无固相钻井完井液
常用钻井液完井液技术
3、两性离子聚合物钻井液
基本组成：高分子量和低分子量两性离 子聚合物，有时配合加入阴离子聚合物
特点：利用聚合物中的阳离子基团增强 体系的抑制性，同时大量的阴离子、非 离子基团使体系保持稳定。两性离子聚 合物与各种处理剂具有很好的相容性。
典型配方：膨润土浆 + 0.10.3% FA-367 + 0.050.2 %XY-27 + 13% 磺化沥青类产 品
重材料； （2）1926年，开始使用膨润土作为悬浮剂；
第十二页
（3）1930年，研制出最早的泥浆处理剂 — 丹宁酸钠； （4）1931～1937年，研制出泥浆测量仪器； （5）1944～1945年，Na-CMC（钠羧甲基纤维素） 降 滤失剂； （6）1955年，FCLS（铁铬木质素磺酸盐）作为稀释 剂，开始应用于钻井液中； （7）从60年代开始，石灰钻井液、石膏钻井液和氯 化钙钻井液等粗分散体系开始广泛使用。
常用钻井液完井液技术
第一页
常用钻井液完井液技术
第一部分 钻井液完井液概述 第二部分 常用钻井液体系介绍 第三部分 钻井液常遇的污染及处理 第四部分 复杂情况预防及钻井液处理
第二页
第一部分 钻井液完井液概论
一、钻井液完井液的概念 二、钻井液的类型 三、钻井液的组成 四、钻井液常规性能 五、钻井液技术的发展概况
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三、钻井液的组成
水 ：淡水 海水 咸水 饱和盐水 土 ：主要使用钠基膨润土，特殊情况使用有机土和抗盐 土 化学处理剂：
无机盐:如Na2CO3、KCl、NaCl等 化学产品：高分子聚合物类、纤维素类、褐煤类、淀粉 类 加重材料：重晶石、石灰石、钛铁矿粉、液体加重剂 油 ：可增泥浆润滑性，降滤失量，在油基泥浆中作为连续相 气体：一般在气体钻井液中使用。
钻井液与完井液1
钻井液密度
– 平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受地层流 体的污染；
– 平衡地层压力，保持井壁稳定，防止井塌； – 实现近平衡钻井技术，减少压持效应，提高机械钻
速； – 合理选择打开油气层的钻井液密度，减少钻井液对 产层的伤害。 • 用比重秤测定。
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钻井液的含砂量
– 定义:钻井液中不能通过200目筛的固相的体 积占钻井液体积的百分数。一般要求小于0.5 ％。
主要解决问题： 快速钻井 保护油气层
典型技术： 不分散低固相钻井液 气体钻井 保护油气层的完井液 合成基钻井液 抗高温钻井液
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国内钻井液技术发展特点
• 同样经历了这些阶段，但滞后一定时间; • 水基体系的研究应用比油基体系多; • 深井水基钻井液、防塌钻井液、聚合物钻井液理论较成
熟； • 成功研制了一些钻井液处理剂，如FA367, XY27, SMP,
广义完井液 —— 一切与产层接触的流体（各种盐水、 聚合物溶液、钻井液、泡沫等）。
狭义完井液 —— 钻开油气层的钻井液（钻开液）。 (completion fluid)
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第二节、 钻井液的组成、类型及性能
1. 钻井液的组成 主要由水、粘土和添加剂组成的体系 分散介质+分散相+化学处理剂 连续相+不连续相 液相+固相+化学处理剂
用组分表示的配方为： 5%膨润土浆+1%处理剂
配方表示的特点： • 用W/V百分数表示组分。 • 不考虑处理剂的体积。
7
钻井液的组成示例
8
2. 钻井液的分类 分类方法多
通常根据分散介质分为四大类：
水基钻井液（Water-Base Drilling Fluids） 油基钻井液（Oil-Base Drilling Fluids） 气态钻井液（Gas-Base Drilling Fluids） 合成基钻井液(Synthetic-Base Drilling Fluids)
钻井液与完井液
一般分类
淡水 : NaCL 1%; Ca 2 120 mg / L 饱和 ) : NaCL 1%(W / V ) 盐水( 海水 石膏 / 石灰 钙处理( ) : Ca 2 120 mg / L 水基 CaCL2 低固相( PAM ) : S ( V固 ) 4% FA367 V浆 混油(Oil / Water ) : Oil 10 %
34
习题：1、9、10
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第二章、 粘土胶体化学基础
本章要求重点掌握内容：
1. 几种粘土矿物的晶体构造及其特点。
2. 粘土水化机理。 3. 扩散双电层理论和电解质对电动电势的影响。 4. 胶体体系的基本概念。 5. 聚结稳定性和沉降稳定性概念及其影响因素。
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学习本章的意义
• 粘土是配浆的基础材料 • 泥浆是粘土 水的溶胶 悬浮体
– 钻井液中活性粘土的数量。 – 水基钻井液都有一个合适的膨润土含量， MBT过高，钻井液的粘度、切力增大，泥饼 增厚，容易造成井下事故。 MBT过小，钻井液的粘度、切力急剧下降， 失水增大。
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钻井液不应具有的性能
• • • • • • • • 伤害钻井人员，损害或污染环境 对所设计的地层评估有不利的性能 对产层产生伤害 对钻井设备和管材造成较大腐蚀 Detrimental to the operators and environment. Detrimental to the formation evaluation . Cause any formation damage. Cause any corrosion of the drilling equipment and subsurface tubulars.
