钻井液对钻井速度的影响分析
钻井液技术介绍
6．钾基聚合物钻井液 钾基聚合物钻井液是一类以各种聚合物的钾（或铵、钙）盐和KCI为主处理剂的防塌钻井液。在各种常见无机盐中，以KCI抑制粘土水化分散的效果为最好；而聚合物处理剂的存在使该类钻井液具有聚合物钻井液的各种优良特性。因此，在钻遇泥页岩地层时，使用它可以取得比较理想的防塌效果。
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8．合成基钻井液 合成基钻井液是以合成的有机化合物作为连续相，盐水作为分散相，并含有乳化剂、降滤失剂、流型改进剂的一类新型钻井液。由于使用无毒并且能够生物降解的非水溶性有机物取代了油基钻井液中通常使用的柴油，因此这类钻井液既保持了油基钻井液的各种优良特性，同时又能大大减轻钻井液排放时对环境造成的不良影响，尤其适用于海上钻井。
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1．分散钻井液 分散钻井液是指用淡水、膨润土和各种对粘土与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。其主要特点是： （1）可容纳较多的固相，较适于配制高密度钻井液。 （2）容易在井壁上形成较致密的泥饼，故其滤失量一般较低。 （3）某些分散钻井液，如以磺化栲胶、磺化褐煤和磺化酚醛树脂作为主处理剂的三磺钻井液具有较强的抗温能力，适于在深井和超深井中使用。缺点：除抑制性和抗污染能力较差外，还因体系中固相含量高，对提高钻速和保护油气层均有不利的影响。
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1．合成聚合物类处理剂 合成聚合物主要用作钻井液降滤失剂、降粘剂、页岩抑制剂等。 2．天然改性高分子类处理剂 改性天然材料来源丰富，价格低廉，在石油工业中有广泛的用途。可生物降解的天然大分子如淀粉纤维素作为主链结构可赋予材料以生物降解特性，使材料具有环保功能。 3．利用工业废料制备的钻井液处理剂 利用工业下脚料制备钻井液处理剂技术性较强，油田化学工作者在这方面进行了一些研究工作。
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（二）国内外钻井液处理剂开发应用 一、国外发展情况 二、国内发展情况
钻井工程中影响机械钻速的因素分析及应对措施
248近年来，随着全球经济的快速发展，各个国家争先发展石油、天然气等资源，石油企业在国家经济发展中占据着重要地位。
在油气的勘探过程中，钻井是油气勘探的重要环节，但钻井工程危险系数高、难度大，而且机械钻速直接影响着钻井工程的进度。
为了获得很多的经济效益，减少在钻井过程中出现问题，必须对影响机械钻速的因素进行研究、分析，找出合理的解决措施，才能促进经济的增长，才能加快钻井工程的进度，按时完成任务。
因此，本文对分析钻井工程中影响机械钻速的因素是很有必要的。
1 影响机械钻速的因素1.1 地层构造的影响目前，在石油资源的勘探过程中，地质条件对钻井工程机械钻速的影响是非常大的，石油资源是一种不可再生资源，是在漫长的历史进程中形成的，是在地层的岩石底下形成的。
所以，岩石的坚硬程度对机械钻速有很大影响。
一方面，如果油田是深层油田的话，地层岩石较厚而且坚硬，开采难度相对较大，影响机械钻速，影响整个钻井工程的进度。
例如，塔里木油田的地质层较厚，油田埋藏较深，多为山地环境，给钻井工程造成很大的困难，严重影响了机械钻速的进程，而且在钻井的过程中井漏、卡钻的现象时常发展。
另一方面，对于埋藏较浅的油田，经过长时间的开采，油田容易出现亏空现象，也容易造成卡钻、井漏现象，影响机械钻速的发展，给钻井工程造成很大难度。
所以，地层构造对钻井工程机械钻速的影响是非常大的，在油气勘探的过程中必须引起相关人员的重视，以致发生不必要的后果，造成人员的伤亡，影响企业的发展。
1.2 钻井液的影响众所周知，大功率的机械在做功的时候会有润滑油，起到保护机器，减少摩擦，帮助冷却的作用，在油气勘探钻井过程中也不例外。
目前，在钻井过程中用到的钻井液主要有润滑性、流变性等因素，旨在提高钻井过程中机械钻速，提高效率，增加产量。
