第6章钻井液设计
井控工艺 第六章 溢流原因与预防
三、钻井液密度的降低
1、地层流体侵入 、 2、调整钻井液性能 、 3、处理事故 、
四、起钻时产生的抽汲压力
1、核对灌浆量 、 2、短起下钻法 、
五、其它原因
第二节 溢流的预防
一、正常钻进工况下溢流的预防
1、调整井中，钻开油气层前必停止注水井并泄压后 、调整井中， 方能钻开油气层。 方能钻开油气层。 2、进行随钻压力监测，并绘出全井地层压力曲线。 、进行随钻压力监测，并绘出全井地层压力曲线。 3、不能边混油边钻井。 、不能边混油边钻井。 4、若遇快钻、 应立即停钻观察。 况，应立即停钻观察。 5、设计合理的井身结构。 、设计合理的井身结构。 6、开泵不要过猛，泵压不要太高。 、开泵不要过猛，泵压不要太高。 7、及时除气。 、及时除气。 8、钻至较厚气层时，钻速要慢，分段打开气层。 、钻至较厚气层时，钻速要慢，分段打开气层。 9、严格执行“六不钻开”规定。 、严格执行“六不钻开”规定。
二、起钻工况下溢流的预防
1、控制起钻速度。 、控制起钻速度。 2、认真及时地灌浆，并核对灌入量。 、认真及时地灌浆，并核对灌入量。 3、在油气层段钻进必须进行短程起 、 下钻。 下钻。 4、认真座岗。 、认真座岗。
三、下钻工况下溢流的预防 1、控制下钻速度。 、控制下钻速度。 2、防止井漏，并做好堵漏措施。 、防止井漏，并做好堵漏措施。 3、在油气层中下钻时要分段循环， 3、在油气层中下钻时要分段循环， 不可一次将钻具下至井底再循环。 不可一次将钻具下至井底再循环。 四、空井工况下溢流的预防 1、空井时间不要太长。 、空井时间不要太长。 2、认真座岗，并做好记录。 、认真座岗，并做好记录。
第六章 溢流的原因与预防
溢流是指地层流体侵入井筒， 溢流是指地层流体侵入井筒， 钻井液自动流出井口的现象。 钻井液自动流出井口的现象。 产生溢流的根本原因是井底 压力小于地层孔隙压力。 压力小于地层孔隙压力。
第6章水平井井眼清洁计算方法
第1节水平井井眼清洁重要性由于大斜度井段、水平井段，岩屑的重力效应及钻杆偏心严重（窄间隙处泥浆流速小甚至有可能为零，失去了悬屑、携屑的能力），岩屑极易在大斜度井段和水平井段形成岩屑沉积床，造成井壁不稳定，形成键槽、沉砂卡钻事故等。
钻速下降，起下钻抽吸压力升高，摩阻、扭矩急剧增加，这些都成为大位移井、水平井钻井的不利因素。
大位移井的井眼清洁不好还会造成以下问题：一是不能将钻压传至钻头；二是不能解释井的方位变化；三是泥浆漏入产层，降低了最终采收率等等。
后侧钻；z英国北海Arbroath油田22/17 T14井由于井眼清洁不好，致使套管提前下入，然后又由于有岩屑床的存在，导致在井深10328ft 处将钻具卡死，侧钻后由于仍然存在井眼清洁不好的问题，因此又在新井眼井深11225ft处再次将钻具卡死；z英国BP公司在Wytch Farm油田所钻4口大位移井都不同程度地出现了与井眼不清洁有关的问题。
井眼清洁影响因素井眼清洁情况现场经验判断方法，主要有：（1）岩屑形状评价（2）岩屑尺寸评价（3）井眼畅通评价（4）岩屑含量评价（1）岩屑形状评价钻井液携砂能力很强时，钻出的岩屑可能很快离开井底并随钻井液返出。
这时，岩屑棱角清晰或比较清晰，磨圆度差，表明井眼清洗良好。
反之，尽管岩屑离开了井底，但岩屑在整个循环过程中处于上升和下沉交替状态，直到将棱角磨掉尺寸磨小之后才逐渐被返出地面。
钻进过程中认真观察每米携出的砂样的磨圆程度。
根据钻井实践提出：磨圆砂样小于20%井眼清洗良好；小于30%井眼清洗中等；30%～50%井眼清洗较差；大于50%则在大斜度井段必定存在较为严重的岩屑床。
（2）岩屑尺寸评价岩屑尺寸随钻头类型、机械钻速和地层胶结程度及岩性而变化。
当钻头类型、机械钻速和地层岩性保持基本不变时，岩屑尺寸大小也可间接表示井眼清洁程度。
钻进过程中返出岩屑除棱角明显外，还能见到已钻过地层的较大岩块时，表明钻井液具有强的携带能力。
钻井手册
钻井手册（第2版）（共2卷）专注于实际应用技术，并且具有理论知识和实践经验。
该手册分为两册。
第一卷的主要内容包括：钻井设计，地层压力和井眼结构，套管设计和套管操作，固井完井，钻井液，钻头和钻井参数设计，井控技术，钻柱和井底组件设计；第二卷的主要内容包括：特殊工艺井的钻井，欠平衡钻井，海上钻井，深井和超深井钻井，钻井设备和工具以及地质条件综合质量评估，钻井HSE管理，井下复杂性和事故，新钻井技术，附录。
