钻井液设计
钻井液配方组合意见
北三台等三 个区块
0- 1230 0-2100
DF-1+ABSN+CMC+原油 SAS+（淀粉+PAC）
接上表
轮南 0- 3700 3700-5000
0-300 300-2000
塔里木
KCl+PMNK+HPAN+KPAM MNK+HPAN+KAM 80A51+HAN101+KPAM HPAN+PMNK+KPAM+PAC
KCl+PHP+KPA+PAC+DQX+80A51+KHm+SHA+有机磷 +CPA -OP-15 + 油(煤油、柴油) PAC+HPAN+PMNK+KPAM+SAS+QS-Z+RH3+RH-4 SPNH+PAC+HPAN+SMP+KPAM+PMNK+FT1+QS-1+SMT+RH-3 +RH-4 KCl+PHP+KPA+NHPAN+NPAN+SK-1+SMP+ 磺化沥青+KHm KCl+PAC141+K-PAM+80A51+Na-HPAN+NHHPAN+SAS+KHm +FClS+SP+CMC
SAS+QS-2+RH3+RH4 SMP+SPNH+FT-1+QS-2 +SMT+ RH3+RH4
+CMC SAS+QS-2+ RH3+RH4 SMP+DA-3+FT-1+QS2+SMT + RH3+RH4 SAS+ RH3+RH4 SMP+SPNH+FT-1+SMT SMP-1+FT-1 RH3+RH4+ 柴 油
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
标题44.钻井液设计最重要内容是井下安全,要求的内容。
标题44.钻井液设计最重要内容是井下安全,要求的内容。
摘要：一、钻井液设计的重要性二、井下安全的要求1.钻井液的选型2.钻井液性能的要求3.井下安全措施三、钻井液设计实操案例分析四、总结与展望正文：钻井液设计是石油钻井工程中的关键环节，它直接关系到井下作业的安全、顺利进行。
钻井液设计的最重要内容就是确保井下安全，具体要求如下：一、钻井液的选型1.根据地层特点选择适合的钻井液体系，如：盐水、淡水、聚合物等。
2.考虑钻井液的流变性能，确保其在井下具有良好的携带能力、润滑性能和护壁性能。
3.满足井下温度、压力等环境条件，保证钻井液的稳定性。
二、钻井液性能的要求1.良好的携砂能力：确保钻屑能够及时排出井口，降低井下事故的风险。
2.合适的粘度：保证钻井液在井下能够顺利循环，降低钻头磨损。
3.优良的护壁性能：降低井壁崩塌、涌水等事故的发生概率。
4.抗高温、高压性能：确保钻井液在复杂地层条件下保持稳定性。
三、井下安全措施1.制定完善的井下应急预案，提高应对突发事故的能力。
2.加强钻井液的监控与检测，及时发现并处理井下异常情况。
3.定期对钻井液处理剂进行评估和优化，提高钻井液的安全性能。
4.加强井下作业人员的安全培训，提高安全意识。
四、钻井液设计实操案例分析在某区块的钻井工程中，根据地层特点，选用了聚合物钻井液体系。
在钻井过程中，严格按照钻井液设计要求进行配制和调整，确保了井下作业的安全顺利进行。
同时，制定了完善的应急预案，对钻井液进行了实时监测，及时发现并处理了井下异常情况。
总结与展望：钻井液设计在石油钻井工程中具有举足轻重的地位，井下安全是钻井液设计的核心。
钻井课设
一、井身结构设计1.1、钻井液压力体系1.1.1、最大泥浆密度ρmax=ρpmax+Sh （1-1）式中：ρmax-某层套管钻进井段中所用最大泥浆密度，g/cm 3.ρpmax-该井段中所用地层孔隙压力梯度等效密度，g/cm 3Sb-抽吸压力允许值得当量密度，取0.036 g/cm 3。
发生井涌情况时：ρfnk=ρpmax+Sb+Sf+HniHp max .Sk （1-2） 式中：ρfnk-第n 层套管以下发生井涌时，在井内最大压力梯度作用下，上部地层不被压裂所应有的地层破裂压力梯度，g/cm 3Hni-第n 层套管下入深度初选点，mSk-压井时井内压力增高值的等效密度，取0.06g/cm 3Sf-地层压裂安全增值，取0.03g/cm 3。