钻井液中所含的因素对机械钻速的影响非常大，例如，钻井液中固相含量越高，机械钻速就会越低，反之亦然。
所以，在钻井的时候，一定要掌握好钻井液中各成分的含量，以免对机械钻速产生影响。
钻井简答
1地层沉积欠压实产生异常高压机理答：沉积物的压实是由于上覆沉积层的重力引起。
当沉积的速度较慢时，沉积层内的岩石颗粒有足够的时间重新紧密排列，并使孔隙减小，孔隙中的流体被挤出。
若地质环境是开放的，被挤出的流体就沿着阻力大小的方向或沿着低压高渗透的方向流动，建立起正常的静液压力环境。
这种正常沉积压实的地层，随着地层埋藏深度的增加，岩石密度增大，孔隙度变小。
在沉积的过程中，建立正常静液压力环境的条件受到影响，如沉积速度过快，岩石颗粒没有足够的时间去排列，孔隙内流体排出受到限制，基岩无法增加它的颗粒与颗粒间的压力。
随着上覆岩层继续沉积，负荷增加，孔隙中的流体必然开始部分地支撑本来应由岩石颗粒来支撑那部分上覆岩层压力，从而导致异常高压。
异常压力的形成，还需一个密封结构。
最常见的密封结构是一个低渗透的岩层，如纯净的页岩层段。
该封闭结构降低了正常流体的散逸，从而导致欠压实和异常的流体压力。
2、地层流体侵入井眼的征兆有哪些？答：1）钻时加快；2）钻井液池液面升高；3）钻井液返出流量增加；4）返出钻井液温度升高；5）返出钻井液密度变低；6）返出钻井液电导率变低；7）返出钻井液粘度变化；8）循环压力下降；9）地面油气显示；10）大钩负荷增大3.请简述钻柱的作用？答：钻柱的作用有以下几个方面：1)为钻井液由井口流向钻头提供通道2)给钻头施加适当压力（钻压），使钻头的工作刃不断吃入岩石；3)把地面动力（扭矩等）传递给钻头，使钻头不断旋转破损岩石；4)起下钻头；5)根据钻柱的长度计算井深；6)通过钻柱可以观察和了解钻头的工作情况、井眼状况及地层等；7)进行取心、挤水泥、打捞井下落物、处理井下事故等特殊作业；8)对地层流体及压力状况进行测试及评价，即钻杆测试，又称中途测试。
4.弯接头造斜原理弯接头，这种结构一方面使钻头倾斜，造成对井底的不对称切削，从而改变井眼的方向；另一方面井壁迫使弯曲部分伸直，使钻头受到钻柱的弹性力的作用，从而产生侧向切削，改变井眼方向；5、提高钻头水力参数的途径有：A 提高泵压和泵功率B降低循环系统压耗系数C 增大钻头压降系数D 优选排量6.简述钻铤在钻井过程中的所起的主要作用.答:钻铤处在钻柱的最下部,是下部钻具组合的主要组成部分.钻铤在钻井过程中的所起的主要作用有以下几个方面:1)给钻头施加压力;2)保证压缩条件下的必要强度;3)减轻钻头的振动.摆动和跳动等,使钻头工作平稳;4)控制井斜.7.何谓钻柱的中性点?为什么要保证中性点落在钻铤上?答案:在正常钻进过程中,下放钻柱,把部分钻柱的重力加到钻头上作为钻压,钻压使得钻柱的轴向拉力都减小相应的数值,而且使钻柱的下部受压缩应力的作用.钻柱任意截面上的轴向拉力为Fw=KB(qpLp+qcLc)-WFw--钻进(有钻压)钻柱任意截面上的轴向拉力,KN;W--钻压.KN由上式可以知，作用于钻柱某一截面的轴向拉力等于该截面以下的钻柱浮重减去钻压；上部钻柱受拉力作用，在井口处最大，向下逐渐减小。
关于对钻井提速新技术的研究与探讨
关于对钻井提速新技术的研究与探讨随着油气资源的日益稀缺，以及国内外油气开采活动的日益增多，钻井速度的提高对于保证油气开采效益、提升钻井效率具有极为重要的意义。
钻井提速新技术的研究与探讨成为了当今石油工程领域的热点问题之一。
钻井速度的提高可以通过钻头的优化设计实现。
传统的钻头设计存在一些局限性，如容易产生振动、摩擦阻力大等问题。
基于这些问题，研究人员开始开发新型的钻头设计，例如 PDC（聚晶金刚石）钻头、超硬合金钻头等。
这些新型钻头具有优异的耐磨性和抗破裂性能，能够在特殊的地质条件下实现高速钻井。
还有一些钻井辅助工具的设计也可以通过提高钻井效率来实现钻井提速，如高效的齿轮驱动系统、换能器和聚合物润滑剂等。
优化钻井液的配方和性能也是提高钻井速度的关键。
钻井液是一种重要的工作液体，它不仅起到冷却钻头和清洗井眼的作用，还能稳定井壁、控制井眼压力等。
通过研究优化钻井液的配方，可以减少钻井过程中的摩擦阻力、提高钻井的安全性和稳定性，从而实现钻井的提速。
添加特定的添加剂可以降低钻井液的粘度，减少钻井削屑的产生，提高钻井效率。
