油基钻井液体系介绍
第二节油基钻井液
第二节油基钻井液油基钻井液是一种用油做连续相或外相的钻井液。
油基钻井液中的固相是油润湿的，所有的添加剂也是油溶性的，钻井液的滤液是油，如果有水，水也是在油中乳化的。
油基钻井液有两种一全油基钻井液和逆乳化油基钻井液。
这两种钻井液中的油可以是原油、精制油（如柴油或矿物油），也可以是LI前应用的非石油类的合成基有机流体。
后一种油基钻井液有多种叫法：惰性钻井液、非水基钻井液和合成基钻井液。
这种钻井液LI前比柴油或矿物油钻井液更容易被环境所接受。
全油基钻井液用油做为外相，它在配制或使用中不含水。
由于不含水，需用沥青或有机类材料来控制失水和粘度。
由于在配制或使用中不含水，所以在使用过程中尽量控制水，含水量不应超过7%。
如果水对全油基钻井液造成污染，钻井液中的固相就会变成水润湿，钻井液的稳定性就会受到影响。
逆乳化油基钻井液是中等或高含水的油基钻井液，水是逆乳化油基钻井液的内相，并且可以含有盐类如钙或钠的氯化物，其含水一般在10%〜60%。
加入乳化剂，不但可以增强乳化稳定性，使水作为内相，还可以防止水渗出进而聚结成大的水滴。
改良的褐煤衍生物或沥青可用作失水控制剂，有机土可用来提高体系的粘度。
逆乳化油基钻井液的乳化性能通常很好，是一种低失水的油基钻井液。
一、油基钻井液的优点油基钻井液有很多地方优于水基钻井液。
油基钻井液的原始成本高是这种体系不被采用的原因之一。
但是如果考虑到整个钻井成本的话，使用油基钻井液的成本通常比水基钻井液的要低。
油基钻井液有下列特点：1、良好的井壁稳定性和页岩抑制性。
2、良好的油气层保护能力。
3、咼温稳定性能。
4、良好的润滑性和低的卡钻儿率。
5、抗污染能力强。
6、井徑规则。
7、低孔隙压力岩层8、防腐10、循环再利用二、油基钻井液的缺点1、油基钻井液的成本高。
2、钻屑的清除、油基钻井液排放这些都是和环境密切相关的。
3、油基钻井液对循环系统的橡胶部分有一定的损害。
4、油基钻井液中挥发出的蒸汽闪点较低，造成火灾隐患。
油基钻井液体系介绍
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油基钻井液基础
油包水钻井液的组成 以水为分散相（内相），油为连续相 （外相），并添加乳化剂、亲油性胶体及
其它处理剂和加重材料所形成的稳定的乳
状液，常用符号W/O表示。
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油基钻井液基础
（1）油相
又称基油或基液，目前普遍使用的基油为白油 要求： 闪点及燃点分别在82℃及93℃以上； 白油苯胺点在60℃以上； 粘度不易过高，便于对流变性进行调控；
泥浆塘沽基地系列培训教材 油基钻井液体系介绍
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目
油基钻井液基础
录
PDF-MOMSM钻井液体系
HTHP-MOMSM钻井液体系
PDF-SBMSM钻井液体系
PDF-SBMⅡSM钻井液体系
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油基钻井液基础
Oil Base Mud Basic Class
油包水钻井液的性能参数
电稳定性（ES）
ES高低代表油基钻井液的乳化稳定性状况
加重钻井液要求ES>400伏
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油基钻井液基础
油包水钻井液的性能参数
滤失量（FL）
不但可检查油相损失程度 还可判断乳状液乳化的好坏
滤液中不能含水
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提高了油基钻井液的动携静悬能力
泥浆中心产品：
提切剂：PF-MOHSV
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油基钻井液基础
加重材料
常用的有铁矿粉、重晶石和石灰石等
油基钻井液介绍及应用
油基钻井液一、油基钻井液发展概述1、定义及类型➢油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。
➢两种油基钻井液——全油基钻井液和油包水乳化钻井液。
在全油基钻井液中，水是无用的组分，其含水量不应超过10%；而在油包水钻井液中，水作为必要组分均匀地分散在柴油中，其含水量一般为10~60%。
2、油基钻井液的优缺点➢与水基钻井液相比较，油基钻井液具有能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度较小等多种优点。
➢目前已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要手段，并且还可广泛地用作解卡液、射孔完井液、修井液和取心液等。