1.1.2 校核各层套管下到初选点深度Hni 时是否会发生压差卡套ΔPm=9.81Hmm （ρpmax+Sb-ρpmin ）×10-3 （1-3） 式中：ΔPm-第n 层套管钻进井段内实际的井内最大静止压差，MPaρpmin-该井段内最小地层孔隙压力梯度等效密度，g/cm 3.Hmm-该井段内最小地层孔隙压力梯度的最大深度，mΔPN-避免发生压差卡套的许用压差，取12MPa 。
1.2 井身结构的设计根据邻井数据，绘制地层压力与破裂压力剖面图，如下图所示：图1-1 地层压力与破裂压力剖面图（1）油层套管下入深度初选点H2的确定由于井深为2160m ，所以确定油层套管的下入深度为2155m 。
（2）表层套管下入深度初选点H1的确定试预取H1i=390m ，由邻井参数得：ρpmax=1.1g/cm 3、Hpmax=2160m 。
以及发生井涌时，由公式1-2并代入各值得：ρf1k=1.1+0.036+0.03+3902160×0.06=1.498g/cm 3根据邻井数据可知390m 以下的最小破裂压力梯度为ρfmin=1.5g/cm 3，因为ρf1k<ρfmin 且相近，所以确定表层套管下入深度初选点为H1=390m 。
钻井液性能评价测试及设计
钻井液性能评价测试及设计 指导书
郑秀华主编
中国地质大学（北京） 2005 年 03 月编制
第 1 页 共 48 页
前
言
《钻井液性能评价测试及设计指导书》 主要是为勘查技术与工程专业和相关专业四年制 本科生编写的实践用教材，配合《Principles of Drilling Fluids》教材，为《钻井液工 艺原理》课程提供实验和钻井液设计指导。本教材也可作为相关的现场技术人员，尤其是岩 心钻探技术人员、管理人员的参考书。 目前，大学本科教学正在向素质教育转变，本教材理论联系实际，有助于学生掌握知识 和应用知识。本教材有四部分组成：第一部分介绍钻井液基本性能及其测试方法，第二部分 钻井液用膨润土性能评价，第三部分钻井液碱处理及钙、盐污染及处理，第四部分钻井液添 加剂及钻井液体系评价。 本教材从钻井液基本性能出发，针对岩心钻探向深部发展，钻遇地层更加复杂，对钻井 液性能要求更高等问题， 结合近年来的钻井液研究成果， 借鉴油气开发的一些先进钻井液技 术，进行岩心钻探技术钻井液设计，为学生提供实践经验，同时为岩心钻探提供一些成功的 钻井液技术。 钻井液基本性能包括：钻井液密度、钻井液流变性能、钻井液失水造壁性、钻井液固相 含量、钻井液含砂量、钻井液的润滑性。 膨润土性能评价包括：钻井液中膨润土含量、泥浆用膨润土品质评价。 钻井液处理包括：泥浆碱处理，钙、盐侵污染和处理 钻井液添加剂及钻井液体系评价包括:水解聚丙烯酰胺的性能应用、钻井液的抑制性评 价以及各种添加剂在相应体系中作用原理的分析与评价。 本教材第一部分由郑秀华与杨浩编写， 第二部分由郑秀华与李国民编写。 全书由郑秀华 负责统稿。在编写过程中，得到刘选朋、陈立敏、詹美萍、张天笑、刘翠娜等研究生的大力 支持和帮助，在此向他们及其他未提及的研究生们表示衷心的感谢。 限于编者的水平，书中错误和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。
钻井液技术与应用
对测井解释和储层可能造成严重危害。
××井采用盐水钻井液钻井，测井解释时误把水层解
释为油层。
股份公司勘探与生产工程监督中心
前言
钻井液对勘探开发投资效率影响大
• 在钻井过程中，油层被打开后，首先接触的外来液体是 钻井液，钻井液就会对油层产生损害，这种损害在钻开 油层的整个过程中都一直存在。钻井液损害油层后，要
的有二项:钻井液和井下工具。
–钻井液对井壁周围的地层性质和井眼稳定影响最大.
控制和平衡地层压力、浸泡井壁、形成泥饼等。
–钻井液受地层影响及破坏最严重.
