石油钻井工程中的钻井液设计资料
钻井工程设计(石油、煤层气)
地质条件
7）孔隙、裂隙发育地层：孔隙或裂隙大小，是确定堵漏
方法及施工工艺的重要依据。 8）地层温度梯度：高温地层，泥浆应具有良好的抗温性
能。冻土层或寒冷地区，采用抗低温泥浆，或采取必要的
保温措施。 9）地质年代、地层埋藏深度也是判断复杂情况、进行钻 井液设计的重要依据。如泥页岩地层，年代古老且埋藏较 深可能已失去水敏特性；石膏地层，200米以浅的石膏含 结晶水的几率很高，200米已深的石膏多不含结晶水。
（8）成本及材料预算；
（9）技术经济指标及时效分析。
钻井工程设计的基本方法
2、钻井工程设计前的基础资料 （设计资料收集）
1．地质资料
地质资料是钻井工程设计的第一手资料，在收集
地质资料时主要收集设计井的地质分层、地层岩
性、可钻性、研磨性、故障提示、地层倾角、地 层压力、破裂压力等。
钻井工程设计的基础资料
常用参数：
密度
流变参数：漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、
动切力、静切力 滤失量、泥饼厚度 pH值 含砂量、固相含量
（1）密度的确定
钻井液密度是确保安全、快速钻进和保护油
气层的一个十分重要的参数。
利用密度的作用，调节钻井液孔内静液柱压
套管尺寸与井眼尺寸选择及配合
2．套管和井眼尺寸的选择和确定方法
确定井身结构尺寸一般由内向外依次进行，首先确定生产 套管尺寸，再确定下入生产套管的井眼尺寸，然后确定中 层套管尺寸等，依此类推，直到表层套管的井眼尺寸，最 后确定导管尺寸。 生产套管根据采油方面要求来定。勘探井则按照勘探方要 求来定。 套管与井眼之间有一定间隙，间隙过大则不经济，过小会 导致下套管困难及注水泥后水泥过早脱水形成水泥桥。间 隙 值 一 般 最 小 在 9.5~12.7mm(3/8~1/2in) 范 围 ， 最 好 为 19mm（3/4in）。
钻井液体系配方及井下复杂情况处理对策1
滤失量大，说明地层渗
透性强，也说明钻井液 形成封堵渗透层泥饼的 能力差。 在水敏性泥、页岩地层 、渗透性强的砂岩地层 都要严格控制API滤失 量。
滤失量概念
滤失量的意义
二、钻井液性能及测量仪器
（三）API滤失量
二、钻井液性能及测量仪器
（三）API滤失量
测定方法 该仪器是将泥浆用惰性气体 （二氧化碳、氮气或压缩空气） 加压的情况下，测量泥浆的失水 量。当泥浆在0.69MPa压力的作 用下，30分钟内通过截面为 45.6±0.5㎝2过滤面渗透出的水 量，以毫升表示。同时，可以测 按逆时针方向缓缓旋转放空阀5手 柄，同时观察压力表指示。当压力 表稍有下降或听见泥浆杯有进气声 响时，即停止旋转放空阀手柄，微 调减压阀3手柄，使压力表指示为 0.69MPa，泥浆杯内保持0.69MPa的
定义
是指钻井液中 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。
意义
含砂量高 密度大，对提 高钻速不利； 泥饼松软，导 致滤失量增大， 不利于井壁稳 定； 摩擦系数增大， 容易造成压差 卡钻； 增加对钻头和 钻具的磨损
（6）邻井钻井情况。
一、钻井液简介
（五）钻井液施工需要的资料、数据 2、重点探井、非常规井、深井、超深井
（1）范围
①重点探井：河南油田、集团公司重点探井、风险探井； ②非常规井：页岩油水平井、致密砂岩水平井、其它气井； ③深井、超深井： 深井：指井深大于4500米的井。 超深井：指井深大于6000米的井。