➢油基钻井液的配制成本比水基钻井液高得多，使用时往往会对井场附近的生态环境造成严重影响。
➢为了提高钻速，从20世纪70年代中期开始，较广泛地使用了低胶质油包水乳化钻井液。
➢为保护环境，适应海洋钻探的需要，从80年代初开始，又逐步推广使用了以矿物油作为基油的低毒油包水乳化钻井液。
3、油基钻井液的发展阶段二、油基钻井液的组成1、基油(BaseOil)油包水乳化钻井液是以水滴为分散相，油为连续相，并添加适量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定的乳状液体系。
•在油包水乳化钻井液中用作连续相的油称为基油，目前普遍使用的基油为柴油(我国常使用零号柴油)和各种低毒矿物油。
•为确保安全，其闪点和燃点应分别在82℃和93℃以上。
•由于柴油中所含的芳烃对钻井设备的橡胶部件有较强的腐蚀作用，因此芳烃含量不宜过高，一般要求柴油的苯胺点在60℃以上。
苯胺点是指等体积的油和苯胺相互溶解时的最低温度。
苯胺点越高，表明油中烷烃含量越高，芳烃含量越低。
•为了有利于对流变性的控制和调整，其粘度不宜过高。
各种基油的物理性质注：Mentor26、Mentor28、Escaid110、LVT和BP8313均为常用矿物油的代号。
2、水相(WaterPhase)：•淡水、盐水或海水均可用作油基钻井液的水相。
塔里木常用钻井液体系简介
塔里木常用钻井液体系简介塔里木常用的钻井液体系主要以水基钻井液体系为主，油基钻井液只在少数几口井使用，一是为开发而进行的油基钻井液取心做业，二是用来解决极为严重的井下复杂情况，总的归纳起来大致有以下几种：不分散聚合物体系，分散型聚合物体系（即塔里木聚合物磺化体系），钾基（抑制性）钻井液体系，饱和盐水钻井液体系，正电胶钻井液体系，油基钻井液体系，”三低”正电胶钻井液体系。
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经过具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物处理的水基钻井液。
塔里木使用的不分散聚合物钻井液体系大致有三种；既多元聚合物体系，复合离子型聚合物体系，阳离子聚合物体系。
塔里木不分散聚合物钻井液体系特点：（1）具有很强的抑制性。
通过使用足量的高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被钻削，在钻削表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻削分散，使所钻出来的钻削基本保持原状而不分散，以利于地面固控清除，从而实现低密度，低固相，提高钻速。
（2）具有较强的悬砂，携砂功能。
通过控制适当的板土含量，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂，携砂功能，满足井眼净化需求。
（3）通过使用磺化沥青，超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能够获得良好得泥饼质量。
（4）该体系以其良好的剪切稀释特性使得钻头水眼小，环空粘度大，有利于喷射钻井，能使钻头水马力充分发挥，钻速提高。
（5）低密度。
低固相有利于实现近平衡钻井，（6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对地层所含粘土矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。
2.配方(1).多元聚合物体系（2）.复合离子型聚合物体系材料名称加量材料名称加量扳土4% 扳土4%KPAM PMNK 80A51任意两种0.6-1% FA-3670.4-0.6%HPAN 0.15% XY-270.15% MAN101 0..1% JT-8880.2-0.3SAS 5.0% SAS5.0QS-2 2.0% QS-22.0%RH-3D 0.4-0.6% RH-40.3-0.5%RH-4 0.3-0.5% RH-3D0.4-0.6 %（3）阳离子聚合物体系材料名称加量扳土4%SP-2 0.3-0.4%CSW-1 0.1%JT-888 0.2-0.3%SAS 5.0%QS-2 2.0%RH-3 0.4-0.6%RH-4 0.3-0.5%3.技术关键（1）加大包被剂用量（171/2“井眼平均约3.5千克/米，121/4”井眼3.0千克/米），采用2种以上包被挤复配以达互补增效作用，突出强包被，抑制钻削分散，防止钻削粘聚，包被剂以胶液形式细水长流补充到井浆中。
第七章油基钻井液
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第三节
低毒油包水乳化钻井液
矿物油钻井液与常规油包水乳化钻井液无本质上
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3.乳化剂