钻屑、掉块、地层流体侵入等均直接进入钻井液中。
股份公司勘探与生产工程监督中心
前言
钻井液对录井影响大
• 地层物质（包括钻屑、地层流体等）是由钻井液循环带出，因此
润土，对钙、镁等二价离子敏感。
股份公司勘探与生产工程监督中心
一、钻井液的组成与体系分类
氯化钾聚合物钻井液 (1) 基本组成 - 高分子量聚丙烯酰胺或部分水解聚丙烯酰胺包被絮凝 剂(PAM、PHPA、KPAM ) - 水解聚丙烯腈降滤失剂(NaPAN、KPAN，NH4PAN) - 低分子量聚合物解絮凝剂或木质素磺酸盐稀释剂(FCLS) - 预水化膨润土 - 烧碱和/或纯碱 (2) 特点 - 强抑制性 - 高温稳定性较好 - 固容能力较强 - 对金属的腐蚀性较强 - 影响电测解释
股份公司勘探与生产工程监督中心
一、钻井液的组成与体系分类
聚磺钻井液 (1) 基本组成 - 高分子量聚丙烯酰胺或部分水解聚丙烯酰胺包被絮凝 剂(PAM、PHPA、KPAM) - 水解聚丙烯腈降滤失剂(NaPAN、KPAN，NHห้องสมุดไป่ตู้PAN) - 磺甲基酚醛树脂(SMP)和/或磺甲基褐煤(SMC)和/或褐煤 树脂共聚物(SNPH)降滤失剂 - 磺甲基丹宁稀释剂(SMT) - 磺化沥青防塌剂(FT-1) - 预水化膨润土 - 烧碱和/或纯碱 (2) 特点 - 中等抑制性 - 良好的高温稳定性 - 抗污染能力较强
减少循环漏失的钻井液设计
泥 饼 （ 有 钻 井 液 滤 失 ） 没 。
找替代 物 ，实验 了各种碳 纤维 。由于聚合 物类微粒 没有 足够 的强 度 ，所 以必 须 寻 找 高 机 械 强 度 的 添
加剂 。 碳 纤 维 的功 能 是 首 先 在 大 裂 缝 上 架 桥 ，为 较 小
由于研 究发 现 了泥饼 的塑性 ，新模 型假设 了一
三角 形孔 眼 的岩心 。
被 破坏 。通过这 种 方 式 研 究 泥 饼 的 稳定 性 和强 度 。 减少 钻井 液使 用添 加剂 的数 量 能够 得到更 优 良的钻
井 液 ，为 了提 高性 能 ，研 究 了非 油类 添加 剂 。
井液 槽 钻 井 液循 环
实 验 腔
空心 的 坚 实 岩
然维持屏 障作 用 。弹塑性 模型 的附加 强度 与形 成屏
障 的颗 粒屈 服值成 正 比 。该模 型 准确 地 描述 了图 ２ 的测 量数据 。 ’
超 过裂缝 宽度 ，这 是重要 的设计 参数 。
过去 １ ０年 中 ，进 行 了很 多 实 验 ， 由 此 得 出 一
般性结论 ：
中仅 有一个 适合 理论 模 型 ，其 他 两个 远远 大 于理论 模 型的结 果 。通过研 究 ，可 以得 出 以下结 论 ： ◇ 通 常 ，理 论 的 Ｋ ｒｃ ｉ ｈ模 型破裂 压力 偏 低 ； ｓ ◇ 钻 井 液 性 质 是 破 裂 压 力 变 化 的 主 要 影 响
Ｋｒ ｃ ｉ ｈ公 式 应 用 于 提 高 水 力 压 裂 和 酸 化 效 果 ｓ
图 ２ 理 论 破 裂 压 力 与 买 测 破 裂 压 力
设计 了不 同的装置 来研究 钻井 液 及其 泥饼 ，图
３为 一 个 钻 井 液 槽 ，它 有 ６个 出 口 ， 用 以 模 拟 不 同 尺 寸 的 裂 缝 。 通 过 低 压 泵 循 环 钻 井 液 驱 使 泥 饼 移 动
加重钻井液、加重剂和处理剂按以下要求进行设计和储备：
＞4000
120
120
海洋钻井平台
≥60
加重材料40
油井水泥50
注：1、重钻井液密度要大于在用钻井液密度的0.15g/cm3（二级风险井以下），0.2g/cm3（一级风险井）。
2、重钻井液储备罐在冬季必须有防冻措施。
3、特殊井的重钻井液加重材料的储备视具体情况而定。
4、新构造的第一口探井或预测有硫化氢的油气井，应备有足够的硫化氢处理材料。
