聚
乙
烯
醇
在
钻
井
液
中
的
应
用
班级：10油田化学三班
姓名：李涛涛
聚乙烯醇，英文名称2： polyvinyl alcohol，viny)alcohol polymer，poval，简称PVA，分子式： [C2H4O]n
摘要：主要讲述了聚乙烯醇胶乳对油井水泥浆的失水、稠化性能、游离水和水泥石抗压强度等参数的影响。结果表明，胶乳加量增大时，油井水泥浆的失水量迅速变小，稠化时间延长，初始稠度减小，游离水得到有效的控制，水泥石的抗压强度减小而柔性增大。试验证明，聚乙烯醇胶乳通过成膜、吸附、水化等作用能有效地控制油井水泥浆的液相运移情况，调节其稠化性能，改善水泥石的物理力学性能。自行设计了一套测定水泥石胶结强度的装置，实验证明所提出的测定方法是可行的。
首先聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物,分子中有大量的羟基存在。因此,可以把它作为油井水泥降失水剂的原料。文章研究了在不同的聚合度和醇解度的PVA作为油井水泥降失水剂的滤失性能,研究发现PVA17-88是以PVA作为油井水泥降失水剂的最好原料。并对PVA17-88作为油井水泥降失水剂与分散剂和消泡剂的配伍性、耐温、抗盐以及水泥浆的综合性能进行了系统的研究。
高分子聚合物材料作为油井水泥外加剂在油田固井工程中的应用,其地位日益突出,对提高固井质量起到了重要的作用.该文较详强的介绍了固井工程与油井水泥外加剂的关系以及相关的概念,综述了前人的研究成虹,研制出了新型聚合物胶乳水泥体系,同时设计了相应的特种实验仪器.该文重点研究了水溶性聚合物-聚乙烯醇作为油井水泥外加剂的一些行为特征,同时研究了配套组分对聚合物水泥浆体系的性能影响.聚乙烯醇水溶液与硼砂在碱性条件下交联是该文
研究应用的最基本原理之一,聚乙烯醇与硼砂交联形成了一定的网状结构,加入的有机酸组分参加进一步的交联,使之形成了立体柔性的网状交联结构,这种结构吸附到水泥颗粒上,阻碍和束缚了水泥浆中自由水的运移,同时这种交联吸附性质使水泥浆体系在压差作用下能够在滤失界的目的,减少了水泥石的表观和
内部体积由于失水而造成的收缩,同时也对地层流体的外窜起到了封堵作用,保证了水泥浆在井下的正常凝固.另外聚乙烯醇与其他组分的配合作用,使水泥浆体系还具备了"直角稠化","零自由水"和剪切稀释等特性.该文发展了油田固井工程中的防窜理论,在水泥外加剂的研究方面达到了一个新的水平.在现场试验和推广应用过程中为解决大庆油田的高压层固井、水平井固井,地矿部浅气层固井和渤海海上深层气层固井问题起到了重要作用.
聚乙烯醇用作石油及天燃气钻井、固井过程中的降失水添加剂增强水泥浆保水作用防止水泥浆在渗透性地层中先期脱水，对缓凝时间和抗压强度影响小，并有效防止气窜用作石油及天然气钻井过程中的防塌添加剂，能有效阻止钻井液滤液浸入泥页岩，从而达到防止井壁失稳甚至井壁坍塌的作用聚乙烯醇的抑制防塌性能是长久有效。聚乙烯醇等是我国近年来研究应用最广的堵水调剖剂，包括合成聚合物、自然改性聚合物、生物聚合物等。它们的共同特点是溶于水，在水中有优良的增粘性，线性大分子链上都有极性基团，能与某些多价金属离子或有机基团（交联剂）反应，天生体型的交联产物冻胶，粘度大幅度增加，失往活动性和水溶性，显示较好的粘弹性。
聚丙烯酰胺的大量应用，给化学堵水调剖技术开创了新局面。将聚丙烯酰胺水解后溶于水，混进甲醛或306树脂（多羟基的三聚氰胺酰化物），在酸性条件下，缩聚天生冻胶。本剂适合层间或层内纵向渗透率差异较大但油层无裂缝
的油躲。木质素磺酸钙复合凝胶堵水技术，具有强度高、粘弹性好、热稳定性好、用量调节范围宽、可解性好、抗盐性好等优点，其胶凝时间也可以控制和调节，便于现场大量配制。
.在油田常用的油井清防蜡技术，主要有机械清蜡技术，热力清防蜡技术，表面能防蜡技术(内衬和涂料油管)，化学药剂清防蜡技术，磁防蜡技术和微生物清防蜡技术6大类。用化学药剂进行清防蜡，通常是将药剂从环形空间加入，不影响油井正常生产和其它作业，除可以收到清防蜡效果外，使用某些药剂还可以收到降凝、降粘和解堵的效果。
聚乙烯醇(PVA)是一大类水溶性聚合物,价格便宜,也是一种典型的结晶高分子聚合物,具有优良的力学性能和可调节的表面活性,特别是其具有的水溶性和优良的粘结性、成膜性,是其它聚合物难以比拟的。另外,其独特的多羟基链状结构非常适和形成氢键并进行官能团的化学改性,所得的产物在纺织、印染和石油开采等行业都有非常广泛的应用。
高分子聚合物材料作为油井水泥外加剂在油田固井工程中的应用，其地位日益突出，对提高固井质量起到了重要的作用。本文较详细的介绍了固井工程与油井水泥外加剂的关系以及相关的概念，综述了前人的研究成果，研制出了新型聚合物胶乳水泥体系，同时设计了相应的特种实验仪器。本文重点研究了... 该文介绍了各种凝胶类堵水剂的组成，并针对高温高盐油田，研究了各种耐温抗盐凝胶体系在油田堵水中的应用，确定了各种凝胶体系的适用范围。当地层温度在８０℃～１００℃时，可选用生物聚合物和改性聚丙烯酰胺凝胶体系；地层温度在１００℃～１５０℃时，常选用聚丙烯腈、木质素磺酸盐凝胶体系；地层温度大于１５０℃时，可选用聚乙烯胺和聚乙烯醇做钻井液。
我国陆上油田大部分已进入开采中后期,
应用,井下结垢、无固是一种抑制性、在对常用聚合物,用正
相复合、可用于
,探讨了钻井液中各组分的作用和钻井液的防塌机理。
入其它处理剂以改善其性能。但无固相压井液与聚合物存在着配伍性的问题。室内试验研究表明，当聚合物浓度较低时，压井液与聚合物溶液呈现出较好的配伍性，不会产生沉淀。若聚合物浓度高，且压井液密度较低时(小于1．25g／cm^3)，压井液与聚合物溶液的配伍性较好，对油层的损害较小；而当压井液密度较高时(大于1．40g／cm^3)，压井液与聚合物溶液的配伍性不好，对油层损害较大。
聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物,分子中有大量的羟基存在。因此,它具有许多优良的特性,例如:成膜性、粘合力、混溶性、耐化学性、耐热性等等,所以在国民经济的各个领域它都有着广泛的应用合成出了一种用作钻井液降滤失剂的新聚合醇类产品——PEA。介绍了丙三醇与环氧氯丙烷的聚合产物PEA的最佳合成条件:ECH与丙三醇的物质的量比为1.0∶1.0;碱与ECH的物质的量比为1.2∶1.0;溶剂为丙酮,催化剂为氯化铝。评价了聚合醇PEA在淡水浆、4％盐水浆和MMH正电胶井浆中的降滤失效果。实验结果表明,聚合醇PEA可以用作水基钻井液的降滤失剂,而且PEA在4％盐水浆中的降滤失效果好于其在淡水浆中的降滤失效果,加量大于40.0 g/L时,在淡水浆中降滤失率大于84％,表观粘度有
所增加,滤饼质量得到改善,在4％盐水浆中降滤失率大于89.1％,表观粘度有一定增加,但增加幅度小于淡水浆;在淡水浆中,PEA在高温高压下仍有良好的降滤失效果,可以抗120℃的高温;PEA可用于正电胶钻井液,并与其它多种处理剂配伍性较好。。聚合醇多为聚二醇(如乙二醇和丙二醇),也可以是聚甘油,其钻井液称为聚醇类钻井液〔‘一4〕。聚合醇分子含多个经基,易溶于水,但其溶解度在溶液升高到某一温度后会随温度的继续升高而降低,溶液此时呈浊状,这一温度称为浊点。当温度下降到浊点以下时,聚合醇又完全溶解。
在聚合物钻井液中加入3%市售聚合醇JCP 1得到的聚合醇钻井液的应用性能和在水平井钻井中的应用。在室内实验研究中发现,加入1%～3%JCP 1的聚合物钻井液,其漏斗粘度、滤失量、塑性粘度和动切力变化很小;在聚合物钻井液中加入3%JCP 1,使10 0℃滚动16h后页岩回收率由 5 8%升至86 % ,使80℃下形成的滤饼摩擦系数由0 .1降至0 .0 38,摩阻降低 6 3% ;使储层岩心渗透率的恢复率由71%增至94 %。在 4 2口井水平井段钻井中使用聚合醇钻井液,均未出现钻井事故,这些井投产后有多口井自喷,3口井产油量超过10 0t/d。详细介绍了永12平4井概况和使用聚合醇钻井液的效果:井具与井壁间摩擦阻力由 2 80kN降至90～110kN ;无垮塌掉块现象,井径扩大率仅 6 .6 8% ;地层渗透率恢复率由71.2 % (聚合物钻井液,- 1340m处)升至84 .0 % (- 15 6 0m)和87.0 % (- 184 0m ,水平段)。该井投产后产量是邻近直井的9倍。
通过对聚合醇钻井液体系的室内研究,并结合现场应用情况,分析了该体系的性能特点,指出聚合醇钻井液体系具有良好抗温性、热稳性、润滑性和防塌性。利用聚合醇的浊点效应,降低钻井液的高温高压滤失量,能满足深井、大斜度大位移定向井的钻井工程的使用要求,并且在保护环境等方面具有积极的意义。更多还原聚合醇钻井液体系的室内研究和现场应用,该体系具有优良的页岩抑制性、润滑等优越性,现场应用于文38— 4 3井和水平一井,该体系可大大降低摩阻,保护油气层,解决强水敏地层的稳定等复杂情况。该体系是油基钻井液体系的优良替代品,是适合于定向钻井的优良体系更多还原。
随着对聚丙烯醇的性能和特特点的不断深入研究，它在深井和海上油田的应用越来越多，它的性能也越来越强。相信在随着第一季油田开发的结束，深井超深井的出现，海上油田的开发，对钻井液要求的不断提高，聚乙烯的应用肯定越来越广泛。不过对其性能的深入研究还需要更多的实验研究，需要我们一代一代的石油工作者的努力。
介绍了一种以交联聚乙烯醇为基础的防窜油井水泥降失水剂,通过在水泥和地层界面间形成一层具有一定韧性的聚合物薄膜滤饼,产生对流体侵入的附加阻力p附,使得p地p静+p 阻+p附,来达到防止地层流体侵入的目的。水泥浆的失水量可以控制在60 mL以下,稠化时间容易调节,游离液较小,水泥浆总体性能良好,24 h水泥石抗压强度较高,能够满足一般油气井固井的要求。列举了其水泥浆的综合性能以及在陆地油田和渤海油田应用的实例。
钻井液种类简介 1、聚合物无固相钻井液体系 特点是不含土相，固含低、机械钻速快，用于提高上部地层机械钻速。处理剂以选择性絮凝处理机为主，常用PHP（0.05～0.15%）和K-PAM(0.05～0.3%)。 适用范围：1. 适合于地质情况熟悉的非高地层倾角（≤30°）无流体显示的非易塌构造或区块，主要用于表层的快速钻进。2. 适合于井漏严重、非易塌层位、无流体显示的各构造短时间的强钻。 2、聚合物钻井液体系 聚合物具有很强的包被抑制能力，可以防止粘土矿物进一步水化，防止钻井液性能变差，有利于携带钻屑，保持井壁稳定。 适用范围。 1. 非高地层倾角井的表层易水化分散的泥页岩井段，既有利于防塌，又能适当提高机械钻速。 2. 中深井井段出现恶性纵向裂缝漏失，而上部裸眼井段又易因清水浸泡出现垮塌情况下，作为井底清水强钻时覆盖易塌层的钻井液。 3. 适用于44 4.5mm井眼段大于200m，或311.2mm井眼段1000-2500m，地层倾角小于30度和无固相钻井液已不能适应的井段。 调整原则 随地层破碎程度增加，胶结性变差或裂缝发育，应在保持矿化度的前提下（防起泡）提高沥青类处理剂含量作封堵只用。易塌区块辅
以0.5～1.0%聚合醇或无渗透抑制剂，加强体系的防塌抑制性。 3、聚磺钻井液体系 聚磺钻井液体系具有如下特点：1. 利用KPAM、KPHP、PAC等高分子聚合物作为包被抑制剂，既能提高钻井液体系粘度，同时提供体系K+增强钻井液的抑制性。2. 加入分散型磺化系列处理剂提高钻井液体系的降滤失性能，如加入磺化沥青改善泥饼质量提高护壁能力。 3. 聚磺钻井液体系配制和转化方便。 适用范围 1. 高压力系数的易塌层钻进，能在防塌的基础上适当地提高机械钻速。 2．深井段高温、高密度条件下的易塌层钻进。 3. 适合于非特殊工艺的深井，有利于提高机械钻速，适合于川东地区所有区块。 钻井液现场配制与维护 1、检查井场钻井液材料质量检验单等有关资料，保证钻井液材料的质量。 2、配制钻井液前必须清洗钻井液罐。 3、若需要，必须处理配浆用水。 4、应按钻井液设计要求配制钻井液，并确保其性能达到设计要求。