乳化剂的作用机理是：（1）在油／水界面形成具
有一定强度的吸附膜；(2）降低油水界面张力；(3）
增加外相粘度。阻止分散相液滴聚并变大，使乳状液 保持稳定。吸附膜的强度最重要，是决定乳状液能否 保持稳定。
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油包水乳化钻井液中，常用的乳化剂有：
第七章
本章主要掌握：
油基钻井液
1. 油基钻井液的基本特点 2. 油包水乳化钻井液的组成和性能调节 3.平衡活度油包水乳化钻井液
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油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。油基钻 井液抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和 对油气层损害程度较小，成为钻高难度的高温深井、大 斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要手段，可广 泛地用做解卡液、射孔完井液、修井液和取心液等。 目前全油基钻井液较少使用，通常所说的油基钻井 液主要指以柴油或低毒矿物油（白油）为连续相的油包 水乳化钻井液。
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(1)油基钻井液中各组分对流变性的影响
随着有机土、重晶石、含水量和乳化剂的逐渐增
加，钻井液的表观粘度依次增大，有机土和氧化沥青等 亲油胶体、加重材料以及水滴在油相中的高度分散是塑 性粘度增大的主要原因。有机土颗粒和微细水滴之间的 相互作用使油包水乳化钻井液有较高的动切力和凝胶强 度。油包水乳化钻井液动切力的大小取决于体系中有机 土颗粒的水滴的浓度（含量和分散度），以及它们之间
全油基钻井液沉降性研究与应用
全油基钻井液沉降性研究与应用摘要：针对全油基钻井液静止时间长，容易出现沉降，影响井下作业安全的问题，研制了一种油基钻井液，它具有良好的流变性、电稳定性和悬浮性，并在HZ21-1-18井成功应用。
应用结果表明，全油基钻井液配方能适应现场钻井和测试9天的要求，有效地保护油气层和保证了作业安全。
关键词：全油基钻井液；沉降性；现场应用1全油基钻井液体系特点简介根据不同的地质特点、储层的保护及井身结构，并考虑到现场施工及维护等方面的综合因素，我公司开发出新型全油基钻井液体系，从而达到满足于各种复杂情况下对钻井液的要求。
良好的温度稳定性；良好的流变性稳定性；高的动塑比；高的电稳定性；良好的抗侵污效果；处理剂加量低；良好的剪切稀释效果。
全油基钻井液体系具有非常好的适应性，不同的密度条件下，通过改变处理剂的加量，能够获得性能优异的全油基钻井液体系。
全油基钻井液体系40～180℃温度下具有较好的适应性，密度范围可以达到0.92～2.30g/cm3，并通过调整处理剂的加量获得优异的性能，是一套新型优异的全油基钻井液体系；该体系具有动塑比和电稳定性高，高温高压失水小，处理剂加量低，适用性广等特点。
2处理剂及作用（1）5#白油：油基钻井液基液，作为连续相；（2）HIEMUL主乳化剂：油基钻井液乳化剂，形成油包水乳液；功能：a、可形成稳定的油包水乳状液；b、可降低滤失速率；c、提高油基钻井液的热稳定性；（3）HICOAT辅乳化剂：辅助乳液稳定，与HIEMUL主乳化剂配套使用；功能：a、提高油水乳化钻井液的油湿性；b、提高体系电稳定性：c、改变乳化钻井液流变参数；（4）HIRHEO-A 提切剂：提高和调节油基钻井液的粘度；功能：a、可对任何油基钻井液增粘；b、改善钻进与完井过程中的井眼清洁性；加强油基封隔液和管内填充液内部网架结构，防止加重材料沉降。
（5）JHS增粘剂：提高和调节油基钻井液的粘度；功能：a、提高乳化钻井液和纯油基钻井液悬浮能力；b、抑制斜井和大位移井段的固相沉降；c、调整油基泥浆性能以便储存。
6-钻井液体系
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石膏钻井液推荐配方及性能
材料 土 纯碱 磺化栲胶 FCLS 石膏 加量 80-130 4-6.5 12-18 12-20 项目 密度 漏斗黏度 静切力 API滤失量 HTHP滤失量 指标 1.15-1.20 25-30 0-5.0 5-8 小于20
第六章
钻井液体系
水基钻井液体系
钻井液体系 油基钻井液体系
气体钻井液体系 组成、性能、调配、适应性
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第一节
水基钻井液
水基钻井液
水基分散型钻井液 水基抑制性钻井液
……
2
第一节
水基分散型钻井液
1. 造浆率等概念
2. 土量、水量计算
3. 盐、钙污染规律及处理
4. 钻井液性能调节
3
1. 水基分散型钻井液的组成和特点