还可以通过研究钻井液的输运市场分析及操作优化，来降低钻井液的成本，提高钻井速度。
通过优化钻井参数和钻井工艺也可以实现钻井的提速。
钻井参数包括钻速、钻压、钻转速、泥浆流量等。
合理地调整这些参数可以降低钻井的耗时和成本，提高钻井速度。
可以通过适应性控制系统对钻井参数进行实时监测和调整，以实现最佳的钻井效果。
优化钻井工艺也是提高钻井速度的关键。
通过合理选择钻井工序、减少钻井次数、提高钻井装备的使用率等，都可以在一定程度上提高钻井速度。
研究与探讨钻井提速新技术对于提高钻井效率、降低钻井成本具有重要意义。
通过钻头的优化设计、钻井液的配方与性能优化以及钻井参数和钻井工艺的优化，可以实现钻井速度的显著提高。
未来，应继续深入研究新技术，不断创新和完善钻井工艺，以满足不断增长的油气开采需求。
钻井液基本知识
钻井液基本知识钻井液就是用于钻井的流体,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,其单位就是克/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,钻井液密度的作用就是通过钻井液柱对井底与井壁产生压力,以平衡地层中油、气压力与岩石侧压力、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,与稳定井壁,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、钻井液粘度1、钻井液的粘度概念:钻井液粘度就是指钻井液流动时,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,钻井液粘度可用漏斗粘度计与旋转粘度计进行测定,由于测定的方法不同,有不同的粘度值,现场常采用漏斗粘度计测量钻井液的粘度,单位就是秒。
钻井液参数测定及维护
流变参数的调整
1、调整粘度的方法 （1）条件。当井壁出现垮塌或沉砂过 多，造成起钻遇卡、下钻不到底，井下有 较多的堆积物时，要考虑适当地提高粘度； 堵漏有时也要提高粘度。 钻进泥页岩层；配加重钻井液；钻井 液受可溶性盐类的侵污会使钻井液粘度、 切力上升，导致钻井液流动性变差，洗井 效果差，钻头易泥包，影响钻速，需要降 粘度。
3．动切力
• 钻井液的动切应力反映的是钻井液在层流
时，粘土颗粒之间及高聚物分子之间相互
作用力的大小，即钻井液内部形成的网状 结构能力的强弱。用YP或者τ 0表示，单位 是Pa（帕）。
4．表观粘度
• 钻井液的表观粘度又称有效粘度或视粘度，
是钻井液在某一速度梯度下，剪切应力与
速度梯度的比值，用AV表示，单位是 mPa·S（毫帕·秒）。
• 测定方法
• 参数计算
1 600 (m Pa S ) 2 PV 600 300 (m Pa S ) AV
0 0.511 ( 300 s )
( Pa)
稠度系数(K值) (Consistency index) 流性指数(n值) (Flow behavior index) • 检测仪器 • 测定方法 • 参数计算 600 n 3.322lg( ) 300 0.511 300 n K ( Pa S ) n 511
可见，钻井液粘度、切力低，机械钻 速高，但钻井液的悬浮、携带岩屑的能力 下降，井内沉砂快，同时钻井液对井壁的 冲刷严重，易造成井壁剥落坍塌、井漏等 严重后果。钻井液的粘度、切力大，有利 于悬浮、携带岩屑，但粘度、切力过大， 给钻井工作带来下列后果：
（1）钻井液流动阻力大，开泵困难，泵压易升高， 发生蹩泵甚至蹩漏地层，严重影响钻井速度。 （2）钻头易泥包，起下钻易产生抽吸作用或压力激 动以至于引起井漏、井喷、井塌等复杂情况。 （3）岩屑、砂子沉降困难，净化不良，井底洗井效 果差，同时密度上升很快，钻速下降，并摩损钻 具设备和钻井液泵配件。 （4）除气困难，气侵严重时，钻井液密度下降，易 引起井下复杂情况。 （5）岩屑易在井壁形成假泥饼，引起井下遇阻遇卡。 （6）固井时水泥易窜槽，影响固井质量。
钻井工程技术中的问题分析及效率提升措施
钻井工程技术中的问题分析及效率提升措施摘要：在石油资源勘探开发过程中钻井工程技术是一项极为关键的技术，其技术应用水平的高低会直接影响着石油资源的开发效率和质量。
