钻井液基本知识图文稿
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
钻井液基础知识讲座课件
2、粘土矿物带电量影响因素 粘土阳离子交换容量大小的因素有三：粘土矿物的本性， 粘土的分散度和分散介质的酸碱度。 （1）粘土矿物的本性． C.E.C实际上是粘土所带净负电荷的量度。
晶格取代的数量 影响粘土矿物所带净负电荷的因素为： 晶格取代的位置
吸附阳离子类型 分散介质的PH
•钻井液基础知识讲座
•27
粘土带电量通常用C.E.C表示， C.E.C越大，说明粘土所带电荷 越多， 三种常见粘土矿物的C.E.C大致如下。
矿物名称 高岭石 蒙脱石 伊利石
C.E.C 3-15 70-130 20-40
思考题：为什么伊利石单位晶胞所带负电荷比蒙脱石多，而 C.E.C却比蒙脱石小？
•钻井液基础知识讲座
•26
三、粘土矿物带电量及影响因素
Ｅ、造浆率高 ◆蒙脱石上下相临的层面皆为O面，晶层间引力以分子间力为主，层间引 力较弱，水分子易进入晶层，引起蒙脱石水化膨胀。 ◆蒙脱石由于晶格取代产生较多的负电荷，在它周围必然会吸附等电量的阳离
子，水化阳离子给粘土带来厚的水化膜，使蒙脱石水化膨胀。
因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高，所以它是钻井泥浆的主
关，蒙脱石的永久负电荷最高，约占负电荷总和的95％，伊利
石约占60％，高岭石•只钻井古液2基5础％知o识讲座
•24
二、电荷种类及产生原因
3、正电荷
很多研究结果证明，当粘土介质的pH值低于9时，粘土晶体端面上 带正电荷。兹逊(P．A．Thiessen)用电子显微镜照相观察到高岭石边角 上吸附了负电性金溶胶，由此证明了粘土端面上带有正电荷。
1、粘土吸附阳离子的多少决定于其所带负电荷的数量； 2、钻井液中的无机＼ 有机处理剂的作用； 3、钻井液胶体的分散＼絮凝等性质，也都受到粘土电荷的影响。 粘土晶体因环境的不同或环境的变化，可能带有不同的电性，或 者说带有不 同的电荷。粘土晶体的电荷可分为永久负电荷＼可变负 电荷＼正电荷三种。
大学课件钻井液PPT课件
3) 正电荷。不少研究者指出，当pH值低于9时，粘土晶体边面上带正电荷。 多数人认为其原因是由于裸露在边缘上的Al-O八面体在碱性条件从介质中接受 质子引起的。
高分子化合物对聚结稳定性的影响：
钻井液中粘土颗粒能够和高分子化合物之间发生相互作用，绝大部分高分子 化合物都会吸附在粘土颗粒的表面上。若高分子物质较多，粘土颗粒会尽可能多 地吸附高分子物质在它的表面上，当颗粒完全被高分子所包围，没有剩余的空白 表面，就会失去再吸附其它颗粒上的高分子的可能，使颗粒间的桥联作用无法实 现，使钻井液体系的稳定性增强，这种现象称为胶体的保护作用。
1) 物理吸附。物理吸附是靠吸附剂和吸附质之间分子间引力产生的，物 理吸附是可逆的，吸附速度与脱附速度在一定条件下呈动态平衡。非离子 型的有机处理剂，往往是因在粘土表面发生物理吸附而起作用的。
2) 化学吸附。化学吸附是靠吸附剂与吸附质之间的化学键力而产生的。 例如铁铬木质素磺酸盐在粘土晶体的边缘上可以发生螯合吸附。
离子交换吸附的规律：
浓度相同，价数越高，与粘土表面的吸力越强，交换到粘土表面上的 能力越强；
价数相同、浓度相近时，离子半径越小，水化半径越大，离子中心离 粘土表面越远，吸附能力弱(K+与H+除外)；