内容有效性钻井手册（第2版）（共2卷）可供从事石油和天然气钻探工程的技术人员和管理人员使用，以及相关专业技术人员，管理人员和相关大专院校的师生的参考资料。
书籍目录钻井手册内容：第一卷第一章钻孔设计第1节钻孔设计的基本要求第2节钻孔设计的基本原则和程序第三节普通钻井设计的主要内容第4节批量钻孔设计的主要内容第5节钻井工程的质量要求第六节钻井施工设计与规划第七节钻井设计的监督与实施附录I钻孔设计规范附录二中国石油竖井工程设计资格管理办法附录3钻井质量控制规范（SYFI，5088-2008）第二章地层压力与井筒结构设计第一节几个基本概念第2节原地应力第三节地层孔隙流体压力第四节地层破裂压力第5节地层塌陷压力和井眼稳定性第六节井眼结构设计参考第三章套管设计与套管操作第1节套管柱类型第二节套管设计的机械基础第三节套管载荷分析第四节API套管强度计算公式第五节双轴应力计算第6节套管特性第7节套管柱设计第8节特殊井的套管柱设计第9节套管操作第十节套管井口设置计算附录通用相关标准第四章固井与完井第一节油井水泥第二节水泥浆性能第三节油井水泥添加剂和掺合料第4节介词液第五节水泥浆的流变第六节水泥浆设计第7节固井工艺第八节水泥挤注水泥浆塞第九节特种井固井技术第十节固井质量评价第11节固井设备，工具和配件参考第五章钻井液第一节概述第二节钻井液性能第三节钻井液性能测试仪器及方法第四节常用钻井液系统及其应用第五节钻井液原料及添加剂第6节钻井液系统，性能和配方设计。
钻井液技术规范
附件钻井液技术规范(试行)中国石油天然气集团公司二○一○年八月目录第一章总则┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3第二章钻井液设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3第一节设计的主要依据和内容┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 第二节钻井液体系选择┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4 第三节钻井液性能设计项目┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5 第四节水基钻井液主要性能参数设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄7 第五节油基钻井液基油选择和主要性能参数设计┄┄┄11 第六节油气层保护设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12 第七节钻井液原材料和处理剂┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13 第八节钻井液设计的管理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13 第三章钻井液现场作业┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14第一节施工准备┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14 第二节预水化膨润土钻井液与处理剂胶液的配制┄┄┄14 第三节淡水钻井液的配制┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 第四节盐水钻井液的配制┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 第五节水包油钻井液的配制┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16 第六节油基钻井液的配制┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16 第七节钻井液性能检测┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄17 