
常用钻井液类型
•常用钻井液类型•一）、水基钻井液•水基钻井液以水为分散介质（连续相），以粘土为分散相（固相），加入一定的化学处理剂或加重材料组成。
这类钻井液发展最早，使用最广泛。
水基钻井液又可分为以下几种类型：•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。
含盐量（Nacl）小于•1％或低于10000毫克／升。
含钙量小于120毫克／升。
•2、盐水钻井液：•含盐量大于1％或高于10000毫克／升。
包括盐水钻井液、饱和盐水钻井液、海水钻井液。
主要用在海湾海上钻井，钻盐岩层及泥页岩易塌地层。
•3、钙处理钻井液：•含钙量大于120毫克／升。
包括石灰钻井液、石膏钻井液、氯化钙钻井液。
其主要特点是抗可溶性盐侵蚀能力强，性能稳定。
•4、不分散低固相聚合物钻井液：•一般低固相钻井液粘土含量小于7％（体积百分数）；不分散低固相钻井液的粘土含量小于4％。
其主要特点是钻速快，流动性好，钻井总成本低。
•5、混油钻井液：•在水基钻井液中混入3～4％的乳化油类（原油或柴油），使油成小珠分散的乳化状态。
其主要特点是润滑性好，流动性好，失水量低，泥饼摩擦系数小。
•二）、油基钻井液•以油为分散介质的钻井液。
它又可分为：•1、油基钻井液：•是以原油或柴油为连续相（液相），以氧化沥青作为分散相（固相），再加入化学处理剂和加重剂配成的，含水量在3％以下。
其主要特点是对油层损害小，抗可溶性盐侵污的能力强。
•2、油包水乳化钻井液：•以柴油作连续相，以水作分散相，呈小液滴状分散在水中（水的体积分数可达60％），以有机膨润土（或称亲油膨润土）和氧化沥青作稳定剂，再加入其它处理剂、加重剂配制而成。
其主要特点是热稳定性高，有较好的防塌效果，对油气层损害小，常用于高温井段，钻易塌地层和低压油气层。
常用的小井眼钻井液体系•甲酸盐钻井液体系•乙二醇／K2CO3水基钻井液•CBF钻井液体系（一种阳离子聚合物／盐水钻井液）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。
水基钻井液体系介绍
BZ25-1C
4
2777
2753
COPYRIGHT:泥浆塘沽基地2006
19
PEC和PEM钻井液对比
PEC钻井液较PEM钻井液优点：
可提供较好的携砂和悬浮能力，有利于钻速很快的井的作业，如渤海 的优快钻井 由于携带效果好，环空岩屑浓度低，生产井作业钻速较PEM泥体系作 业的井快 生产井起钻相对较PEM体系作业的井快 电测一次成功率更高 油层浸泡时间更短，有利于油层保护 体系本身对渤中25-1油田和NB35-2油田油层保护能力略强于PEM钻井 液（对以上两个油田的天然岩心渗透率恢复值高于用PEM钻井液做的实 验） 使用有机抑制剂，不用无机盐抑制剂，对测井影响较小
Protecting Environment Mud
TM
COPYRIGHT:泥浆塘沽基地2006
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PEM钻井液体系
国内领先近10年的环境可接受的水基防塌钻 井液体系（简称PEM泥浆体系，Protecting Environment Mud） - 满足钻井作业要求 - 满足环境保护的要求 - 满足保护油气层的要求 - 节约钻井整体成本 - 提高泥浆服务质量
COPYRIGHT:泥浆塘沽基地2006 6
PEM 泥浆钻井液体系 PF-JLX 的浊点效应
A
B
C
A: 低于浊点，全部可溶。 B: 在浊点处，不溶且为雾滴壮。 C: 高于浊点，形成胶束。 COPYRIGHT:泥浆塘沽基地2006 7
PEM 泥浆钻井液体系 作用原理
• PF-JLX 胶素能够侵入孔吼并堵塞防止泥浆进 一步进入地层. • PF-JLX 包被钻屑防止分散和水化. • PF-JLX 能吸附在钻具和井壁改善润滑性. • PF-JLX 能增加泥饼韧性，降低失水.