盐污染及其处理 污染曲线
Vf
高固相 失水
低固相
NaCl（g/100ml） 26
污染规律
NaCl↗→PH ↘
NaCl ↗→ Vf ↗ 、 ↗→ ↘ → C（低固相 ）
3%为分界线
3%前，Vf 增加小， ↗ 3%后，Vf ↗ ， ↘ → C（低固相）
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盐侵处理
原则：抗盐护胶剂、拆结构、换土---转换为盐水钻井液。 抗盐护胶剂：加入抗盐能力强的有机护胶剂。 如：CMC 拆 结 构：加入抗盐稀释剂。如：FCLS
换 土：换抗盐土。
如：海泡石、凹凸棒石。
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CO2污染: 来源：地层 危害：影响钻井液的流变性能. 动切力 处理：适量氢氧化钙 钙离子50-75 mg/l
油基钻井液体系介绍
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PDF-MOM油基泥浆现场作业
顶替隔离液
准备8方稠塞作为隔离液； 用海水钻穿水泥塞后，先替入4方隔离液＋海水20方＋4方隔 离液，紧跟油基泥浆，在顶替过程中高速不停泵； 待第一个稠塞返出可直接排放，同时可以携带出大部分水泥 塞钻屑，减少跑浆现象； 第二个稠塞返出时进计量罐进行回收；
碱度调节剂：PF-MOALK
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油基钻井液基础
（6）亲油性胶体
习惯上将有机土、氧化沥青以及亲油性褐煤等分 散在油包水钻井液中的固相处理剂统称为亲油胶 体。
主要作用就是增稠和降滤失，其中使用最普遍的 是有机土和氧化沥青。
泥浆中心产品： 有机土：PF-MOGEL
温度、压力对油基钻井液流变性影响
温度升高，粘度下降；压力上升，粘度上升 温度越高，压力对流变性影响程度越小 压力引起的流变性增幅大于温度引起的降幅，故在实
际钻井中，同一油包水钻井液在井底的流变性都比地 面高，若为加重钻井液，还会高得更多
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PDF-MOM 钻井液体系
PDF-MOM Oil Base Drilling Fluid
SM
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PDF-MOM油基泥浆的组成
主要是针对渤海油田使用的，其配方由下列具有良好抗温稳定性的配
套处理剂组成： 油相 PF-MO
水相
乳化剂 降失水剂
CaCl2水溶液
PF-MOEMUL、PF-MOCOAT PF-MOTEX
25－35 kg/m3 5－15 kg/m3 5－15 kg/m3 30－50 kg/m3
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油基钻井液基础
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水滴大小及其分布
80/20乳状液 的放大图
80/20乳化不良
➢分散液滴越小，体系分布均匀，稳定性好 ➢分散相增多，可变形粒子增多
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油基钻井液基础
Oil Base Mud Basic Class
➢闪点及燃点分别在82℃及93℃以上； ➢白油苯胺点在60℃以上； ➢粘度不易过高，便于对流变性进行调控；
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油基钻井液基础
（2）水相
淡水、海水或盐水均可作为水相
➢ 有效控制水相活度，消除泥、页岩水化膨胀，保证井壁稳定 ➢ 有的盐类可降低水相的表面张力，对乳状液起稳定作用 ➢ 增加抗地下水或盐类的污染能力 ➢ 可提高乳状液密度
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油基钻井液基础
（3）乳化剂
乳化剂是乳状液能否稳定的成具有一定强度的吸附膜，阻止液滴碰撞时发生聚
并而使乳状液稳定
➢ 降低油水界面张力，使得体系稳定 ➢ 增加外相粘度，增加液滴发生碰撞阻力
泥浆中心产品： 主乳化剂：PF-MOEUAL
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油基钻井液基础
油基钻井液发展阶段及特点
4）油包水乳化钻井液，1950年前后开始使用；成分及特点：柴油、 水、乳化剂及润湿剂，少量亲油性胶体作降滤失剂；优点：可保 持低粘，控制活度防塌，抗酸性气体及抗污染能力强；存在问题： 成本较高，钻速低，配制条件严格，劳动条件差。
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油基钻井液基础