当浓度很高时，低价离子同样能交换高价离子。常见的阳离子交换能 力强弱顺序是：
H+>Fe3+>Al3+>Ba2+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+>Li+ 粘土的阳离子交换容量是指在pH等于7的条件下，粘土所能交换下来的 阳离子总量。它包括交换性氢和交换性盐基，其数值均以每100 g粘土所交 换下来的阳离子的量表示。 粘土的阳离子交换容量，直接关系到粘土颗粒带电荷的多少和吸附处 理剂的能力。影响粘土阳离子交换容量的因素有粘土矿物的本性、粘土矿 物的分散度及溶液的pH值。
《钻井液与完井液》课件
2
操作流程
- 钻井液处理
- 完井液处理
总结
钻井液与完井液在石油钻采过程中起着关键的作用。深入了解它们的定义、成分和性能对于确保钻井和完井作 业的顺利进行至关重要。
《钻井液与完井液》PPT 课件
本课件将介绍钻井液与完井液的定义、作用以及性能特点，帮助您更好地理 解这一重要的领域。
钻井液与完井液
简介
钻井液的定义和作用
钻井液是在钻井作业中用于冷却、润滑和稳定井 壁的液体。它还能排除地层中的岩屑，维持井眼 稳定。
完井液的定义和作用
完井液是在井口 进行完井作业时用于帮助封隔 井眼、增强地层压裂等工艺的液体。
钻井液
钻井液种类
- 水基钻井液 - 高密度钻井液 - 气体钻井液
钻井液成分
- 基础液体 - 悬浮剂 - 沉淀剂
钻井液性能
- 密度 - 粘度 - pH值
完井液井液成分
- 基础液体 - 砂粒 - 流动剂
完井液性能
- 密度 - 粘度 - pH值
钻完工程
1
钻完工程定义
钻完工程指的是从钻井开始到完井结束的整个工程过程。
第一节 钻井液的定义和功用
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。
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. 静止时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)。
第三章--钻井液PPT课件
2021
15
对塑性流体
o
pv
dv dx
，表观粘度为：Avo dv pv
dx
屈服值是与层流时体系中网架结构的密度和强度有关，故
o
/
dv dx
称为钻井液的结构粘度，故塑性流体的表观粘度 Avpv结构
o pv
称之动塑比，反映钻井液中结构强度和塑性粘度的比例关系。它
决定钻井液在环空中的流态，与钻井液携带岩屑效果密切相关。一般情
2021
18
2．其它流变参数
用六速旋转粘度计测得600r／min和300r／min表盘读数
(φ600，φ300)，就可计算下列流变参数。
表观粘度： Av ＝0.5φ600(mPa·s)
塑性粘度： pv ＝ φ600一φ300(mPa·s)
动切力(屈服值)： o ＝0．511(φ300一 pv )(Pa)
25
1．滤失时间
Vf 2 Vf 1
t2 t1
式中 Vf2——时间t2时的未知滤矢量，mL；
Vf1———时间t1时的已知滤失量，mL。
例：如果7.5min内的滤失量Vf1是5mL，则在30min内的
滤矢量将是：
Vf2 5 307.510mL
2021
26
2．压差 滤矢量应该与压差的平方根成正比。但在泥饼的情况下并 非如此，要根据所形成滤饼的性质决定。 3．温度 温度升高引起滤液粘度下降，导致滤失速率增加。
2021