钻井液（drilling fluid） 钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，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。清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液，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。 旋转钻井初期，钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。目前，钻井液被公认为至少有以下十种作用： （1）清洁井底，携带岩屑。保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率。 （2）冷却和润滑钻头及钻柱。降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命。 （3）平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。 （4）平衡（控制）地层压力。防止井喷，井漏，防止地层流体对钻井液的污染。 （5）悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻。 （6）在地面能沉除砂子和岩屑。 （7）有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。 （8）承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷。 （9）提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料。 （10）水力破碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。 钻井液的运用历史 很久以前，人们钻井通常是为了寻找水源，而不是石油。实际上，他们偶然间发现石油时很懊恼，因为它把水污染了！最初，钻井是为了获得淡水和海水，前者用于饮用、洗涤和灌溉；后者用作制盐的原料。直到19 世纪早期，由于工业化增加了对石油产品的需求，钻井采油才逐渐普及。 有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。他们使用一种叫做绳式顿钻钻井的技术，实现方式是先使巨大的金属钻具下落，然后用一种管状容器收集岩石的碎片。中国人在这项技术上比较领先，中国也被公认为是第一个在钻探过程中有意使用流体的国家。此处所讲的流体是指水。它能软化岩石，从而使钻具更容易穿透岩石，同时有助于清除被称作钻屑的岩石碎片。（从钻孔中清除钻屑这一点非常重要，因为只有这样，钻头才能没有阻碍地继续深钻。）
低温油基钻井液抗污染能力研究 摘要 对于在较低地层温度下的低密度油基钻井液的相关研究较少，对此选择了研究的一套低温油基泥浆体系。本文主要探讨了低温油基钻井液在无机盐、地层钻屑、海水污染条件下的性能变化情况，分析了导致体系性能变差的原因，揭示了现场应用可能影响钻井液稳定的一些因素，给出了有利于体系现场维护的一些合理建议。通过这些研究，说明该体系具有优良的稳定性和流变性，同时也为油基钻井液在水平井方面的应用做了较好的技术支撑。 关键词：油基 低温 钻井液 抗污染 破乳电压 引言 为了适应现场需要，满足较低密度下对油基钻井液性能的要求，通过室内大量实验研究，研制出具有较好流变性，电稳定性和滤失性能的低温油基钻井液体系，本文主要针对该体系的抗污染能力进行评价研究。 研究内容 低温油基钻井液体系基本配方：油水比：80：20 （油相：5＃白油；水相：20％CaCl 2 水溶液），配方：2%主乳＋1.5％辅乳＋1％润湿剂＋2％有机土＋2.5％MOTEX ＋1.5％碱度调节剂＋0.8％HSV -4，密度ρ＝1.20g/cm 3(碳酸钙加重)。 该体系基本性能如下： 表 1 从上表数据可以看出，低温油基钻井液体系具有很高的切力，PV 却只有24 mPa·s ，高温高压滤失量只有10.6ml ，破乳电压在600伏以上，具有较好的电稳定性。 为了检测体系的抗污染能力，分别对不同量NaCl 、CaCl 2、钻屑和海水侵入体系时的性能变化进行实验研究。 1.抗NaCl 污染实验 表 2 从上表数据分析来看，NaCl 侵入量的增加只对破乳电压略有影响，有降低体系电稳定性的作用，但是总的来看体系性能受NaCl 影响很小。体系具有很好的抗NaCl 污染的能力。 2. 抗CaCl 2污染实验 表 3 指标 A V mPa·s PV mPa·s YP Pa YP/PV Pa Ф6/Ф3 FL API ml FL HTHP ml Es V 滚前 35 21 14 0.667 12/11 848 滚后 40 24 16 0.656 13/12 3.4 10.6 1127 老化条件：80℃×16h HTHP 滤失实验条件：80℃×3.5MPa 测试温度： 40℃ NaCl 指标 A V mPa·s PV mPa·s YP Pa YP/PV Pa Ф6/Ф3 FL API ml Es V 0％ 滚后 39 26 13 0.500 10/9 3.4 1103 3％ 滚后 42 29 13 0.448 12/10 3.6 1053 5％ 滚后 42.5 28 14.5 0.518 13/11 3.6 926 10％ 滚后 41 27 14 0.518 11/10 3.8 849 15％ 滚后 42 27 14 0.500 11/9 3.2 671 老化条件：80℃×16h 测试温度： 40℃