7、钻井液维护处理要点
10、钻井液材料汇总
8、钻井液材料
11、其它要求
一、钻井液简介
钻井工程-4-钻井液
n
dx
幂律流 体（膨 流 胀型） 速 梯 度
牛顿流 体
幂律流体（假塑性 型）
宾汉流体 卡森流体
s 0
赫切尔—巴尔克莱流体
切应力
(二)塑性流型的特点
1. 静切力（静切应力） (Gel Strength) 所加切应力达到某一最低τs之后才开始流动，
这个最低切应力称为静切应力。又称凝胶强度。
它代表了钻井液静止 时单位面积上所形成的 连续空间网架结构强度。
第三节 钻井液的性能
一、钻井液的密度 1. 对密度的要求
调节井内钻井液的静液柱压力 平衡岩石侧向压力，维持井壁稳定，防塌。 平衡地层压力， 避免发生井喷及井涌等事故
钻井液密度不能太高，也不能太低，也合适。
第三节 钻井液的性能
2. 调整钻井液密度的方法
提高密度 (井喷)
加重
降低密度 (井漏)
重晶石：BaSO4，>=4.2 石灰石：CaCO3，>=2.7 钛铁矿粉：TiO2.FeO，4.7
洗井液－钻井泥浆－钻井液－ 气体钻井？
第一节 钻井液的定义和功用
二、钻井液的功用 （循环过程见图） 1．携岩 2．冷却和润滑钻头及钻柱 3．造壁，维持井壁稳定 4．控制地层压力 5. 悬浮钻屑和加重材料，防止下沉 6. 获得地层和油气资料 7. 传递水功率
钻井液的流动路径
(开始)钻井液池(泥浆池)钻井泵地面高 压管汇立管水龙带水龙头方钻杆钻杆 钻铤钻头环空导管高架泥浆槽振动 筛除砂器/除泥器钻井液池(泥浆池)
第二节 钻井液的组成和分类
(4)聚合物体系——水基钻井液+高聚物(聚丙烯酰胺 PAM、PHP)
特点：增粘，降失水，稳定性能。 (5)低固相体系——总固相含量6%～10%的水基钻井 液。其中，膨润土含量小于3%，钻屑与膨润土的比 值小于2∶1。
石油钻井工程中的钻井技术资料
石油钻井工程中的钻井技术资料石油钻井工程中，钻井技术资料是必不可少的重要组成部分。
它们提供了对地层和钻井操作的详细描述，为钻井工程师和相关人员提供了准确的信息，以指导钻井过程中的决策和操作。
本文将从不同的角度介绍石油钻井工程中的钻井技术资料。
一、地质勘探资料在石油钻井工程中，地质勘探资料是最基础的资料之一。
它包括地质调查报告、地质测井资料、地质勘探图件等。
地质勘探资料可以提供地层的结构、性质、岩性等信息，为钻井过程中的井眼设计、钻井参数选择等提供基础数据。
二、井眼设计资料井眼设计资料是钻井工程中的重要环节，它针对具体的地质条件和钻井目标，进行井眼轨迹设计。
井眼设计资料包括钻井方案、钻井进度表、钻具选择参数等。
井眼设计资料是在地质勘探资料基础上制定的，旨在实现钻探目标的高效、安全和经济。
三、钻探井筒资料钻探井筒资料是相对于井眼设计资料而言的，在钻井过程中实时获得。
钻探井筒资料记录了井眼信息、地层描述、测井数据以及钻井液性质等。
这些资料既可以用于分析井眼的稳定性和地层情况，也可以用于评估钻井过程中的效果和风险。
四、钻具使用记录资料钻具使用记录资料主要是记录钻具在钻井过程中的使用情况。
包括钻具的尺寸、型号、使用时间以及检查和维修情况等。
钻具使用记录资料能够帮助工程师和相关人员对钻具的状态进行监控，以保证钻井操作的安全和效率。
五、钻井液资料钻井液资料是关于钻井过程中使用的钻井液的信息。