35
三、聚合物絮凝剂
1．聚合物絮凝剂的类型 (1)全絮凝剂：聚合物能使钻井液中所有的固相都发生絮 凝沉淀，如聚丙烯酰胺。
2021
36
(2)选择性絮凝剂：只絮凝钻屑和劣质土，而不絮凝膨润 土的聚合物絮凝剂，如合适水解度的部分水解聚丙烯酰胺。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钻井液基本知识文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]钻井液基本知识钻井液是用于钻井的流体，在钻井中的功用：1、清洗井底，悬浮携带岩屑，保持井眼清洁。
2、平衡地层压力，稳定井壁、防止井塌、井喷、井漏。
3、传递水功率、以帮助钻头破碎岩石。
4、为井下动力钻具传递动力，5、冷却钻头、钻具。
6、利用钻井液进行地质、气测录井。
钻井液常规性能对钻井工作有很大的影响。
一、钻井液密度1、钻井液密度概念：单位体积钻井液的质量称为钻井液的密度，其单位是克/厘米3（g/cm3）常用符号表示。
现场一般用钻井液密度计测定钻井液的密度。
2、钻井液密度的计算公式P=(P地×102)÷H+PeP----钻井液密度g/cm3?式中：P地----地层压力MPaH-----井深mPe-----附加密度、油层附加0.05—0.1气层附加0.07—0.15由于起钻时可能产生抽吸或液面下降，另外，气体进入井内，也会引起液柱压力降低，因此钻井液密度要有附加值。
3、钻井液密度与钻井工作的关系：在钻井作业中，钻井液密度的作用是通过钻井液柱对井底和井壁产生压力，以平衡地层中油、气压力和岩石侧压力、防止井喷、保护井壁，同时防止高压油气水侵入钻井液，以免破坏钻井液的性能引起井下复杂情况，在实际工作中，应根据具体情况，选择恰当的钻井液密度，若钻井液密度过小，则不能平衡地层流体压力，和稳定井壁，可能引起井喷、井塌、卡钻等事故，若钻井液密度过大则压漏地层，并易损害油气层。
钻井液对钻速有很大的影响，密度大液柱压力也大，钻速变慢，因钻井液柱压力与地层压力之间的正压差使岩屑的清除受到阻碍。
造成重复破碎，降低钻头破碎岩石的效率，使钻速下降，通常在保证井下情况正常的前提下，为了提高钻速，应尽量使用低密度钻井液。
二、钻井液黏度1、钻井液的黏度概念:钻井液黏度是指钻井液流动时，固体棵粒之间,固体颗粒与液体分子之间,以及液体分子之间内摩擦的总反映,钻井液黏度可用漏斗黏度计和旋转黏度计进行测定,由于测定的方法不同,有不同的黏度值,现场常采用漏斗黏度计测量钻井液的黏度,单位是秒。
2、钻井液与钻井工作关系，钻井液黏度的大小，对钻井液携带岩屑能力有很大的影响，一般来说，钻井液黏度大，携带岩屑能力强，但在钻井过程中，钻井液黏度要适当，否则将会引起不良后果。
若钻井液黏度过低，不利于携带岩屑，井内沉砂快，冲刷井壁，易造成井壁剥落，坍塌，井漏等，钻井液黏度过高，则可能造成下列危害：（1）流动阻力大，泵压高，井底清洗效果差，严重影响钻速。
（2）钻头易泥包，起下钻易产生抽吸作用或压力激动。
以至引起井漏、井喷、井塌等复杂情况。
(3)沉砂困难,净化不良,磨损钻具和配件。
(4)除气困难，钻井液密度下降，易引起下钻复杂情况。
（5）岩屑在井壁形成假泥饼，易引起阻卡。
（6）固井时水泥浆易串槽，影响固井质量。
因此、钻井液黏度的高低应根据具体情况而定，通常在保证携带岩屑的前提下，黏度应低，井深时泵压高，泵排量受限制，井眼情况一般比浅井复杂，为了有效的携带岩屑和悬浮岩屑，黏度易大些，当井眼出现垮塌，沉砂较多或出现轻度漏失时，为消除井下复杂情况，黏度也适当增大。