第八节现场检测仪器┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄18 第九节现场钻井液维护与处理的基本原则┄┄┄┄┄┄20 第十节水基钻井液性能维护与处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄20—1 —第十一节油基钻井液性能维护与处理┄┄┄┄┄┄┄┄23 第四章油气层保护┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄24 第五章循环净化系统┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄25 第一节设备的配套、安装与维护┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄25 第二节钻井液净化设备的使用┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27 第六章泡沫钻井流体┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄28 第一节一次性泡沫钻井流体┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄28 第二节可循环泡沫钻井流体┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄29 第三节压井液和压井材料的储备┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31 第七章井下复杂事故的预防和处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31 第一节井壁失稳的预防与处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31 第二节井漏的预防与处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄33 第三节卡钻的预防和处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄35 第八章废弃钻井液处理与环境保护┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄37 第九章钻井液原材料和处理剂的性能评价与储存┄┄┄┄37 第一节技术标准与性能评价┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄38 第二节钻井液原材料和处理剂的储存┄┄┄┄┄┄┄┄38 第十章钻井液资料收集┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄39第十一章附则┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄39 附录┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄40—2 —中国石油天然气集团公司钻井液技术规范第一章总则第一条钻井液技术是钻井技术的重要组成部分，直接关系到钻探工程的成败和效益。
第六章 高密度饱和盐水钻井液
第六章高密度饱和盐水钻井液技术第一节高密度饱和盐水钻井液概述一、饱和盐水钻井液的作用和发展概况凡NaCl含量超过1%（质量分数，Cl-含量约为6000 mg/l）的钻井液统称为盐水钻井液。
一般将其分为以下三种类型：（一）欠饱和盐水钻井液其Cl-含量自6000 mg/l直至饱和之前均属于此类。
（二）和盐水钻井液是指含盐量达到饱和，即常温下NaCl浓度为3.15×105 mg/l（Cl-含量为1.89×105mg/l）左右的钻井液。
注意NaCl溶解度随温度变化而变化。
（三）海水钻井液是指用海水配制而成的含盐钻井液。
体系中不仅含有约3×104 mg/l的NaCl，还含有一定量的Ca2+和Mg2+。
根据含盐量的多少，在国外出版的专著中又将盐水钻井液分为以下几种类型：含盐量在1%~2%时为微咸水钻井液，在2%~4%时为海水钻井液，在4%与近饱和之间时为非饱和盐水钻井液，在含盐量达最大值31.5%时则被称为饱和盐水钻井液。