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姬塬油田罗平10井钻井(完井)液技术
⑥
２ １ ＳｉＴ ｃ． ｎｒ． ０ ２ ｃ ｅｈ Ｅ ｇｇ ．
姬 塬 油 田罗平 １ 钻 井 （ 井 ） 技术 ０井 完 液
赵 巍 巨满成 吴学升 林 勇 李 波
（ 低渗透 油气 田勘探开发 国家工程实验室 ， 长庆油 田油气工艺研究院 ， 西安 ７ ０ ２ ） １０ １
摘岩 、 灰 色 泥 岩 、 灰 色 细 砂 直 深 浅 岩 、 白色 中砂 岩 ； 安 组 为 深 灰 色 泥 岩 ， 色 泥 质 灰 延 灰 粉 砂岩 及 浅 灰 、 白色 细 砂 岩 夹 煤 层 ； 长 组 上 部 灰 延 地 层 为深 灰 色 泥 岩 、 灰 色 细砂 岩 、 色 泥 质 粉 砂 浅 灰 岩 互层 ； 中部 为 以灰 黑 色 泥 岩 、 砂 质 泥 岩 互 层 为 粉
缩径 ， 完钻 起钻 易 出现 阻卡现 象 。 ２２ 摩 阻控制 ． 由于 有 ３００ｍ 裸 眼钻 进 ， 大 井 斜 角斜 井 段 ３ 在 和水平 段 ， 具 与 井 壁 的 接触 面 积 大 ， 动 钻进 的 钻 滑
阻力大 ， 着 钻 井 液 密 度 的 上 升 ， 易 发 生 粘 吸 随 容
罗平 １ ０井是 姬塬 油田延长组长 ８油层的一 口水平井 ， 在施 工过 程 中易发 生井壁坍塌、 缩径等复杂情况。介绍分段钻
井液体 系， 上部井段采用 强抑制 无固相聚合物钻井液体 系， 以稳定井壁获得较快机械 钻速。斜 井段和水平段 采用低 固相 生物 聚合 物钻 井液体 系 ， 以携 带岩屑保持 井眼干净 ， 降低 摩 阻保 证井 下安全 ， 同时有利 于 油层 的保 护 ， 经水 力喷射压 裂获 得高产
有第 四系 黄土层 ， 白垩 系志 丹 统 ， 罗 系 安 定 组 ， 侏 直 罗组 ， 安组 ； 叠 系 延 长 组 。第 四系 黄 土层 ， 延 三 白垩 系为 棕红 色 、 棕 色 细 砂 岩 夹 薄 层 暗棕 色 泥 岩 ； 浅 安
保护储层钻井完井液技术
第五章钻井过程中的保护油气层技术重要性第一个工程环节油气层的损害具有叠加性主要内容钻井过程中造成油气层损害的原因保护油气层的钻井液技术保护油气层的钻井工艺技术保护油气层的固井技术1.钻井过程中造成油气层损害的原因钻开产层对近井壁地层的影响近井壁岩石应力变化、井壁岩石失稳，应力重新分布井眼形状、岩石物性、强度变化井筒液柱压力的影响钻井液：①平衡孔隙压力、循环钻屑；②抵消岩石侧向变形的作用；③作用于井底及周围岩石。
静液柱压力不能完全消除岩石的变形，使储层岩石力学性质产生变化，降低某些岩石的强度；密度过大，岩石被压裂，造成井漏。
孔隙压力大于液柱总压力，地层流体会涌入井筒，产生井涌，井喷事故液柱压力大于孔隙压力，流体和固相进入岩石孔隙，对产层造成污染。
岩石被压破，液体漏失。
1.钻井过程中造成油气层损害的原因钻井液与地层流体相互作用钻井液与地层流体接触，固/液相原始平衡破坏：化学组分不平衡：钻井液无法与原地层中流体化学性质配伍而产生化学变化，Ca++、M計+、Fe++、Fe+++等离子产生沉淀。
酸、碱物质对胶结物造成侵蚀，粘土脱落，堵塞孔道，产层出砂。
浓度不平衡：化学物质相互间的渗透，产生渗透压力，对岩石造成污染或伤害。
储层岩石性质的变化固、液两相物质进入产层：孔隙变形、孔隙度、渗透率、强度、产能下降两种液体间的化学反应结垢钻井液液相浸泡使胶结物破坏，强度降低，引起出砂。