从提高钻速的角度出发，对钻井液的黏度提出新的要求，既钻井液的黏度要随流速梯度上升而下降，这就是剪切降粘的特性。
当钻井液从钻头水眼喷出时有较低的黏度，有利于钻头破碎岩屑。
清洗井底，而在环形空间上返时又具有较高黏度，有利于携带岩屑，这个特性对提高钻速有利，除清水外多数钻井液具有剪切降粘的特性。
三、钻井液切力1、钻井液切力概念：由于钻井渡中粘土颗粒的形状很不规则，表面性质也极不均匀，颗粒之间容易部分粘结，形成絮凝网架结构，当颗粒浓度足够大时，能够形成布满整个有较容积的连续空间网架结构，要是钻井液流动，就必须在一定程度上破坏这种连续网架结构，才能使颗粒之间产生相对运动，切力就是这种网架结构的反映，而且结构强度越大，则切力越大,反之则小。
反映钻井液结构力的参数有静切、触变性、动切力等。
钻井液在静止的条件下形成凝胶结构的强度，称静切力，其物理意义是当钻井液静止时破坏钻井液内部单位面积上的网架结构所需的力，通常用浮筒切力计测定，单位是mg/cm3。
钻井液的触变性是指搅拌后变稀，（切力降低）静置后变稠。
(切力升高)的特性,或者说，钻井液的切力随搅拌后的静置时间长而增大的特性，如钻井时钻井液不断循环黏度较低,而起下钻时钻井液静止循环黏度大,就是这个道理。
由于钻井液有触变性,静止时间不同,则切力不同,通常测两个静止时间的切力值,静止一分钟(或10秒钟)所测切力为初切,静止10分钟后所测的切力为终切，初切力与终切力的差值即表示触变大小，差值越大则触变性越大。
动切力又称屈服值，用旋转黏度计测定，单位是达因厘米22、钻井液切力与钻井工作的关系：钻井液切力大小代表了钻井液悬浮固体颗粒的能钻井工艺要求钻井液具有适当的切力和良好的触变性，在钻井液停止循环时，切力能较快的增大，到某个适当的数值，既有利于钻屑的悬浮又不致于静置后开泵泵压过高，若切力过低，则悬浮携带岩屑效果不好，一旦停泵很容易造成复杂情况，若切力过高，又可能造成下列危害：（1）流动阻力大，下钻后开泵困难易蹩漏地层。
（2）沉砂困难，影响净化，密度上升快。
（3）除气困难，气侵严重时，会使钻井液密度降低,导至井喷。
（4）含砂量增大，磨损钻具和配件，滤饼质量差，易造成粘附卡钻。
（5）钻具转动阻力大，动力消耗大，降低钻速。
四、钻井液的失水及滤饼1、钻井液失水和泥饼的概念：在钻井液液柱压力和地层压力之间的压差作用下,钻井液中的水份从井壁的孔隙裂缝渗到地层,这种现象叫失水(或滤失),失水的多少称为钻井液的失水量,通常现场测定的失水量是指在0.686 MPa压力作用下,30min内通过直径为75mm过滤面积所滤失的水的体积,单位是毫升。
在失水同时,钻井液中的粘土颗粒被阻挡沉积在井壁上形成一层固体颗粒的胶结物叫滤饼。
滤饼的单位是毫米。
钻井液的失水和产生滤饼是同时发生的，也是相互影响的，开始是由于失水而形成的滤饼，失水大形成的滤饼厚，失水小则形成的滤饼簿，而滤饼形成后又反过来阻挡进一步失水，失水主要取决于滤饼本身的渗透性，而失水量并不是决定滤饼厚度的唯一因素，钻井液的失水和滤饼可用气压失水仪测定。
2、钻井液的失水大小，滤饼质量与钻井工作的关系：在钻进过程中,有失水才能形成滤饼,所形成的滤饼又能巩固井壁和阻止进一步失水,一般来讲,钻井要求钻井液要低失水量和簿而韧致密的泥饼。
失水过大滤饼过厚而松散对钻井是不利的。