在石油钻井施工过程中应强化对钻井工程技术的研究力度，不断优化钻井施工工艺和技术手段，充分发挥出钻井工程技术在石油勘探开发过程中的作用。
本文将针对当前钻井工程技术中存在的问题进行深入分析，并结合实际情况提出相应的解决对策，以期能够为相关人员提供参考。
关键词：钻井工程技术；问题分析；效率提升措施引言：随着我国经济的不断发展，我国对石油的需求量也在逐渐增加，石油资源已经成为了社会生产与发展的重要能源。
目前我国石油资源相对较少，且大部分区域为高山深谷，给钻井工作带来了较大的难度，很多钻井工程在施工过程中会出现一些问题，严重影响了钻井工作的正常进行，也给钻井施工企业带来了巨大的经济损失。
为了保证钻井工程的顺利进行，需要在钻井施工之前对其进行分析研究。
一、钻井工程技术中的问题分析（一）钻井速度缓慢钻井速度缓慢可能是由多种原因引起的，例如设备故障、操作不当、井下情况复杂等。
为了解决这个问题，需要对设备进行定期检查和维护，确保操作员熟悉井下情况，并采取适当的措施来提高效率。
（二）钻井事故钻井事故可能会导致人员伤亡和财产损失。
这些事故可能是由于设备故障、操作不当、井下情况复杂等引起。
为防止钻井事故需要采取严格的安全措施，并对设备进行定期测试和保养。
（三）钻井液污染钻井液是钻井过程中至关重要的一部分，但它也可能导致环境污染。
钻井液中的杂质、化学添加剂和油滴可能会污染地下水和土壤。
为了避免污染，需要采用高品质的钻井液，并采取适当的措施来过滤和清洁它。
（四）钻井岩石破裂在钻井过程中，可能会遇到坚硬的岩石。
如果岩石破裂，可能会导致钻井速度慢、钻井事故等问题。
为了解决这个问题，需要采用专门的钻井岩石破裂控制技术，并确保钻井液和钻头的质量。
（五）钻井地质问题钻井地质问题可能会导致钻井速度慢、钻井事故等问题。
@钻井液性能解析
– n=0.4-0.7
34
钻井液流变性与钻井的关系
• 钻井液的流变性与井眼净化的关系
– 实现平板型层流的方法
• 加适量的电解质，提高0
• 加入大分子量的聚合物，提高0、塑
• 强化泥浆固相控制措施，以降低塑
d0
0 /塑 (D d)2 24v 3 0 /塑 (D d)
35
钻井液流变性与钻井的关系
当量循环密度和环空密度 当量循环密度：考虑了由于泥浆流动而增加的附加压耗 环空密度：在当量循环密度基础上考虑了由于井筒内岩
屑产生的附加压耗
4
密度和压力平衡
• 钻井液密度的作用
– 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
– 流体静止状态下的静切力悬浮
• 悬浮球形岩屑或加重材料所需要的静切力为：
s (Pa) 5ds (s m ) / 3
• ρs——岩石密度,g/cm3; • ρm——钻井液密度,g/cm3; • ds——球形岩屑颗粒直径，mm
– 如岩• 果屑V—岩的—屑当岩颗量屑粒直体不径积,呈予cm球以3. 形修，正可：根据d体p积相3 等6V的关系计算
– 钻井液的切力是指静切力，其胶体化学的实质是凝胶强 度，凝胶强度取决于单位体积中结构链环的数目和单个
链环的强度。
– 钻井液的动切力：反映层流流动时，粘土颗粒之间及高 聚物分子之间的相互作用力（形成空间网架结构的能
力）。
• 触变性(thixotropy)
– 定义:搅拌后泥浆变稀（切力降低），静置后变性
• 流变参数的调整
– 降低PV：通过合理使用固控设备、加水稀释 或化学絮凝等方法，尽量减小固相含量。
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钻井液对钻井速度的影响分析
作者：沈林
来源：《中国新技术新产品》2015年第15期
摘 要：钻井液是钻井过程中，使用的循环冲洗介质。钻井液在钻井过程中有重要作用，
又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压
缩空气等。清水是最先使用的钻井液，不需处理，使用方便，适用于岩层完整和水源充足的地
区。泥浆是目前被广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥
落等孔壁不稳定岩层。钻井液是用于钻井的液体，在钻井过程具有清洗井底，携带悬浮尘屑，
保持井眼清洁。同时，它还可以传递水功率，用来帮助钻头击破岩石。其次，它还可以平衡地