钻井液 钻井液工艺（90%的原题，可能考试中有选择，自己感觉吧。 以下内容仅供参考） 一、选择 1、高温对钻井液处理剂的影响是（高温降解、高温交联）。 2、用六速旋转粘度计测量静切力，用（3r/min）的速度。 3、盐水钻井液体系中除了必要的配浆土和盐以外，还需要加入（降粘剂、降滤失剂）。 4、测得某钻井液旋转计600r的读数为60，300r的读数为38，则该钻井液塑性粘度为（22）。 5、机械钻速增大或出现放空现象，并且钻井液中出现油气显示，钻屑中发现油砂或水砂，气测值升高，氯离子含量升高，这种现象一般表示为（井喷）。 6、钻井液密度、粘度、切力和含砂量都有升高，泵压忽高忽低，有时突然憋泵，这属于（井塌）。 7、不能防塌的钻井液是（分散型钻井液）。 8、如果旋流器的底流口调节到比平衡点的开口大，则（这种不合理调节成为湿底）。 9、对于一般地层，API滤失量要求（小于10ml）,HTHP滤失量要求（小于20ml）。10、聚合物钻井液的携岩能力强，主要是因为这种钻井液的剪切稀释性（强），环空钻井液的粘度和切力（大）。11、进入除砂器的钻井液必须首先经过（振动筛）。12、旋流器的规格尺寸指（圆柱部分的内径）。13、钻井液清洁器的筛网通常使用（150）目。14、由于钻井液悬浮性能不好，其中所悬浮的钻屑或重晶石沉淀，埋住井底一段井眼，造成卡钻，称为（沉砂卡钻）。15、若沉砂卡钻发生后不能恢复循环，只能采取（倒扣套铣）。16、钻井液密度在钻井中的主要作用是（平衡地层压力）。17、化学除砂是通过加入化学（絮凝剂），将细小颗粒由小变大，再通过机械方法除砂。18、易塌地层钻进时，滤失量应（不大于5ml）。
一、概念 1.粘土晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，而晶体结构保持不变的现象。 2.钻井液剪切稀释性：钻井液中塑性流体和假塑性流体的表观粘度随着剪切速率的增加而降低的特性称为剪切稀释性。 3.碱度：指溶液或悬浮液对酸的中和能力。API选用酚酞和甲基橙两种指示剂来评价钻井液及其滤液碱性的强弱。 4.聚结稳定性：分散相粒子是否容易自动聚结变大的性质。 5. 粘土水化作用：粘土矿物表面容易吸附较多水分子的特性。 6. 流变模式：钻井液流变性的核心问题是研究各种钻井液的剪切应力与剪切速率之间的关系。用数学关系式表示称为流变方程，又称为流变模式。 8.粘土阳离子交换容量：是指在分散介质pH=7时，粘土所能交换下来的阳离子总量，包括交换性盐基和交换性氢。阳离子交换容量以100克粘土所能交换下来的阳离子毫摩尔数来表示．符号为CEC。 9.造浆率：一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为15mPa.s钻井液的体积数，m3/T。 10.页岩抑制剂：凡是能有效地抑制页岩水化膨胀和分散，主要起稳定井壁作用的处理剂均可称做页岩抑制剂，又称防塌剂。 11．剪切稀释性：塑性流体和假塑性流体的表观粘度随着剪切速率的增加而降低的特性称为剪切稀释性。 12．动切力：塑性流体流变曲线中的直线段延长线与切应力轴的交点为动切力，又叫屈服值。 13．静切力：使流体开始流动的最低剪切应力称为静切力。 14．流变性：是指在外力作用下，物质发生流动和变形的特征；对于钻井液而言，其流动性是主要的方面。 15．滤失造壁性：在压力差作用下，钻井液中的自由水向井壁岩石的裂隙或孔隙中渗透，称为钻井液的滤失作用。在滤失过程中，随着钻井液中的自由水进入岩层，钻井液中的固相颗粒便附着在井壁上形成泥饼(细小颗粒也可能渗入岩层至一定深度)，这便是钻井液的造壁性。 16．粘土高温分散作用：在高温作用下，钻井液中的粘土颗粒分散程度增加，颗粒浓度增加、比表面增大的现象。 17．钻井液高温增稠作用：高温分散作用使钻井液中粘土颗粒浓度增加，钻井液的粘度和切力也均比相同温度下理想悬浮体的对应值高的现象，称为高温增稠作用。 18．钻井液高温胶凝作用：高温分散引起的钻井液高温增稠与钻井液中粘土含量
钻井液种类简介精编 High quality manuscripts are welcome to download
钻井液种类简介 1、聚合物无固相钻井液体系 特点是不含土相，固含低、机械钻速快，用于提高上部地层机械钻速。处理剂以选择性絮凝处理机为主，常用PHP（0.05～0.15%）和K-PAM(0.05～0.3%)。 适用范围：1. 适合于地质情况熟悉的非高地层倾角（≤30°）无流体显示的非易塌构造或区块，主要用于表层的快速钻进。2. 适合于井漏严重、非易塌层位、无流体显示的各构造短时间的强钻。 2、聚合物钻井液体系 聚合物具有很强的包被抑制能力，可以防止粘土矿物进一步水化，防止钻井液性能变差，有利于携带钻屑，保持井壁稳定。 适用范围。 1. 非高地层倾角井的表层易水化分散的泥页岩井段，既有利于防塌，又能适当提高机械钻速。 2. 中深井井段出现恶性纵向裂缝漏失，而上部裸眼井段又易因清水浸泡出现垮塌情况下，作为井底清水强钻时覆盖易塌层的钻井液。 3. 适用于44 4.5mm井眼段大于200m，或311.2mm井眼段1000-2500m，地层倾角小于30度和无固相钻井液已不能适应的井段。 调整原则 随地层破碎程度增加，胶结性变差或裂缝发育，应在