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五.常用饱和盐水泥浆
1.FCLS—CMC饱和盐水泥浆
（1）配方（用井浆转化） Na2CO3 + FCLS + NaOH(1/5) + CMC + 盐 + 红矾
1.5% 1.5% 0.2% 2% 饱和 0.2% （2）维持要点： (a)用饱和盐水混合剂维护，使饱和盐水限在20～30% (b)PH=9～10
• 当Ca2+ 略有变化时，泥浆性能变化不大， 即处理泥浆对钙侵不敏感。
三、钙处理泥浆抗污染机理
1.同离子效应
泥浆中含有较高浓度的Ca2+，地层石膏的溶解受到 抑制。
2.泥浆钝化
粘土颗粒基本为钙质土，Ca2+离子浓度略有变化， 粘土颗粒的状态变化不大，对泥浆性能影响小，即 表现出，泥浆对可溶盐的侵入的敏感程度降低。
（五）混油
1.优点： （1）降失水 （2）降摩阻 （3）保护油气层 （4）防塌 2.工艺要求 （1）调节好泥浆性能，粘度不宜太高 （2）混油量5～10% （3）注意搅拌均匀 （4）可加适量亲水性活性剂（如AS、OP等按油量
的0.1～0.3%）
§6—2 钙处理泥浆
• 一、粘土的分散状态与泥浆性能
适当絮凝的 粗分散状态， 有适当的粘 度、切力和 失水，满足 钻井工艺要 求。
Ⅲ注意降低泥饼摩擦系数（可加表面活性剂） 3.降密度 方法：加水、稀处理剂、低密度泥浆。
（二）粘度的调节
1.提粘度 （1）处理时机 当井壁垮塌、沉砂过多或者堵漏时。 （2）方法（分为三种情况） Ⅰ提塑粘 a.加分散剂（CMC） b.加油 c.加惰性固体 Ⅱ提结构粘度 加电解质（氯化钙）
Hale Waihona Puke .降粘切2. SMC—SMP饱和盐水泥浆
（1）特点：抗高温，泥饼摩阻小，适用于超深井 （2）维护要点 a.搬土含量4～6%体积比 b.PH=7～10 c.SMP为主处理剂，配合SMC使用。
§6—4 聚合物钻井液
一、泥浆组成及性能对钻速的影响
（一）比重的影响 机理分析 1.由于超平衡钻井产生较大的ΔP，在ΔP的作
W 土 浆 水
土 水
V原浆
2．分散剂
丹宁、褐煤、铁铬木质素、CMC、NaOH 等。
3．分散钻井液特点
（1）所用药品多为分散剂
（2）矿化度低 NaCl<1% [Ca2+]<120ppm
（3）性能不稳定，易受污染。
（4）优点：工艺简单，成本低
细分散泥浆虽然缺点较多，但配制工艺简 单。处理剂用量少，成本低因此有的地方 仍在使用。
（二）盐侵及盐水侵
（1）性能变化
前期：NaCl＜1% 性能变化不大 中期：NaCl=3% 粘切达到最大值、失水↑ 后期：NaCl＞3% 粘切↓、失水↑
（2）机理
NaCl→压缩粘土双电层→粘土ζ电势 降低水化膜变薄→粘土絮凝，聚结
（3）处理
三、泥浆性能调节
（一）密度的调节
1.泥浆密度的要求 平衡地层压力、不喷、不漏 2.提密度 （1）加重剂用量 根据物料平衡：
700ppm的Ca2+。
2.性能变化
第一阶段：粘、切、失水↗泥饼增厚 第二阶段：粘、切↘失水↗泥饼增厚
3.作用机理
阳离子交换