包括钻井液配方、性能参数、测井数据以及钻井液处理过程中产生的废液处理资料等。
钻井液资料是为了保证钻井过程的顺利进行，防止井液污染和井眼塌陷等问题。
六、井口操作资料井口操作资料记录了钻井过程中的各项操作和措施。
包括通报、警示等安全事项，操作步骤、仪器设备使用、井口人员配备等。
井口操作资料的编制是为了确保钻井过程中的安全和规范操作。
综上所述，石油钻井工程中的钻井技术资料对于钻井工程的顺利进行非常重要。
地质勘探资料提供了对地层的详细了解，井眼设计资料为钻井工程提供了指导，钻探井筒资料和钻具使用记录资料能够对钻井情况进行监控，钻井液资料和井口操作资料则确保了钻井过程的安全和高效。
油气田钻井液体系设计及其优化研究
油气田钻井液体系设计及其优化研究钻井液是油气开采工程中必不可少的一种重要物质，其作用包括冷却钻头、输送岩屑、稳定井壁等。
钻井液的选用和设计直接关系到油气开采的效益和安全性。
本文将探讨油气田钻井液体系的设计及其优化研究。
一、油气田钻井液的性能要求油气田钻井液的性能要求主要有以下几点：1.良好的稳定性。
钻井液的稳定性一方面影响井筒的稳定性和钻井效率，另一方面也直接关系到安全性。
2.优异的输送性和冲刷性。
钻井液要能够有效地输送岩屑并冷却钻头，提高钻进效率。
3.低毒、低污染。
钻井液对环境的影响越小越好。
4.耐高温、耐高压。
油气田钻井作业常常在极端的高温和高压环境中进行，因此钻井液必须能够在这些条件下保持其性能。
5.适应性强。
兼顾地质条件和地层环境，能够适应各种复杂的地层条件。
二、油气田钻井液体系的组成油气田钻井液体系通常由基础液和添加剂组成。
基础液也称为钻井液骨架，是钻井液的主体部分。
添加剂则是钻井液的改性剂，对基础液进行改性以满足特定的钻井需要。
依据不同的基础液类型，钻井液可以分为水基钻井液、油基钻井液和气基钻井液。
1.水基钻井液水基钻井液是指以水为主要成分的钻井液体系。
它通常由清水、泥浆和添加剂组成。
泥浆的作用主要涉及稳定井壁和输送岩屑。
添加剂一般包括泡沫剂、黏土、固体控制剂等。
水基钻井液主要特点是价格低，成分清晰，环保性好。
但由于水会使井壁发生膨胀和崩塌，因此水基钻井液的稳定性不如油基钻井液。
2.油基钻井液油基钻井液是指以石油为主要成分的钻井液体系。
它通常由石油、黏土和添加剂组成。
油基钻井液的主要特点在于其极佳的稳定性，能够在地形复杂的地区稳定井壁，减少钻井事故的发生。
同时，油基钻井液还具有较好的抗高温性能，可以在高温下保持其性能不变。
但油基钻井液的价格较高，且由于含有石油，环保性较差。
3.气基钻井液气基钻井液是指以气体为主要成分的钻井液体系。
它通常由气体和添加剂组成，具有不易污染、安全性高的特点。
钻井工程4钻井液
钻井液
中国石油大学（北京） 2011年9月16日
主要内容
第一节 钻井液的定义和功用 第二节 钻井液的组成和分类 第三节 钻井液的性能 第四节 钻井液的固相控制 第五节 井塌及防塌钻井液 第六节 油气层保护及完井液
第一节 钻井液的定义和功用
一、钻井液的定义 钻井时用来清洗井底并把岩屑
携带到地面、维持钻井操作正常进 行的流体称为钻井液或洗井液。
(4)聚合物体系——水基钻井液+高聚物(聚丙烯酰胺 PAM、PHP)
特点：增粘，降失水，稳定性能。 (5)低固相体系——总固相含量6%～10%的水基钻井 液。其中，膨润土含量小于3%，钻屑与膨润土的比 值小于2∶1。
特点：提高钻速，减少对产层的伤害。