（1）钻井过程中油气层损害的原因1）钻井液中分散相颗粒堵塞油气层①固相颗粒堵塞油气层（大小、含量、压差）②乳化液滴堵塞油气层（压差、润湿性）2）钻井液滤液与岩石不配伍水敏、盐敏、碱敏、润湿反转、表面吸附3）钻井液滤液与油气层流体不配伍无机盐沉淀、形成处理剂不溶物、水锁、乳化堵塞、细菌堵塞4）相渗透率变化（液相圈闭）5）负压差急剧变化（速敏、裂缝闭合、有机垢）（2）钻井过程中影响油气层损害的工程因素l）压差在一定压差下，钻井液中的滤液和固相会渗入地层内，造成固相堵塞和粘土水化和水膜厚度增加等许多问题。
钻井液完井液技术
度的甲酸盐体系，己研制出了甲酸钠钻井液、甲酸钾生
物聚合物体系，甲酸钾、甲酸钠混合盐水体系及甲酸钾、 乙酸钾聚合物体系等。现己在现场使用，并取得了另人 满意的结果。
我国西南石油学院从九七年初开始研究甲酸盐 体系，作了大量的工作，在室内初步证实了甲酸盐 体系的优点以后，有针对甲酸盐生产厂少，成本过 高这个主要问题,结合我国实际，开展深入研究，成 功地利用尾气一步法合成甲酸盐，是成本降下一半， 为国内外使用和推广甲酸盐扫
是六十年代到七十年代初使用的基本钻井液类型 ，我国从1952年开始用石灰处理泥浆并逐渐成熟。其 主体配方主要利用无机钙盐Ca(OH)2 或钠盐(NaCl)来 提高"井壁的稳定性"，另外再加上铁络木质素磺酸盐 (Fcls) 或煤碱剂(Nac)，羧甲基纤维素(CMC)及一些 表面活性剂等来维持钻井液的流变性能。
体系”以适应井下情况。
三、钻井液的组成
水 ：淡水 海水 咸水 饱和盐水 土 ：主要使用钠基膨润土，特殊情况使用有机土和抗 盐土 化学处理剂： 无机盐:如Na2CO3、KCl、NaCl等 化学产品：高分子聚合物类、纤维素 类、褐煤类、淀粉类 油 ：可增泥浆润滑性，降滤失量，在油基泥浆中作为 连续相 气体：一般在气体钻井液中使用。
了深井钻探的成功率。
3. 聚合物钻井液阶段
“聚合物钻井液”开始时叫“不分散低固相聚合
物钻井液”，是在70年代后期、80年代初期，为了
推广"喷射钻井技术"和"优选参数钻井技术"利用丙
烯酰胺有机聚合物作为钻井液的抑制剂而逐渐发展 形成的一种钻井液体系。
使用的聚合物从最初的非水解、部分水解聚丙烯酰胺开始， 发展到大、中、小分子量的复配，不同官能团(钙、钠、钾盐) 的衍生物或接枝共聚物以及扩大到乙烯基磺酸盐和带阳离子 官能团的聚合物等，这种聚合物体系是当时钻浅、中深井时 的最普遍使用的一种体系，达到90%以上。虽然这类产品对控 制含蒙脱石含量较高的地层有着较突出的抑制效果，但目前 还不能适应于深井的使用。特别对付硬脆性的地层，还必须 加入一些磺化物来改善泥饼质量降低高温高压失水量。
钻井液基础知识[管理资料]
钻井液基础知识钻井液的概念：钻井液是由粘土、水（或油）以及各种化学处理剂组成的一种溶胶悬浮体的混合体系。
粘土是具有可塑性的、软、有各种颜色的泥土。
一般是含水氧化铝的硅酸盐，由长石和其它硅酸盐分解而成，颗粒直径约在0.1-100μm之间，在水中有分散性，带电性、离子交换性，属于多级分散体系。
简单地说，钻井液是粘土分散在水中形成的溶胶悬浮体（颗粒直径小于2μm）为使钻井液满足钻井工艺要求，常加入各种化学处理剂及惰性物质来调节钻井液的性能，使钻井液“由稀变稠，由稠变稀”。
因此钻井液的性能变化受粘土、水和化学处理剂三方面因素的影响。
我国标准化委员会钻井液分委会将钻井液分为八种：1、淡水钻井液：由淡水、粘土和一般的降粘剂、降滤失剂配制而成。
2、钙处理钻井液；3、不分散低固相聚合物钻井液；4、盐水钻井液（包括海水及咸水钻井液）5、饱和盐水钻井液；6、钾基钻井液；7、油基钻井液；8、气体（包括一般气体及气泡）钻井液。