如前所述，为了防止盐膏层发生塑性变形和盐溶而造成缩径或井塌等复杂情况的发生，—154—提高所用钻井液的密度是非常有效和必要的，这一点已被国内外盐膏层钻井的实践所证实。
例如，华北油田新家4井使用油包水乳化钻井液钻3630~4518m的盐膏层井段，当钻井液密度为1.90~1.95 g/cm3时，在盐岩或含盐膏泥岩处，起下钻均会遇阻。
而钻井液密度提高至2.03~2.04g/cm3时，井下情况正常，下钻仅轻微遇阻，不需划眼就可通过。
因此，为保证安全顺利钻穿盐膏层，必须提高钻井液密度至能够控制盐岩蠕变和塑性变形所需范围。
所需密度应根据井深、井温及盐岩蠕变规律来确定，同时还要根据已钻井实际资料和岩心实测试验数据来进行修正，钻井过程中还需根据该井段的实际情况随时进行调整，以确保钻井作业的顺利进行。
钻井液密度的具体确定方法和应用图版已在第四、五章详细介绍过，在此不再赘述。
一般情况下，盐的溶解是造成盐膏层钻井过程中各种井下复杂情况的主要原因。
钻井液和完井液
铁铬木质素磺酸盐 (FCLS)使用 —— 一般配制成碱液使用。 • FCLS碱液旳配制
FCLS : NaOH = 3 ~ 5 :1
（FCLS + NaOH）混合碱液 = 1/5或1/10
例题
40ml FCLS碱液（3：1，1/5）中，含固体 FCLS多少克？NaOH多少克？ 解：FCLS+NaOH总重为：
1.钻井液稠化原因 因为粘土颗粒表面与端面性质不同：
带电情况不同 —— 表面带负电，端面带正电。
Si +
Al +
水化程度不同 —— 表面水化膜厚，端面水化膜薄。
钻井液稠化原因： 当钻井液中固相含量高和外界污染变化粘土表面性
质时，极易形成：端-端、端 — 面联结旳空间片架构造， 从而造成： • 钻井液构造粘度增长； • 片架构造包住大量自由水，流动阻力增长。
降粘剂作用特点
• 主要作用于端面 • 用量少、效果明显 0.5~1%（因为端面少）。 • 降失水与降粘作用有时相一致，有时不同。 • 主要降低 0、 c、’，不降 s。
3. 常见降粘剂
单宁酸钠（NaT） 磺甲基单宁（SMT） 铁铬木质素磺酸盐 (FCLS) 两性离子聚合物降粘剂（XY -27） SSMA(磺化聚苯乙烯顺丁烯二酸酐钠盐） 硅氟降粘剂
• 成本低。
关键： 保持粘土颗粒旳高度分散。
2. 选土与配浆 选土 要求：至少旳土量得到最高旳粘度。 试验观察：不同旳土到达相同粘度时，用土量相差很大。
粘度 mPa.s
优质膨润土
一般粘土
劣质粘土
15 0
土量%
选择配浆土旳指标 —— 造浆率。
造浆率：每吨干土配出表观粘度为15mPa.s旳钻井液旳体 积量。
第六章 油气井压力控制
第一节 井下的各种压力及其平衡
第二节 溢流及其检测 第三节 溢流的控制——关井和压井
概 述
油气井压力控制 —— 在石油钻井过程中对井眼内的地层压力进行控制。
井控的分类 （1）一级井控：利用钻井液，建立井内压力平衡。 （2）二级井控：发生溢流后，利用井口防喷器憋回压后压井，恢复井内 压力平衡。 （3）三级井控：井喷后的处理与压力控制。
Pb min Ph ΔPr ΔPsb Pp Ph PP ΔPsb
d p Sb
第一节 井下各种压力及其平衡
三、平衡与欠平衡压力钻井
2. 欠平衡压力钻井
（1）概念 在井底有效压力低于地层压力的条件下进行钻井作业。在井下，允许 地层流体进入井内；在井口，利用专门的井控装置对循环出井的流体进行 控制和处理。主要目的是及时发现和有效保护油气层，同时可显著提高钻 进速度。 （2）关键技术 1）地层孔隙压力和坍塌压力的准确预测 2）钻井液类型选择和密度等性能的控制 3）井口压力的控制及循环出井的流体的处理 4）起下钻过程的欠平衡 5）井底有效压力的计算与监测 6）井壁稳定 7）完井
（1）钻进中发生溢流 （2）起下钻杆时发生溢流 （3）起下钻铤时发生溢流 （4）空井发生溢流
关井”。推荐采用“半软关井”。
第三节 溢流的控制----关井与压井
三、关井立管压力的测定
1. “U”形管原理—井控基本原理
□ 关井情况下井内的压力平衡关系：
PPUMP
PS
P
Psp Phi Pp Pa Pha
S b 0.06 ~ 0.08 g / cm 3
2. 约束条件