第三节 钻井液的性能
2. 调整钻井液密度的方法
颗粒周围的水化膜增厚，形成的滤饼在压差作用下容 易变形，滤饼的渗透率降低。 3．提高滤液粘度，降低滤失量
滤失量与滤液粘度的二分之一次方成正比。 4．降滤失剂分子本身的堵孔作用
（2） K+的水化较弱，抑制粘土水化膨胀。 K+离子的未水化直径（0.266nm）比Na+离子未
水化直径（0.19nm）大，而K+离子水化半径比Na+离 子水化半径小，因而K+离子水化能(322 J／mol)比 Na+离子的水化能(406 J／mol)低，水化膜薄。当它 进入粘土的层间，既减少粘土的水化，又增加粘土 层间的吸引力。
提高密度 (井喷)
加重
降低密度 (井漏)
重晶石：BaSO4，>=4.2 石灰石：CaCO3，>=2.7 钛铁矿粉：TiO2.FeO，4.7
降低固相含量 加水稀释 混油 充气 加絮凝剂
石油工程钻井液
石油工程钻井液在钻井工程中，人们常常以“泥浆是钻井的血液”来形象地说明钻井液在钻井中的重要地位。
钻井液的作用能够概括为：清洗井底，携带岩屑；冷却与润滑钻头及钻柱；平衡地层压力；保护井壁；协助破岩；地质录井；将水力功率传递给钻头；保护油气层等。
在钻井实践过程中钻井液技术不断进展，从最初使用清水开始，经历了清水、天然泥浆、细分散泥浆、粗分散泥浆、不分散低固相泥浆、无固相泥浆等几个阶段。
在这一过程中，为熟悉决某些复杂问题，出现了油基泥浆与空气、泡沫等新型钻井液，远远超出了粘土与水形成的“泥浆”范围，因此人们用“钻井液”来代替“泥浆”这一名称。
本章从钻井液的基本构成——粘土出发，介绍钻井液的基本性能及调整方法、现场常用钻井液的构成与特点。
第一节粘土基本知识一、几种要紧粘土矿物的晶体构造及特点粘土要紧是由粘土矿物(含水的铝硅酸盐)构成。
粘土矿物的种类很多，不一致粘土矿物有不一致的晶体构造及特点，但其晶体都是由两种基本构造单位构成的。
1．粘土晶体构造中的基本单位1)硅氧四面体。
每个四面体中都有一个硅原子与四个氧原子以相等的距离相连，硅在四面体的中心，四个氧原子(或者氢氧)在四面体的顶点。
2)铝氧八面体。
铝原子处于八面体的中心，与上面与下面的各三个氧原子或者氢氧形成一个正八面体。
2．高岭石的晶体结构高岭石晶体由一个硅氧四面体片与一个铝氧八面体片构成。
四面体片的顶尖都朝着八面体片，二者由共用的氧原子与氢氧原子团联结在一起。
由于它是一个硅氧四面体片与一个铝氧八面体片构成，因此称高岭石为1：1型粘土矿物。
高岭石单元晶层，一面为OH层，另一面为O层，片与片之间易形成氢键，晶胞之间连结紧密，故高岭石的分散度低。
高岭石晶格中几乎没有晶格取代现象，它的电荷是平衡的，因此高岭石电性微弱。
这些特点决定了高岭石水化很差。
油气层中高岭石颗粒大而附着力弱。
常常因运移堵塞孔喉而降低渗透率。
3．蒙脱石的晶体结构蒙脱石是由上下两个硅氧四面体片中间夹一层铝氧八面体片构成，硅氧四面体的尖顶朝向铝氧八面体，铝氧八面体片与上下两层硅氧四面体片通过共用氧原子与氢氧联结形成紧密的晶层，因此称之2：1型。
钻井液用液体润滑剂配方
钻井液用液体润滑剂配方
钻井液是在石油钻井过程中使用的液体，其配方通常包括多种成分，其中液体润滑剂是其中重要的一部分。
液体润滑剂的配方通常需要考虑到以下几个方面：
1. 基础润滑剂，基础润滑剂通常是矿物油或合成油，用于提供润滑和减少摩擦，以确保钻头和钻杆在钻井过程中的顺畅运行。