保持矿化度的前提下（防起泡）提高沥青类处理剂含量作封堵只用。易塌区块辅以0.5～1.0%聚合醇或无渗透抑制剂，加强体系的防塌抑制性。 3、聚磺钻井液体系 聚磺钻井液体系具有如下特点：1. 利用KPAM、KPHP、PAC等高分子聚合物作为包被抑制剂，既能提高钻井液体系粘度，同时提供体系K+增强钻井液的抑制性。2. 加入分散型磺化系列处理剂提高钻井液体系的降滤失性能，如加入磺化沥青改善泥饼质量提高护壁能力。3. 聚磺钻井液体系配制和转化方便。 适用范围 1. 高压力系数的易塌层钻进，能在防塌的基础上适当地提高机械钻速。 2．深井段高温、高密度条件下的易塌层钻进。 3. 适合于非特殊工艺的深井，有利于提高机械钻速，适合于川东地区所有区块。 钻井液现场配制与维护 1、检查井场钻井液材料质量检验单等有关资料，保证钻井液材料的质量。 2、配制钻井液前必须清洗钻井液罐。 3、若需要，必须处理配浆用水。 4、应按钻井液设计要求配制钻井液，并确保其性能达到设计要求。 5、应充分水化配制钻井液用膨润土。
我国各油田主要钻井液类型 一、无固相不分散聚合物钻井液 ●基本组成：聚丙烯酰胺或多元乙烯基共聚物类絮凝剂、无机盐等 ●特点：絮凝剂可有效地絮凝钻井过程所产生的岩屑。 ●典型配方： （1）水+ 0.1~0.3% PHP + 0.1~0.2% CaCl2或0.5~1% KCl （2）水+ 0.07~0.14% CPAM + 0.1~0.3% TDC-15（低分子量有机阳离子）+ 0.2% CaCl2 （3）水+ 0.1~0.3% FA-367 + 0.1~0.2% CaCl2或0.5~1% KCl ●适用范围：层理裂隙不发育、正常孔隙压力与弱地应力、中等分散砂岩与泥岩互层；已下技 术套管的低压、井壁稳定的储层等。 二、低固相聚合物钻井液 ●适用范围：用于钻进层理裂隙不发育的易膨胀、强分散或不易膨胀、强分散、软的砂岩与泥 岩互层；已下技术套管的低压储层等。 1、阴离子聚合物钻井液 ●基本组成：多元乙烯基共聚物类、水解聚丙烯腈、部分水解聚丙烯酰胺等 ●特点：高分子量聚合物包被粘土或钻屑，并提供钻井液所需粘度、切力；中分子量和低分子 量聚合物用于控制滤失量并控制粘度、切力。 ●典型配方：膨润土浆+ 0.1~0.3% KPAM + 0.4~0.5% NPAN 2、阳离子聚合物钻井液 ●基本组成：高分子量与低分子量阳离子聚合物，以及淀粉等 ●特点：阳离子聚合物具有极强的稳定页岩的能力，即强吸附、强抑制性；配合使用淀粉类处 理剂调整滤失造壁性。 ●典型配方：膨润土浆+ 0.4% SP-2（阳离子聚合物）+ 0.4% CSW-1（低分子量有机阳离子）+ 1% 改性淀粉 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+ 0.1~0.3% FA-367 + 0.05~0.2 %XY-27 + 1~3% 磺化沥青类产品 三、聚磺钻井液 ●基本组成：高分子量聚合物（包括阴、阳、两性离子聚合物）、中分子量聚合物降滤失剂、 磺化酚醛树脂类产品和沥青类产品等。
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。 2. 在砂泥岩地层钻进时，宜选用低固相或无固相聚合物钻井液；在易水化膨胀坍塌的泥页岩地层钻进时，宜选用钾盐聚合物等具有较强抑制性的钻井液。 3. 在地层破裂压力较低的易漏地层钻进时，宜选用充气、泡沫、水包油等密度较低的钻井液；在不含硫和二氧化碳的易漏地层钻进时，也可采用气体钻井。 4. 在大段含盐、膏地层钻进时，根据地层含盐量和井底温
第一章 1.钻井液的概念：钻井工程中所使用的一种工作流体。具有能满足钻井工程所需的各种功能。是一种分散相粒子（土、加重剂、油）多级分散在分散介质（水、油）中形成的溶胶—悬浮体。水基泥浆是粘土以小颗粒状态分散在水中形成的溶胶-悬浮体。 2.钻井液的基本功能：冷却和清洗钻头，提高钻头破岩效率；携带和悬浮钻屑、加重剂，保持井眼清洁；稳定井壁、平衡地层压力，防止塌、卡、漏、喷等各种井下事故复杂的发生；保护油气层；传递水马力； 3.钻井液在钻井工程中的作用：对钻井速度、钻井成本、油井产量、井下安全的影响 4.如何成为一名优秀的泥浆工程师：事业心与责任感、基础理论知识和专业技能、实践经验的积累、外语能力、钻井工程，石油地质相关知识。 5.泥浆工程师应掌握的专业技能:按照钻井液设计，独立完成一口井的钻井液现场施工；熟练掌握本油田各种泥浆体系组成、使用条件、配制方法和维护处理工艺；熟悉各种泥浆处理剂性能特点、加量、其相互间配伍性和使用条件；熟悉各种泥浆测试仪器的操作方法，并能熟练掌握泥浆性能的标准测试程序；能够正确分析判断井下与钻井液有关的各种事故、复杂情况，并提出合理、有效的处理方案；掌握本油田常用特殊泥浆（如：解卡液、堵漏泥浆、压井泥浆等）的配方和配制工艺；熟练掌握各种泥浆小型实验，并能对测试和实验数据作出正确的分析判断。 第二章 1.钻井液密度的概念，作用及设计原理？答：定义：钻井液单位体积的质量称为钻井液的密度，常用g/cm3单位表示。作用：调节钻井液静液柱压力，平衡地层孔隙压力，避免喷、漏、塌、卡等复杂情况的发生。设计依据：一般以地层孔隙压力为基准，易塌地层以地层坍塌压力作参考。设计原则：一般情况下，钻井液液柱压力要高于地层孔隙压力，即在地层孔隙压力值基础上附加一安全值。中石油颁布的标准为：油层附加 1.5--3.5MPa，气层附加3.0--5.0MPa。另一个标准为钻井液密度是在地层压力系数之上附加一安全值：油层附加0.05-0.10，气层附加0.07-0.15。 2.为什么钻井液密度要在地层压力之上增加一个附加值? 答：合理钻井液密度在数值上等于地层压力加安全附加值。安全附加值通常取决于起钻的抽汲压力，而抽吸压力除与起钻速度有关，也受钻井液流变性的影响。静切力越高抽吸压力越大，起钻抽喷的风险越大，附加的安全值就要求越高。 3.钻井液密度过高的危害？答：降低钻井速度，井漏和井卡，伤害油气层，增加钻井成本。 4.何为钻井液的流变性？有哪些流变参数？答：流变性是指钻井液流动和变形的特性。粘度，包括漏斗粘度T（S）、表观粘度A V(mPa.S)、塑性粘度PV(mPa.S)、切力，动切力（结构粘度）YP（Pa）、静切力（凝胶强度）G 0/G 10 （Pa）、流形指数n值，及稠度系数K值。 