（5）碱度调节剂
作用
➢ 提供Ca2+有利于二元金属皂的生成，从而可保证所添加的乳化剂 充分发挥其效能
➢ 维持整个油基钻井液体系的PH值处于碱性以利于防止钻具腐蚀 ➢ 可有效防止地层中CO2和H2S等酸性气体对钻井液的污染
泥浆中心产品： 碱度调节剂：PF-MOALK
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油基钻井液基础
(4)润湿剂
重要性：
➢ 大多数天然矿物是亲水的，加重材料和钻屑趋向于与 水相聚结，引起高粘与沉降，从而造成体系不稳定
➢ 油基钻井液切力一般较低，如果加重材料和钻屑维持 其亲水性，则其悬浮性成问题
泥浆中心产品：
润湿剂：PF-MOWET
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油基钻井液基础
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油基钻井液基础
油包水钻井液的组成
以水为分散相（内相），油为连续相 （外相），并添加乳化剂、亲油性胶体及 其它处理剂和加重材料所形成的稳定的乳 状液，常用符号W/O表示。
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油基钻井液基础
（1）油相
又称基油或基液，目前普遍使用的基油为白油 要求：
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油基钻井液基础－特点
❖成本较高 ❖技术难度较大 ❖环保及地质录井有一定影响 ❖工作环境差 ❖钻速低（被渤海的实践否定）
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油基钻井液基础
油基钻井液发展阶段及特点
1）原油钻井液完井液，1920年开始使用；成分及特点：原油，100 ℃以内浅井使用；优点：防塌，保护油气层，密度低，配制成本 低；存在问题：无切力或切力很低，不利于加重，滤失量高，粘 度变化大，若遭水侵，会损害储层，存在易挥发馏份，闪点低， 易着火。
5）低胶质油包水钻井液，1975年开始使用；成分及特点：柴油、 亲油性胶体、水、乳化剂及润湿剂；优点：可明显提高钻速，降 低钻井总成本；存在问题：由于放宽滤失量，对一些地层不适应， 如松散地层垮塌。
6）低毒油包水钻井液，1980年前后开始使用；成分及特点：矿物 油、亲油性胶体、水、乳化剂及润湿剂；优点：具有油基钻井液 的各种优点，同时能有效防止环境污染，适合于海洋钻探；存在 问题：同以上油基钻井液。
辅乳化剂：PF-MOCOAT
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油基钻井液基础
关于乳化剂有关问题
定向楔理论 HLB值
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油基钻井液基础
定向楔理论
• 胶体化学中将乳化剂分子的空间构型决定乳状液类型 的原理称之为定向楔理论
• 乳化剂的空间构型主要是指分子极性基团和非极性基 团截面积的大小。
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油基钻井液基础
油基钻井液概念： 以油为连续相的钻井液体系 分类： 1）原油钻井液 2）油包水乳化钻井液（反相乳化钻井液，逆乳化 钻井液，简称油包水钻井液） 3）全油钻井液
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油基钻井液基础－特点
❖特强的抑制性 ❖很高的耐温能力 ❖很强的抗污染能力 ❖极好的储层保护特性 ❖特佳的润滑性能 ❖很好的抗腐蚀性 ❖维护相对简单
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亲水亲油平衡值——HLB
石蜡完全没有亲水性，HLB=0；完全是亲水基的聚乙二醇HLB=20，所以 非离子型表面活性剂的HLB介于0～20之间
HLB范围
应用
1.5-3.0
消泡
3.0-6.0
W/O型
7.0-9.0
润湿、渗透
8.0-18.0
O/W型
13.0-15.0
净洗
15.0-18.0
增溶
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2）改进型原油钻井液完井液，1935年开始使用；成分及特点：原油、 水及乳化剂，100 ℃以内使用；优点：性能有所改进，密度可调， 成本略有增加；存在问题：同上。
3）油基钻井液，1939年前后开始使用；成分及特点：柴油、沥青、 水、乳化剂及加重剂，使用温度200-250℃；优点：极好的深井钻 井液，高温下稳定，维护费较低，防塌、防腐、保护油气层，润 滑性好；存在问题：成本较高，配制条件严格，劳动条件差，易 发生火灾。