各类新型钻井液体系：正电胶（MMH）钻井液体系、聚合物-铵盐钻井液体系、两性离子聚合物钻井液体系、大小阳离子钻井液体系、水基无粘土相钻井液。
我国于1986年经钻井液标准化委员会研究决定，把钻井液材料分为16类：1、粘土类：主要用来配制原浆，亦有正反增加粘切、降低漏失量作用，常用的膨润土、抗盐土及有机土等；2、加重材料：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力，防塌防喷；3、降滤失剂：主要用来降低钻井液的漏失量，常用的有CMC、预先胶化淀粉，聚丙烯酸盐等；4、降粘剂：改善钻井液的流动特性，如粘度、切力，以增加可泵性，减少摩阻。
常用的有单宁、各种磷酸盐、褐煤制品、木质素磺酸盐等5、增粘剂：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，增加胶凝强度以形成高流阻。
常用的有CMC、高聚物、预先胶化淀粉等。
6、润滑剂：主要用来降低摩阻系数，减小扭矩，增加钻头的水马力以及防止粘卡。
常用的有某些油类、石墨、塑料小球及表面活性剂。
钻井液技术规范(正文)-终审稿
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。
为提高钻井液技术和管理水平，保障钻井工程的安全和质量，满足勘探开发需要，特制定本规范。
第二条本规范主要内容包括：钻井液设计，现场作业，油气储层保护，钻井液循环、固控和除气设备，泡沫钻井流体，井下复杂的预防和处理，钻井液废弃物处理与环境保护，钻井液原材料和处理剂的质量控制与管理，钻井液资料管理等。
第三条本规范适用于中国石油天然气集团公司所属相关单位的钻井液技术管理。
第二章钻井液设计第一节设计的主要依据和内容第四条钻井液设计是钻井工程设计的重要组成部分，主要依据包括但不限于以下几方面：1.以钻井地质设计、钻井工程设计及其它相关资料为基础，依据有关技术规范、规定和标准进行钻井液设计。
2. 钻井液设计应在分析影响钻探作业安全、质量和效益等因素的基础上，制定相应的钻井液技术措施。
主要有：地层岩性、地层应力、地层岩石理化性能、地层流体、地层压力剖面（孔隙压力、坍塌压力与破裂压力）、地温梯度等信息；储层保护要求；本区块或相邻区块已完成井的井下复杂情况和钻井液应用情况；地质目的和钻井工程对钻井液作业的要求；适用的钻井液新技术、新工艺；国家和施工地区有关环保方面的规定和要求。
第五条钻井液设计内容主要包括：邻井复杂情况分析与本井复杂情况预测；分段钻井液类型及主要性能参数；分段钻井液基本配方、钻井液消耗量预测、配制与维护处理；储层保护对钻井液的要求；固控设备配置与使用要求；钻井液仪器、设备配置要求；分段钻井液材料计划及成本预测；井场应急材料和压井液储备要求；井下复杂情况的预防和处理；钻井液HSE管理要求。
第二节钻井液体系选择第六条钻井液体系选择应遵循以下原则：满足地质目的和钻井工程需要；具有较好的储层保护效果；具有较好的经济性；低毒低腐蚀性。
第七条不同地层钻井液类型选择1. 在表层钻进时，宜选用较高粘度和切力的钻井液。
钻井液体系介绍
PEM钻井液
国内领先近10年的环境可接受的水基防塌钻井 液体系（简称PEM泥浆体系，Protecting Environment Mud） - 满足钻井作业要求 - 满足环境保护的要求 - 满足保护油气层的要求 - 节约钻井整体成本 - 提高泥浆服务质量
PEM钻井液