Pb max Ph Pr Psg Pf Ph Pf Psg Pf ..........................(6 2a)
第六章水基钻井液方案
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石油工程学院
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如果是水泥引起的污染，由于Ca2+和OH-同时进入钻 井液，致使钻井液的pH值偏高。最好用碳酸氢钠 (NaHCO3)或SAPP(即酸式焦磷酸钠)清除Ca2+。反应方程 式为：
清除了Ca2+ ，又适当地降低了pH值。
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2．盐侵和盐水侵
1、粘度切力急剧上升；
2、滤失量增加；
3、粘度切力增加到一
定值后急剧下降。
4、PH值下降
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钻井液中的粘土矿物由于晶格取代颗粒表面带有负电荷， 吸附阳离子形成扩散双电层。随着进入钻井液的Na+浓度不断增 大，增加粘土颗粒扩散双电层中阳离子的数目，压缩双电层， 使扩散层厚度减小，颗粒表面的ξ电位下降。粘土颗粒间的静 电斥力减小，水化膜变薄，颗粒的分散度降低，颗粒之间端— 面和端—端连接的趋势增强。絮凝结构的产生，导致钻井液的 粘度、切力和滤失量均逐渐上升。当Na+浓度增大到一定程度之 后，压缩双电层的现象更为严重，粘土颗粒的水化膜变得更薄 ，使粘土颗粒发生面—面聚结，分散度降低，钻井液的粘度和 切力在分别达到最大值后又转为下降，滤失量继续上升。
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解决方法：
1、采取物理脱氧的方法，充分利用除气器等设备， 在搅拌过程中控制氧的侵入量。
2、PH值维持在10以上抑制氧的腐蚀，在较强的碱性 介质中，氧对金属铁产生钝化作用，在钢材表面生成一 种致密的钝化膜，降低腐蚀速率。
3、化学清除法。选用除氧剂与氧发生反应，降低钻 井液中氧的含量。常用的除氧剂有亚硫酸钠(Na2SO3)
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第8章钻井液设计本章主要介绍了新疆地区常用的钻井液体系，结合A1-4井及探井资料，设计了A区块井组所使用的钻井液体系、计算了所需钻井液用量，提出了钻井液材料计划等。
8.1 钻井液体系设计钻探的目的是获取油气，保护地层是第一位的任务，因此，搞好钻井液设计，首先必须以地层类型特性为依据，以保护地层为前提，才能达到设计的目的。
新疆地区常用钻井液体系简介[16]：(1)不分散聚合物钻井液体系：不分散聚合物钻井液体系指的是具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物机理的水基钻井液。
该体系的特点是：具有很强的抑制性；具有强的携沙功能；有利于提高钻速；有利于近平衡钻井；可减少对油气层的伤害。
(2)分散性聚合物体系（即聚合物磺化体系）：聚合物磺化体系是指以磺化机理及少量聚合物作用机理为主配置而成的水基钻井液。
该体系的特点是：具有良好的高温稳定性，使用于深井及超深井；具有一定的防塌能力；具有良好的保护油层能力；可形成致密的高质量泥饼，护壁能力强。
(3)钾基（抑制性）钻井液体系：该体系是以聚合物的钾，铵盐及氯化钾为主处理剂配制而成的防塌钻井液。
它主要是用来对付含水敏性粘土矿物的易坍塌地层。
该体系特点：对水敏性泥岩，页岩具有较好的防塌效果；抑制泥页岩造浆能力较强；对储层中的粘土矿物具有稳定作用；分散型钾基钻井液有较高的固相容限度。
(4)饱和盐水钻井液体系：该体系是一种体系中所含NaCl达到饱和程度的钻井液，是专门针对钻岩盐层而设计的一种具有较强的抑制能力，抗污染能力及防塌能力的钻井液。
该体系特点：具有较强的抑制性，由于粘土在其中不宜水化膨胀和分散，故具有较强的控制地层泥页岩造浆的能力；具有较强的抗污染能力，由于它已被NaCl所饱和，故对无机盐的敏感性较低，可以抗较高的盐污染，性能变化小；具有较强的防塌能力，尤其再辅以KCL对含水敏性粘土矿物的页岩具有较强抑制水化剥落作用；可制止盐岩井段溶解成大肚子井眼。