5. 6.合理流变参数的确定原则？答：在满足携砂和悬浮加重剂前提下，粘度、切力越低越好！ 7.API中压失水，HTHP失水的测定条件？答：API中压滤失量：在室温和7atm条件下，通过45.6 cm2过滤面积的滤纸，经历30分钟时流出的滤液量(cm3)。同时在滤纸表面沉积的固相厚度称为泥饼厚度，其致密性、韧度和光滑度称为泥饼质量。HTHP滤失量：在高温（90-200C。可调）和35atm条件下，通过22.8 cm2过滤面积的滤纸，经历30分钟时流出的滤液量×2(以cm3计)。同时在滤纸表面沉积的固相厚度称为泥饼厚度。 8.失水造壁性差有什么影响?答：失水大，泥饼厚会：污染油气层、厚泥饼引起压差卡钻、厚泥饼影响固井质量、瞬时失水大，钻速快、井壁坍塌，井眼缩径。 9.固相含量及分散度对钻井工程的影响？答：固相含量高，分散度高会降低机械钻速、钻井液性能差，引发事故复杂、影响固井质量、伤害油气层、钻井液抗污染能力差。
常用泥浆药品及作用 一、聚合物类 1、聚丙烯酰胺（PAM） 作用：主要用来絮凝钻井液中过多的粘土细微颗粒及清除钻屑，从而使钻井液保持低固相，它也是一种良好的包被剂，可使钻屑不分散，易于清除，并有防塌作用。 2、聚丙烯酸钾（K-PAM） 作用：主要用来抑制页岩中所含粘土矿物的水化膨胀和分散而引起的井塌。 3、螯合金属聚合物（CMP）作用：用来提高聚合物体系粘度兼防塌作用。 4、钻井液用成膜树脂防塌剂（BLC-1）作用：用来控制聚合物体系失水，增加润滑性从而达 到防塌的目的。 5、高粘乙烯基单体共聚物防塌降失水剂（BLA-MV） 作用：用来控制聚合物体系失水，提高粘度，封堵页岩孔隙从而达到防塌的目的。 6、增粘降失水剂（KF-1） 作用：用来提高聚合物体系液相粘度，提高泥浆的携带岩屑能力。 7、非极性防卡润滑剂（BLR-1） 作用：主要用来提高钻井液体系的润滑性，降低摩阻系数，增加钻头的水马力以及防止粘卡。 二、细分散类作用：主要用来配制原浆，亦有增加粘切、降低滤失的作用。 1、羧甲基纤维素钠盐（CMC） 作用：主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成，提高粘度，降低失水。 2、烧碱(NaOH) 作用：调节钻井液PH值，促进白土水化分散。 4、纯碱（Na2CO3） 作用：调节钻井液PH值，促进白土水化分散,沉降钻井液中过多的钙离子。 5、防塌润滑剂（FT-342或FT-1）作用：防塌，改善钻井液的流动性和泥饼质量。 6、硅氟防塌降虑失剂（SF）作用：防塌降失水，改善钻井液的流动性和泥饼质量。 7、封堵护壁增粘剂（改性石棉）（SM-1）或（XK-1）作用：提高低固相钻井液的动切力。 8、硅氟稀释剂(SF-150) 作用：主要用作稀释改善细分散钻井液体系的流动性 三、堵漏剂 1、单向压力封堵剂（DF-A）作用：主要用作渗透性漏失地层的堵漏。 2、综合堵漏剂（HD-I、II）作用：主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。 3、桥塞堵漏剂（QD-I、II）作用：主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。 四、加重剂 1、石灰石粉（CaCO3） 作用：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力，防塌防喷。可用来配制密度不 超过1.30g/cm3的钻井液。 2、重晶石粉（BaSO4） 作用：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力，防塌防喷。可用来配制密度 2.00g/cm3以上的钻井液。 常见膨润土浆配方
简答题： 1、钻井液是如何让分类的？P2-3 答：钻井液按密度大小可分为非加重钻井液和加重钻井液；按其黏土水化作用的强弱可分为非抑制型钻井液和抑制型钻井液；按其固相含量的多少，将固相含量较低的叫做低固相钻井液，基本不含固相的叫做无固相钻井液；根据分散（流体）介质不同，分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体和合成基钻井液四种类型。 2、主要钻井液类型有哪些？ P3-5 答：主要钻井液类型有：（1）分散钻井液；（2）钙处理钻井液；（3）盐水钻井液和饱和盐水钻井液；（4）聚合物钻井液；（5）钾基聚合物钻井液；(6)油基钻井液；（7）气体型钻井流体；（8）合成基钻井液；（9）保护油气层的钻井液；（10）不侵入地层钻井液。 3、膨润土在钻井液中的主要作用是什么？P31 答：膨润土在钻井液中的主要作用是增加粘度和切力、提高井眼净化能力；形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量；对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性；防止井漏等。 4、常用配制钻井液的粘土有哪些？P31 答：钻井液常用粘土有膨润土、抗盐粘土（包括凹凸棒石粘土、海泡石粘土等）及有机膨润土。 5、钻井液的功用有哪些？P5 答：钻井液的功用：（1）携带和悬浮岩屑；（2）稳定井壁；（3）平衡地层压力和岩石侧压力；（4）冷却和润滑钻头；（5）传递水动力；（6）获取地下信息。 6、配制泥浆的膨润土的主要作用有哪些？P31 答：膨润土在钻井液中的主要作用是增加粘度和切力、提高井眼净化能力；形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量；对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性；防止井漏等。 7、什么是压力激动？ 答： 8、简述钻井液的循环过程. P5 答：钻井液的循环是通过钻井泵（俗称泥浆泵）来维持的。从钻井泵排出的高压钻井液经过地面高压管汇、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤到钻头，从钻头喷嘴喷出，然后再沿钻柱与井壁（或套管）形成的环形空间向上流动，返回地面后经排出管线、振动筛流入泥浆池，再经各种固控设备惊醒处理后返回水池，进入再次循环，这就是钻井液的循环过程和循环系统。