应用范围： 用于中下部井眼段、强水敏性复杂地层、大斜度大位 移井，环境敏感地区作业井的作业。 基本配方（kg/m3） 预水化膨润土 烧碱 PAC-HV XC PF-JLX KCl 2040 23 35 12 3050 3050 纯碱 PF-FLO PF-PLUS PF-TEX PF-LPF 12 510 35 510 515
海水膨润土浆钻井液
常见性能： FV：30-40 s YP/PV〉2
维护处理： 用海水钻进，膨润土稠泥浆塞洗井携砂； 维持稠泥浆的YP(Pa)等于或大于PV(mPa.s)； 预水化膨润土浆配好以后，在泵入前加入石灰来提 高泥浆的粘度和切力，加入石灰后停止循环和搅动 以保持絮凝状态。
海水聚合物浆钻井液
分散体系
由水、配浆膨润土和各种对粘土、钻屑起分散作用的处理剂（简称为分散剂） 配制而成的水基钻井液称为分散钻井液。为了与钙处理钻井液区别，有时又 称为细分散钻井液。 在较深井段，需要泥浆密度较高或井眼条件可能比较复杂时，泥浆通常需要 分散，典型的分散剂有木质素磺酸盐、褐煤或单宁。它们是有效的反絮凝剂 和降滤失剂。经常使用一些含钾化学品可提高页岩稳定性。添加专门的化学 品调节或保持特定的泥浆性能。
钻井液体系分类
低固相钻井液体系
该体系的固相体积含量和类型受到控制，总的固相体积含量不能超过 610%。粘土固相体积含量不超过3%并要求钻井固相和膨润土的比 例小于2:1。该体系是不分散体系，通常使用结合添加剂作增粘剂和膨 润土增效剂。该体系的一个最显著优点是能大大提高钻井速度。
钻井与完井液(第10讲)
成稳定的冲洗液。
六、完井液 完井液：钻开石油、天然气层使用的冲洗液 封闭液：完井后长期存留在套管和油管之间的液体 油气井完井的目的：最大限度地沟通地层间的通道，从而确保油气 井获得最大的生产率。
油气层的损害：固体物堵塞；液体性质改变；岩石性质改变。
二、泡沫泥浆
三、高温泥浆 （一）高温对泥浆性能的影响
1、高温对粘土的影响： （1）促使粘土分散； （2）使粘土钝化。
2、高温对泥浆处理剂的影响 （1）高温降解作用；（2）高温交联作用。 3、高温引起的可恢复的影响 （1）高温解吸作用。 （2）高温去水化作用。 （3）高温降粘作用。 温度高于200度以上，主要用海泡土。
四、无固相冲洗液
不用粘土,仅加入化学处理剂：无机盐+高聚物
•
携带和悬浮岩屑的能力强
与
清
薄吸附膜,具有一定护壁能力
水
比
润滑减阻性能好
•
比重低
与
泥
粘度可调
浆
比
流动性好
一、无粘土冲洗液的特点
1、比重小
静液柱压力低
孔底压差小
利于提高钻速
2、失水量较泥浆大；
3、粘度和流变特性可调； 4、对机械及钻具磨损小，在钻杆内不易形成泥皮； 5、有较好的紊流减阻和润滑性能，可降低输送压力； 6、大量有机高聚物与不同无机盐配合，可有效抑制 地层和岩屑的膨胀和分散。
完井液对油气层的损害表现： 1. 钻井液滤液侵入对油气层的损害 2. 钻井液中固体颗粒侵入对油气层的损害 3. 钻井液与生产层接触时间的影响 4. 泥浆柱与地层间的压差对生产层的影响
一定尽量维持平衡压力钻井，以减少对地层的损害。
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无固相清洁盐水完井液
特点：
1， 消除固相对储层的污染，工作液中完全不含固相，既能满足保护油层，又能满足作业施
工要求。
2， 用过滤的方法保证盐水的清洁程度。
3， 用不同种类的无机盐，不同浓度和配比调整完井液的密度以满足井下需要。
4， 用体系的高矿化度和各种离子的组合实现体系对水敏矿物的强抑制性，以控制储层的水
敏性损害。
5， 用对储层无损害（或损害低）的聚合物提高完井液的粘度和降失水。
6， 通过添加表面活性剂和防腐剂，满足防腐等要求。