Ca2+与Na交换→钠土转换为钙土→粘土ξ电 势减小，水化膜变薄。
4.石膏侵，水泥侵区别
石膏侵，PH值一直下降 水泥侵：PH值增加
5.石膏侵的处理？？？
6.防止水泥侵 （1）用清水钻水泥塞 （2）进行预处理
（1）处理时机 钻进泥质岩石，配加重泥浆，以及泥浆受可溶盐侵 污导致的粘切上升。
（2）方法 a.加稀释剂 b.加水或稀处理剂 c.加明矾
（三）失水
钻达生产层，易垮塌及吸水膨胀地层。 方法： 1.使用降失水剂
2.有助于形成致密泥饼的物质（如磺化沥青）
（四）调节PH值
方法：1.一般使用NaOH 2.防塌泥浆中用KOH 3.深井可配合表面活性剂，可有效的稳定PH 值。
不能阻止井壁岩盐溶解 [Cl-1]含量＞17000/L
2．饱和盐水钻井液 抗盐侵 可阻止亍壁岩盐溶解
三、饱和盐水泥浆特点
1.矿化度高，粘土ξ=0，护胶是关键。 2.护胶剂用量大，（全靠护胶剂护胶） 3.提粘困难（可用海泡石提粘） 4.深井饱和盐水泥浆有盐析问题 5.易起泡
四.工艺要点
1.配制方法 （1）首先保证原浆充分预水化 （2）加足护胶剂 （3）最后加盐至饱和 即配制程序： 粘土预水化→加护胶剂→加盐至饱和 2.维护处理：加饱和盐水处理剂混合液
3.电解质浓度高，抑制钻屑分散对泥浆性能的 影响。
四、性能调节
1.控制[Ca2+]
（1）通过控制氯化物的加量 （2）通过调节PH值控制[Ca2+]
2.选用分散剂
选用原则： 低钙泥浆加NaC 中高钙泥浆加FCLS(或SMK)、NaC
§6—3 盐水泥浆
一、原理
二、类型及特点
NaCl含量5~10% 1．盐水钻井液 抗盐侵污染
二、配制原理
• 利用钙的絮凝作用和分散剂的分散作用相互 制约，使粘土处于适度絮凝状态，来维持泥 浆性能。
• 当Ca2+作用强时，絮凝程度增加，分散剂作 用强时，絮凝程度降低。
• 通过调节Ca2+ 和分散剂的量，调节粘土颗 粒的絮凝程度和颗粒的粗细，以得到适宜的 粘度、切力和失水，满足钻井工艺需要。
CP6 Water based Drilling Fluids 第六章 水基钻井液
• 艺术的大道上荆棘丛生，这也是 件好事，常人都望而却步，只有意 志坚强的人例外。
• ——《雨果论文学》
§6—1 分散钻井液
• 一.分散钻井液的组成
• 1．膨润土及原浆的配制 • （1）膨润土?
• （2）配浆土量计算：
每方泥浆加重剂所需加重剂用量
G
重V重
V1
2 1 重 2
重 吨方
加重前的要求 Ⅰ加重前泥浆粘度不宜过高 Ⅱ加重应提切力（>0.5Pa） 为了满足以上两点要求，搬土含量应控制在一定范围。
比重 搬含
<1.30 1.31～1.60 1.61～2.00 2.01～2.30
<2.0
<1.8
<1.6
<1.4
二、钻井液受侵及处理
泥浆受侵指钻井过程中，地层中的物质进入泥浆 使其性能变坏的现象 可溶性盐（岩盐、石膏）
侵污可分为三类型 地层粘土、细砂 地层流体（油、气、水）
（一）钙侵
1.污染源
(1)钻遇石膏层 CaSO4 Ca2++SO42(2)钻水泥塞 水泥凝固后产生Ca(OH)2
Ca(OH)2 Ca2++2OH这两种情况在泥浆中可提供500～