第四章钻井液 在钻井工程中，人们常常以“泥浆是钻井的血液”来形象地说明钻井液在钻井中的重要地位。钻井液的作用可以概括为：清洗井底，携带岩屑；冷却和润滑钻头及钻柱；平衡地层压力；保护井壁；协助破岩；地质录井；将水力功率传递给钻头；保护油气层等。 在钻井实践过程中钻井液技术不断发展，从最初采用清水开始，经历了清水、天然泥浆、细分散泥浆、粗分散泥浆、不分散低固相泥浆、无固相泥浆等几个阶段。在这一过程中，为了解决某些复杂问题，出现了油基泥浆以及空气、泡沫等新型钻井液，远远超出了粘土和水形成的“泥浆”围，因此人们用“钻井液”来代替“泥浆”这一名称。 本章从钻井液的基本组成——粘土出发，介绍钻井液的基本性能及调整方法、现场常用钻井液的组成和特点。 第一节粘土基本知识 一、几种主要粘土矿物的晶体构造及特点 粘土主要是由粘土矿物(含水的铝硅酸盐)组成。粘土矿物的种类很多，不同粘土矿物有不同的晶体构造及特点，但其晶体都是由两种基本构造单位组成的。 1．粘土晶体构造中的基本单位 1)硅氧四面体。每个四面体中都有一个硅原子与四个氧原子以相等的距离相连，硅在四面体的中心，四个氧原子(或氢氧)在四面体的顶点。 2)铝氧八面体。铝原子处于八面体的中心，与上面和下面的各三个氧原子或氢氧形成一个正八面体。 2．高岭石的晶体结构 高岭石晶体由一个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成。四面体片的顶尖都朝着八面体片，二者由共用的氧原子和氢氧原子团联结在一起。由于它是一个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成，所以称高岭石为1：1型粘土矿物。高岭石单元晶层，一面为OH层，另一面为O层，片与片之间易形成氢键，晶胞之间连结紧密，故高岭石的分散度低。高岭石晶格中几乎没有晶格取代现象，它的电荷是平衡的，因此高岭石电性微弱。这些特点决定了高岭石水化很差。油气层中高岭石颗粒大而附着力弱。常常因运移堵塞孔喉而降低渗透率。 3．蒙脱石的晶体结构 蒙脱石是由上下两个硅氧四面体片中间夹一层铝氧八面体片组成，硅氧四面体的尖顶朝向铝氧八面体，铝氧八面体片和上下两层硅氧四面体片通过共用氧原
常用钻井液材料 一膨润土类 一、组成 膨润土是岩浆岩或变质岩中硅酸盐矿物（如长石）风化沉积形成的，其组成为 1、粘土矿物：蒙脱石、高岭石、伊利石和海泡石，钻井用膨润土主要粘土矿物为蒙脱石，含量在70%以上。 2、砂子：石膏、石英、长石、云母、氧化铁等含量越小越好。 3、染色物：木屑、树叶及腐质物起染色作用，膨润土有红色、黄色、紫色等不同颜色，就是这个原因。 4、可溶性盐类：碳酸盐、硫酸盐和氯化物等。 二、分类 膨润土分为钙基膨润土钠基膨润土和改性膨润土三种。 1、钙基膨润土：造浆率8-12立方米每吨。 2、钠基膨润：造浆率15-18立方米每吨。 3、改性膨润土：通过加入纯碱、烧碱、羧甲基纤维素、低分子量聚丙烯酰胺等无机盐和有机分散剂来提高膨润土的造浆率，达到钠基膨润土性能指标。 三、作用及用途 1、堵漏：黄土层漏失、基岩裂隙漏失都需要用来配浆堵漏。 2、护壁：在井壁上形成泥饼，减少钻井液内的水份向井壁渗透，起到保护井壁稳定的作用。 3、携砂：配制一定数量的高比重大粘度的膨润土泥浆定期打入井内，将井内掉块、岩屑顺利携带出井外，保持井内干净。 4、配治塌泥浆：井壁长时间浸泡发生垮塌，常规泥浆仍不能维护井壁时，就要加膨润土以提高比重、切力、粘度达到稳定井壁之目的。 5、配加重泥浆：遇到涌水或高压油气层时，都需在泥浆中加膨润土来平衡地层压力。 6、配完井液和封闭浆：为顺利测井，完钻时需配完钻液；在易塌井段需配封闭浆，这些都需加膨润土。 四、影响膨润土性能的因素 1、原矿质量：原矿石蒙脱石含量高低是影响膨润土性能最重要的因素，蒙脱石含量越高，膨润土造浆率相应地就高。 2、粒度：粒度越细造浆率相应的就越高，反之亦然。 3、添加剂：合理地加入分散剂，会明显改善膨润土的性能。 4、水质：膨润土在高矿化度和酸性中水造浆率会明显降低甚至不造浆。 五、简单测试 1、造浆率：1吨膨润土配制出胶体率95%以上的泥浆的体积。如造浆率15立方米每吨，就是在100克水中加6.67克膨润土搅拌30分钟倒入试管（100毫升）中，24小时胶体率在95%以上。 2、漏斗粘度：用马氏漏斗测其粘度，一般不低于28秒。 3、失水量：用ANS气压失水仪测失水量。一般不大于 18ml/30min。 4、含砂量：将100克膨润土加到1000克水中搅拌30分钟，再加1000克水搅拌30分钟静止30分钟。将沉淀物上面的泥浆全倒掉，然后用水再洗两次，把最后的砂子烘干，称其重量，即膨润土含砂量，含砂量小于5%为合格品。 二加重材料
第六章高密度饱和盐水钻井液技术 第一节高密度饱和盐水钻井液概述 一、饱和盐水钻井液的作用和发展概况 凡NaCl含量超过1%（质量分数，Cl-含量约为6000 mg/l）的钻井液统称为盐水钻井液。一般将其分为以下三种类型： （一）欠饱和盐水钻井液 其Cl-含量自6000 mg/l直至饱和之前均属于此类。 （二）和盐水钻井液 是指含盐量达到饱和，即常温下NaCl浓度为3.15×105 mg/l（Cl-含量为1.89×105mg/l）左右的钻井液。注意NaCl溶解度随温度变化而变化。 （三）海水钻井液 是指用海水配制而成的含盐钻井液。体系中不仅含有约3×104 mg/l的NaCl，还含有一定量的Ca2+和Mg2+。 根据含盐量的多少，在国外出版的专著中又将盐水钻井液分为以下几种类型：含盐量在1%~2%时为微咸水钻井液，在2%~4%时为海水钻井液，在4%与近饱和之间时为非饱和盐水钻井液，在含盐量达最大值31.5%时则被称为饱和盐水钻井液。 如前所述，为了防止盐膏层发生塑性变形和盐溶而造成缩径或井塌等复杂情况的发生， —154—