层压力，防止井塌，井漏等。以及冷却钻头，钻具等。钻井液在钻井过程中有着独特的地位和
作用，钻井液的类型和性能等是直接影响钻井速度的重要因素，了解掌握钻井液对钻井效率的
影响具有很好的指导作用。以下是一些钻井液在钻井过程中的影响因素。
关键词：钻进效率；钻井液；影响因素
中图分类号：TE142 文献标识码：A
一、钻井液
1单位体积钻井液的质量称为钻井液的密度，单位用g/cm³表示。现场一般用密度计测定
钻井液的密度。在钻井过程中通过钻井液柱对井底和井壁产生的压力，用来平衡地层测压力，
以及油和气的压力，防止井喷，井漏等。同时也防止高压油气水进入钻井液，避免破坏钻井液
的性能以引起复杂情况。实际工作中，因选择适当密度的钻井液，若钻井液密度过低，则不能
稳定井壁，甚至引起一些事故等。若钻井液密度过高，容易损害油气层。同时，钻井液对钻速
有很大的影响，如果密度大，则钻井液液柱压力也大，钻速也随之变慢。造成的重复破碎，降
低了钻头的效率。通常，我们一般使用低密度钻井液。
2 钻井液在静止的条件下形成的凝胶结构的强度称为切力。单位用mg/cm³表示。由于钻井
中粘土颗粒的形状很不规则，颗粒物质容易粘连，形成絮凝网状结构，如果钻井液流动，就必
须在一定程度上破坏这种结构，切力就是这种网状结构的反映。结构强度越大，切力越大，结
构强度越小，切度越小。钻井液的切力随搅拌后的静置时间长短而改变，时间越长，切力越
大，时间越短，切力越小。在钻井液停止循环时，切力能较快的增大。当到达某个固定的数值
时，既有利于钻屑的悬浮，又不至于开泵后压力过高。如果切力过高，可导致流动阻力增大，
下钻后开泵困难，或者沉沙困难，影响净化，甚至造成井喷，黏附卡钻，降低钻速等结果。
3 钻井液的pH即钻井液的酸碱度，当pH小于7时为酸性，大于7时为碱性，等于7时为
中性。通常用比色法测定钻井液的pH。
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钻井液的pH对钻井有很大的影响，钻井液中粘土颗粒在碱性介质中，因负电荷较多，较
稳定。其次，有很多有机处理剂，如丹宁等，必须在碱性条件下发挥作用。故一般钻井液pH
保持在8以上。但是如果pH高氢氧根离子在粘土表面的吸附会促使土水化膨胀，易坍塌。pH
控制在合理的范围内可以大大提高钻井的效率。
同时，钻井液在钻井过程中会对油气层产生造成巨大的损害。
二、钻井过程中的损害
1 钻井液固相的损害。钻井液中的悬浮物质都可能对储层造成损害。
2 钻井液滤液的损害。钻井液是最先接触油气层的物质。在一定压力差下，钻井液滤液会
进入地层，如果钻井液的进入量过大，会携带大量的固体颗粒进入，形成阻塞，而造成损害。
三、油层损害的类型
1 酸敏性损害。指岩石与酸液接触后，发生有害反应，生成沉淀，引起油层渗透率降低的
现象。
2 微粒运移损害。颗粒脱落随流体发生移动，在通道中形成堵塞。
3 水锁损害。水锁损害一般指有雨水进入后引起的液体损坏。由于外来液体的进入，改变
了油水分布。液珠在流动过程产生阻碍流动的过程中将产生阻碍流动的毛细血管效应。
4 湿润性改变损害。由于岩石吸附化学剂改变岩石表面湿润性而造成油层渗透率下降的损
害。
5 出砂损害。当油层岩石属于弱胶结或未交结型时，岩石结构易遭到破坏，发生解体，形
成松散的沙粒或微粒物质。
结语
面对钻井液性质等改变造成的损害以及后果，为了确保钻井的高效，我们应采取相应的措
施。首先，领导要引起高度的重视。从工作实际出发，领导应重视安全，要讲科学，讲技术。
领导既要重视经济效益，又要重视社会效益。同时，要对操作人员加强思想教育，提高工作效
率。第二，不断加强对钻井工人的技能培训。采取以师带徒的方法，以经验丰富的老师带动徒
弟的积极性。第三，进行参观学习。组织职工到先进的工厂进行参观和学习从而减少工作的失
误，提高工作效率。最后，例举典型的实例对职工进行教育。
参考文献
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[3]鄢捷年.钻井液工艺学[M].北京：中国石油大学出版社，2006.
[4]钻井液排量优先及其应用[J].西部探矿工程，2009（B03）.
[5]高温高压超深井钻井液密度设计方法探讨[J].钻采工艺，2009：32（02）.