5、所有的井在二开前必须储备加重剂。探井、含浅层气井在二开前储备重钻井液，其它井在钻开目的层前300m储备重钻井液。提前钻遇到油气层及高压水层时，要立即储备重钻井液。
6、欠平衡作业的井，宜储备井筒容积1.5～2.0倍的重钻井液。因地面条件限制，现场储备量达不到要求的，施工单位要在现场储备足量的加重剂，并制定和落实相应的应急措施。
（八）施工现场必须储备一定量的重钻井液和加重材料，制定油气井压力控制的主要技术措施。
加重钻井液、加重剂和处理剂按以下要求进行设计和储备：
类型
设计井深(m)
重浆储备量(m3)
加重剂储备量(t)
小井眼侧钻井
20～30
15
陆地
滩海陆岸
人工岛
≤2500
40
40
2500～3000
60
60
3000～4000
80
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第六章钻井液设计
6.1 钻井液的总体要求
1、保证快速优质的钻进
（1）清洗井下钻屑并携带至地面；
（2）平衡地层压力，以防地层流体进入井内；
（3）保持井壁稳定；
（4）冷却与润滑钻头、钻具；
（5）传递水功率。
2、保护油气层，取全取准资料
（1）对油气层不发生损害作用；
（2）有利于地层测试，不影响地层评价；
（3）对钻井人员及环境不发生伤害及污染；
（4）对井下工具及地面装备不腐蚀或减轻腐蚀。
6.2 钻井液的维护与处理
1、预处理
影响钻井液的因素有很多，但总存在一定的规律性，做到预处理。
如在进入油、气、水层前，将密度加重至适应地层压力，并调整好重钻井液的预处理就可以保证钻井液性能的良好稳定，避免突然大幅度变化，从而为可保证钻井液性能的良好稳定，避免突然大幅度变化，从而为安全顺利钻井创造了条件。
2、用水维护钻井液
在钻井液中，钻井液中的水分在压差作用下不断地渗流，粘土和钻屑又不断分散侵入钻井液，这样就使钻井液的固相含量升高。
所以，在钻进过程中应根据钻井液性能和地层情况适当补充一定的水，以保持钻井液固相含量处在合适的范围。
相反，如不补充失去的水分，固相含量升高，这时只依靠依稀剂来维持钻井液流动性能，其结果必然会使钻井液胶体性过强，性能不稳定，逐渐变得对处理剂不敏感，粘度、切力很强，流动性很差，出现钻井液陈化现象。
加水是钻井液日常维护措施，要细水长流均匀加入，要防止不均匀地猛加乱加，这样会使井壁不稳定和井下出现复杂情况。
聚合物配成稀胶液，细水长流均匀地补充。
其他处理剂能配成液体的尽量配成液体加入。
3、对不分散钻井液体系的性能要求
（1）低密度固相的体积百分数不超过10%，最后小于4%；
（2）岩屑与膨润土含量之比控制在（2-3）：1；
（3）不分散集合物钻井液动塑比控制在0.48左右，正电胶钻井液>0.5；
（4）除油层和易坍塌地层之外，在稳定地层可适当放宽滤失量，有利于提高钻速。
（5）钻头喷嘴处应具有尽可能低的水眼粘度，因该值对钻速有较大影响。
6.3钻井液设计
6.3.1 钻井液设计原则
《钻井泥浆技术管理规定》对钻井液设计的原则已经有明确的规定，要求钻井液工作必须有利于安全、优质、高效钻井；有利于取全取准地质、工程等各项资料；有利于发现和保护油气层，减少对油气层损害；有利于减少对钻具、套管和设备的腐蚀；有利于环境保护。
6.3.2 钻井液设计的依据
1、由赛题提供的地层岩石与结构，矿物组分剖面，全井段地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力剖面、地温梯度，地层水分析数据，油气层特性与动、静流动实验数据；
2、地层理化分析数据；
3、与地层相匹配的钻井液技术资料
4、地质与工程设计及泥浆定额；
5、邻井钻井井下复杂情况和钻井液技术资料；
6、调整井区块压力数据及停注排液情况等；
7、适用的钻井液新技术、新工艺。
6.3.3 钻井液材料与用量设计
表6.1 钻井液材料用量设计
6.4 固相含量
表6.2 固相控制设计
6.5。