2. 添加剂，液体润滑剂中可能添加一些特殊的添加剂，如抗磨剂、抗氧化剂、防腐剂等，以增强润滑性能和延长使用寿命。
3. 粘度调节剂，为了适应不同的钻井条件，液体润滑剂中可能还需要添加一些粘度调节剂，以确保在高温、高压等条件下依然具有良好的润滑性能。
4. 环境因素考虑，在液体润滑剂的配方中，还需要考虑到钻井地点的环境因素，如温度、地质条件等，以确保润滑剂在特定环境下的适用性。
总的来说，液体润滑剂的配方是一个复杂的工程，需要综合考
虑多种因素，以确保在钻井过程中达到良好的润滑效果和保护作用。
钻井液的配方通常是由专业的工程师根据具体的钻井条件和要求进
行设计和调整的。
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石油钻井工程中的钻井液设计资料钻井液在石油钻井工程中扮演着至关重要的角色。
它既可以作为冷却润滑剂，保护钻头和钻杆，又可以作为封隔材料，防止地层中的井水、油气返深和其他井地流体渗入井眼。
此外，钻井液还能够控制井壁稳定、悬浮钻屑、控制井压、传递探测信号等等。
因此，合理设计钻井液对于确保钻井工程的顺利开展至关重要。
设计钻井液需要考虑多个因素，包括钻井目标、井筒参数、地层条件、环境要求等等。
以下是设计钻井液所需的资料。
1. 井筒参数：
- 井深：包括井口海拔、井深垂直和水平井段等
- 井眼直径：包括开孔段和套管段的直径
- 套管参数：套管外径、套管重量、套管级数等
2. 地层条件：
- 钻进地层类型：如砂岩、泥岩、石英岩等
- 钻遇地层的物性参数：如压力、温度、酸碱性等
- 地层稳定性评价：包括岩性评价、井壁稳定性等
3. 钻井液性能要求：
- 进钻性能：包括泥浆性能、抗胶体性能、保护井壁稳定等
- 封隔性能：确保井筒和地层介质之间的封闭性，防止井下事故和井壁塌陷
- 清洁性能：保证钻井液中的钻屑和固体颗粒能够有效地悬浮和清除
- 环境友好性：符合环保要求，减少污染和对地下水的危害
4. 钻井液类型：
- 水基钻井液：主要由水和各种化学添加剂组成，适用于一般地层和环境条件
- 油基钻井液：主要由石油或合成油和溶剂组成，适用于复杂地层和高温、高井压环境
- 气体钻井液：主要由气体（如氮气）和带有特殊添加剂的液体组成，适用于特殊地层和环境条件
5. 钻井液成分：
- 基础液体：如水、石油、溶剂等
- 凝胶体：用于调整钻井液的黏度和流变性能，如黏土、淀粉等 - 增稠剂：用于调整钻井液的增稠性能，如聚合物、可控释放亲水胶体等
- 切削剂：用于冷却和润滑钻头和钻杆，减少钻具磨损，如油脂和聚合物等
- 鉴别剂：用于判断地层情况和钻头状态，如钻井液中的颜色指示剂、电导率指示剂等
- 防腐剂、防水剂等
钻井液设计需要根据以上资料综合考虑，充分评估各种因素的影响。
根据井筒参数和地层条件，确定钻井液的物性要求。
根据钻井液性能
要求，选择合适的钻井液类型。
根据钻井液类型，确定钻井液的基础
液体和各种添加剂的含量及比例。
最后，进行实验室试验和现场试验，确保设计的钻井液能够满足预期的性能要求和工程需要。
总结：钻井液设计资料是石油钻井工程中至关重要的一部分。
通过
合理的设计，能够保证钻井工程的顺利进行，并确保井筒的稳定性和
地层的完整性。
钻井液设计所需的资料包括井筒参数、地层条件、钻
井液性能要求、钻井液类型和钻井液成分等。
通过综合考虑这些因素，进行设计和实验验证，可以确保钻井液满足预期的需求，并提高钻井
工程的效率和安全性。