由于钻井液中氯化钠已达饱和，故钻遇盐岩时就会减少溶解，以免形成大井眼；缺点是腐蚀性较强。
(5)正电胶钻井液体系是一种以带正电的混合层状金属氢氧化物晶体胶粒(MMH或MSF）为主处理剂的新型钻井液体该体系的特点：具有独特的流变性;有利于提高钻井速度；对页岩具有较强的抑制性；具有良好的悬浮稳定性；有较强的抗温能力，可耐温达232度；具有较强的抗电解质污染能力；与阳离子或非离子处理剂具有良好的配伍性。
8.1.1 选择钻井液体系的原则（1）根据不同地层性质选择钻井液体系。
由于各处岩石地层不一样，对钻井液体系的要求也不同。
钻井液体系必须与其适应才能起到保护、润滑等作用。
（2）根据不同钻孔的类型选择钻井液体系：深孔；定向孔；全部取心钻孔；普查钻孔；生产钻孔(水井、油气井)：基本了解地层情况，主要要求是保护生产层及提高钻探速度上，一般采用低固相或无固相钻井液，水井钻探时如果地层完整、钻取的水层为裂隙或砾石层，可以使用普通钻井液。
（3）根据不同地层特点选择钻井液体系：易坍塌地层对钻井液的要求；易卡钻地层对钻井液的要求；易漏失地层对钻井液的要求；盐膏地层对钻井液的要求；矿（油气）层对钻井液的要求；地下水层对钻井液的要求。
8.1.2 钻井液体系设计的要求当确定了钻井液体系后，每口井都必须进行钻井液设计，设计要求如下[6]：（1）确定循环当量密度值。
所谓循环当量密度值是指钻井液静液柱压力与钻井液循环时由于流阻所增加的对地层压力之和，换算成的钻井液的密度。
一般按照规定的压力附加值确定循环当量密度值。
这个密度值是由原钻井液的密度及钻井液循环时引起的密度之和。
循环当量密度值过大不利于提高钻速，过小易产生井喷、井涌等孔内事故。
（2）以循环当量密度值为准确定最佳固相含量及流变性能。
钻井液的密度主要是由所含固相造成的。
一般以密度为依据选择在不同密度下的最佳固相含量及流变性能的范围。
（3）根据规定的内容进行分层设计。
各个钻孔的钻井液一定要按照实际情况进行设计。
新孔开钻前根据地质资料，如地层空隙压力、破裂压力、井温及复杂孔段的地质情况等资料，根据钻探工程提出的要求，作好钻井液的设计。
其主要内容有：分段钻井液类型和性能范围；复杂地层及矿心地层处理措施；维护处理要点；钻井液材料计划；钻井液和材料储备。
（4）钻井液密度设计以地质提供的地层压力为依据，主要目的是平衡地层或裂隙的压力，按照规定的密度附加值进行设计，基本实现压力平衡或欠平衡钻进。
（5）严格执行钻井液设计方案，没有特殊情况不得随意更改钻井液体系。
8.1.3 A1-4井钻井液体系设计参考部分新疆地区钻井液体系选择[17,18]，针对A区块地层易漏情况，选择钾基钻井液体系。
8.2 钻井液性能参数设计钻井液性能参数设计，主要是根据相应井段的地层岩性、地层温度、孔深、井身结构、地层压力、钻井参数、故障提示、相邻井的情况等数据，以及确定的钻井液类型，确定相应的钻井液性能参数。
8.2.1 钻井液性能参数简述钻井液各种性能参数设计简述如下：（1）钻井液密度ρ的设计。
钻井液密度是确保安全、快速钻井和保护气层的一个十分重要的参数。
通过钻井液密度的变化，可调节钻井液在井筒内的静液柱压力，以平衡地层孔隙压力。
有时亦用于平衡地层构造应力，以避免孔壁坍塌的发生。
如果密度过高，将引起钻井液过度增稠、易漏失、钻速下降、对油气层损害加剧和钻井液成本增加等一系列问题；而密度过低则容易发生井涌甚至井喷，还会造成井塌、井径缩小和携屑能力下降。
因此，在钻井工程设计中，必须准确、合理确定不同井段钻井液密度范围，并随时检测和调整。
（2）流变性能的设计。
钻井液流变性是钻井液的一项基本性能，它在解决下列钻井问题时起着十分重要的作用：携带岩屑，保证井底和井眼的清洁；悬浮岩屑与重晶石；提高机械钻速；保持井眼规则和保证井下安全。
此外，钻井液的某些流变参数还直接用于钻井环空水力学的有关计算。
因此，对钻井液流变性的深入研究，以及对每口油气井钻井液流变参数的优化设计和有效调控是钻井液工艺技术的一个重要方面。
钻井液特性通常是用钻井液的流变曲线和塑性粘度、动切力、静切力、表观粘度等流变参数来进行描述的。
（3）钻井液的滤失量。
根据地层岩性、井深、复杂情况以及钻井液的类型确定滤失量。
（4）PH值。
由于酸碱性的强弱直接与钻井液中粘土颗粒的分散程度有关，因此会在很大程度上影响钻井液的粘度、切力和其它性能参数。