失水量过大的危害：（1）地层被浸泡，易造成井眼缩径或引起泥页岩剥落坍塌。
（2）水分渗入生产层，使油层中膨润土膨胀，油层气层渗透率降低，生产能力下降。
滤饼过厚的危害有：（1）滤饼厚而松散，摩擦系大，易造成泥饼粘附卡钻。
（2）易泥钻包头或堵水眼，使起下钻波动压力大。
（3）起下钻时摩阻力增加，甚至遇卡。
（4）妨碍套管顺利下入，且影响固井质量。
（5）电测遇阻遇卡，电测和井壁取资料不准确。
但失水并不是越小越好，要求过小的失水量反而是钻井液成本增加，钻速下降，要求泥饼簿，并不一定失水控制得很小，在钻井过程中，应根据地层岩石的特点，井深、井身结构、钻井液等类型来决定，如对石灰岩、白云岩、胶结致密的砂岩，对失水量不做要求，对易吸水膨胀、垮塌的页岩和易垮塌的其它地层，失水量应严格控制，另外、井浅时可放宽，祼眼时间长应从严，使用盐水钻井液应放宽，使用淡水钻井液应从严，总之、在井壁允许的情况下，适当放宽失水量的要求，以最大限度地提高钻井速度。
五、钻井液的固相含量1、钻井液的固相含量及含砂量的概念：钻井液的含砂量是指钻井液中所有的固体物质，包括粘土钻屑，化学处理剂，重晶石粉等,这些固体物质占钻井液体积的百分数称为钻井液固体含量,通常用百分数表示,钻井液中的固体物质并不没有区别的,根据固体对钻井液性能的影响不同和对钻井液的作用不同,钻井液中的固相又可分为两种(1)有用固相,是指维持钻井液所必须的固体,如膨润土粉,化学处理剂,加重剂等。
（2）有害固相，除有用固相以外的固体，如钻屑、劣质膨润土，砂粒等。
在不分散低固相钻井液中，膨润土占钻井液体积的2-4﹪，就可以满足钻井液性能的要求，因此，一般钻井液中有害固相是很多的，为了有效地控制止钻井液的性能，改善井下情况，提高钻井速度，对有害固相全部清除，对有用固相加以控制。
2、钻井液固相含量对钻速的影响：实践证明，当清水钻井时，钻速是最高的，而水中一旦进入了膨润土颗粒钻速就下降了，钻井液中的固相含量增加是引起钻速下降的一个重要原因，钻井液固相含量高还会严重影响钻井液性能，并给钻井带来许多危害，钻头进尺减少，钻井设备磨损严重。
钻井液密度黏度升高，滤饼加厚，容易发生井漏、卡钻等事故、损坏油气层。
并使钻井液流动阻力增大，泵压升高，不利于喷射钻进，使钻井液性能波动处理频繁，耗费大量的钻井液处理剂，因此、要有效地提高钻进速度，安全钻井，必须严格控制固相含量，使用不分散低固相钻井液。
六、钻井液的PH值1、钻井液PH的概念：钻井液的PH值即钻井液的酸碱值，表示钻井液酸碱性的强弱，它等于钻井液中的氢离子浓度的负对数值，又称PH，当PH 值小于7时，钻井液为酸性，当PH值等于7时钻井液为中性，当PH值大于7时钻井液为碱性，现场通常用比色法测定钻井液的PH值2、PH对钻井液的影响：PH值对钻井液性能有很大的影响，钻井液中的粘土颗粒在碱性介质中，因负电荷较多，阳离子交换容量大，故较稳定。
其次，有许多有机处理剂，必须在碱性作用下才能发挥作用，如丹宁、腐植酸等，另外PH值低，有机处理剂易在高温下发酵变质，故一般钻井液的PH值保持在8个以上。
但若PH值高氢氧根离子在粘土表面的吸附会促使膨润土水化膨胀，不利于防塌。
经验表明，各种类型的钻井液都有它自已适宜的PH值范围。
如高碱性钻井液PH为12-14，不分散低固相钻井液PH值为8-9，弱酸性钻井液和饱和盐水钻井液PH值为6—7，PH值控制在合适的范围内，钻井液粘切较低，失水量较小，性能比较稳定，另外、PH值是确定处理剂碱比的依据。