在实际应用中，大多数钻井液的pH值要求控制在8～11之间，即维持一个较弱的碱性环境。
PH值主要由钻井液的类型决定，合适的PH值能有效地发挥各种处理剂的作用。
（5）粘度。
根据地层特性、钻井液的类型、钻井液密度以及经验确定。
（6）切力。
钻井工艺要求钻井液应具有良好的触变性，在停止循环时，切力能迅速地增大到某个适当的数值，既有利于钻屑的悬浮，又不至于恢复循环时开泵泵压过高。
钻井液的触变性与其所形成结构的强弱和方式有关。
如果膨润土含量过高，往往会导致最终的凝胶强度过高，并且这种结构的强度受粘土颗粒的电位和吸附水化膜厚度的影响较大。
（7）稠度系数。
根据地层特性、井温、地层压力、钻井液密度、钻井液质量等，由专家经验确定。
8.2.2 A1-4井钻井液性能参数设计分析由岩心五敏实验分析，可知目的P1层呈极强盐敏，强水敏，弱酸敏，弱碱敏，存在速敏，但其临界流速和速敏损害值不确定；目的层P2层呈强盐敏，中等偏强水敏，弱酸敏，弱碱敏，无速敏。
地层的地温梯度为0.0214-0.0397℃/m，压力梯度为1.07MPa/100m，为正常的温压系统。
由此可知本井钻井液以稳定井壁和最大限度的减少对储集层的损害，快速钻进、保护油层为主。
同时，考虑到探井中严重的漏失情况，由此可选用钾钙基聚合物钻井液，通过K+和Ca2+的晶格固定和离子交换作用来抑制泥页岩吸水水化膨胀，以高分子量阳离子聚合物作为包被絮凝剂,以小分子量有机阳离子化合物作为泥页岩抑制剂, 二者的相互结合,使得钻井液具有较强的抑制性、较好的稳定井壁能力，并配合阳离子乳化沥青和磺化类处理剂的应用，有效地解决了抑制防塌问题，稳定井壁。
而造斜段、稳斜段可适当调节钻井液的配方来提高钻井液的稳定性，严格控制钻井液滤失量≤5ml。
8.3 分井段钻井液配方查阅文献[17]，选择钻井液配方如表8-1。
表8-1 A1-4井分井段钻井液配方8.4 分段钻井液性能、流变参数查阅文献[17]，钻井液流变性能如表8-2所示。
表8-2 分段钻井液性能及流变参数备注：（1）表中漏斗粘度FV（s）为马氏漏斗粘度测定值。
8.5 钻井液维护与处理采用罐循环，三级净化系统。
8.5.1 一开井段（0～309.4m）Ⅰ钻井液基本配方：基浆+8%膨润土+2%NaOH+5%Na2CO3Ⅱ维护与处理：该井段钻遇地层为棕黄色、灰黄色砂质泥岩、泥岩，中软地层，可钻性好。
采用高粘度、高切力和膨润土含量高的的钻井液，有效地解决了砾石层垮塌及携带岩屑的问题，起到防漏、堵漏作用。
开钻前按配方配制新浆150m3，新浆要充分预水化，性能调整到设计要求方可开钻。
在钻进过程中，视地层造浆情况适当补充稀浓度溶液处理，保持钻井液较高的粘度(40～60s)。
一开完钻后大排量冲孔，保持井底干净，确保表套顺利下入。
8.5.2 二开直井段（309.4～550m）Ⅰ钻井液基本配方：基浆+ 5%膨润土+0.5%KOH +2%SMP +0.7%KCl +0.15%CaO+0.3%K- PAM+1%YTH- 2+1%HYB- 1+2%GXL- 1+0.3%XC+1.5%YGC+1~2%润滑剂。
Ⅱ维护与处理二开选用钾钙基聚合物钻井液，二开前，将沉砂罐清理干净，并对一开钻井液进行二开前的预处理；全部采用罐式循环，严禁采用清水钻进，防止清水长期浸泡地层引起井壁垮塌、埋钻等恶性事故的发生。
同时，下钻至表套管内转化钻井液为钾钙基钻井液体系，将循环池中和井内钻井液经清水稀释膨润土含至40~45g/L，一次性按室内试验确定配方加入足量聚合物、聚磺处理剂，循环均匀后，充分对钻井液进行护胶后，依次加入0.7%KCl、0.15%CaO转化为钾钙基钻井液。
8.5.3 二开斜井段（309.4～550m）配方：原钻井液+1~2%润滑剂本井从550m开始定向造斜，定向造斜前在钻井液中加入润滑剂，减少摩阻和扭矩。
控制粘滞系数在设计范围。
调整好流变参数，保持动塑比在0.36～0.48之间，提高钻井液的携带能力，使用好固控设备，保证井眼清洁。
由探井数据可知，二开钻进过程中要重点防漏。
钻进过程中要平稳操作，注意观察泥浆罐的液面，一旦发生大的漏失，可配高粘度钻井液并加入隋性堵漏材料堵漏（如锯沫、荞麦皮、粉碎的黄豆或海带等）或复合堵漏剂。
另由探井资料可知，J2x-J1b为事故多发地层（多为漏失），需要时刻注意泥浆罐液面，以便出现事故及时应对。