提高所用钻井液的密度是非常有效和必要的，这一点已被国内外盐膏层钻井的实践所证实。例如，华北油田新家4井使用油包水乳化钻井液钻3630~4518m的盐膏层井段，当钻井液密度为1.90~1.95 g/cm3时，在盐岩或含盐膏泥岩处，起下钻均会遇阻。而钻井液密度提高至2.03~2.04g/cm3时，井下情况正常，下钻仅轻微遇阻，不需划眼就可通过。因此，为保证安全顺利钻穿盐膏层，必须提高钻井液密度至能够控制盐岩蠕变和塑性变形所需范围。所需密度应根据井深、井温及盐岩蠕变规律来确定，同时还要根据已钻井实际资料和岩心实测试验数据来进行修正，钻井过程中还需根据该井段的实际情况随时进行调整，以确保钻井作业的顺利进行。钻井液密度的具体确定方法和应用图版已在第四、五章详细介绍过，在此不再赘述。 一般情况下，盐的溶解是造成盐膏层钻井过程中各种井下复杂情况的主要原因。因此，要想顺利钻穿盐膏层，就必须采取有效的措施以控制盐的溶解速率。当钻遇盐岩层、盐膏层或盐膏与泥页岩互层时，盐的溶解会使钻井液的粘度、切力上升，滤失量剧增，因此会进一步增加盐膏层钻井的难度。若在钻井液中预先加入工业食盐，可使水基钻井液具有更强的抗盐能力和抑制性。由于饱和盐水钻井液矿化度极高，因此抗污染能力强，对地层中粘土的水化膨胀和分散有极强的抑制作用。钻遇盐膏层时，由于体系中的盐已达饱和，使盐的溶解受到抑制，因此可使盐膏层中盐的溶解减至最小程度，避免大肚子井眼的形成和井塌等复杂情况的发生，从而使井眼规则，确保钻井过程的顺利进行。 在20世纪80年代中期，我国就研究成功饱和盐水钻井液体系，使其顺利钻进盐膏层，基本解决了盐膏层的盐溶、缩径、井塌及卡钻等井下复杂情况。因此，现已形成了较成熟的饱和盐水钻井液体系和针对不同地层的饱和盐水钻井液配方。如胜利油田在新东风10井使用聚合物复合钾盐饱和盐水钻井液顺利通过含盐膏的红层，钻达5344.71m；青海油田在狮20井使用新型的三磺饱和盐水钻井液钻进；中原油田使用了磺化沥青三磺盐水钻井液钻进。这些井的钻井实践表明，只要根据地层实际情况对饱和盐水钻井液的配方进行适当调整，就可以顺利钻穿盐膏层。 对于高密度饱和盐水钻井液体系，不仅能尽可能减少盐岩的溶解，而且由于其“高密度”（2.0~2.5 g/cm3），因此可以有效控制盐岩的蠕变和塑性变形，从而解决了盐膏层两大主要原因引起的复杂情况。同时由于体系中加入了抗盐、抗高温和强抑制性的处理剂，如磺化酚醛树脂、氯化钾和硅酸盐等，因此可以保证井壁稳定，并可在深井和超深井中使用。 —155—
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+Pe P----钻井液密度g/cm3 式中: P地----地层压力MPa H-----井深m Pe-----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。 2、钻井液与钻井工作关系,钻井液粘度的大小,对钻井液携带岩屑能力有很大的影响,一般来说,钻
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。但通常使用含一定量CaCl2
钻井液是钻井的血液，就如同人体的血液一般，人如果没有血液就会死。 我国钻井液工艺技术的发展规律与国际上该项即使的发展规律基本相似。最初我国主要使用以钠基为基础的细分散钻井液，在井浅、地层较简单情况下，这类体系有其优越性，例如可以就地取材，成本低，密度可在较大范围内调整等。但钻遇复杂地层，如大段泥页岩层、厚岩盐层及其它可溶性盐类地层时，这来钻井液的抗污染能力差，很难维持比较稳定的性能，于是发展了以石灰、石膏及氯化钙为絮凝剂的钙处理钻井液及盐水钻井液。由于以上钻井液具有抗盐、钙侵、流动性好和性能稳定等优点，自20世纪60年代初开始，在我国逐渐得到了广泛应用。20世纪70年代初，我国成功地发展了低固相铁铬盐混油钻井液、褐煤氯化钙钻井液、褐煤石膏钻井液以及低固相弱酸性饱和盐水钻井液等，并且高分子有机处理剂已广泛应用于钻井液中。从20世纪70年代中期至80年代中期，我国钻井液技术有了很大的发展主要表现在：（1）适于钻深井、超深井的三磺钻井液在全国推广使用后，大大减轻了井下复杂情况，创下了钻超深井7175m的记录。（2）在此期间，低固相不分散聚合物钻井液技术在我国得到全面推广。开始时仅使用聚丙烯酰胺单一型聚合物絮凝剂，以后陆续研制成功不同基团、不同相对分子质量的聚合物处理剂。形成了多种聚合物钻井液体系。聚合物钻井液主要应用于井深4000m以内的井，在当时曾有力地配合了高压喷射钻井，大大地提高了钻井速度。并且由于聚合物处理剂具有良好的护壁作用，因此当时所研制的钾基聚合物钻井液曾在很大程度上解决了泥、页岩地层的坍塌问题。（3）80年代初期，研制成功了油包水乳化加重钻井液，并在华北、新疆和中原等油田得到成功应用，有效地解决了钻遇大段岩膏层和水敏性泥页岩地层时所遇到的各种问题。(4)钻井液处理剂、原材料品种迅速增加，质量不断提高。1978年，我国钻井液处理剂仅有40多种，1983年增至76种，1985年已达16个门类，共129种。从何80年代初开始，我国已着手制订钻井液处理剂和原材料质量标准。1986—1990年，我国钻井液工艺技术取得了长足的进步，从而大大缩短了我国与国际先进水平的差距。其中有代表性的成果包括：（1）在新的起点上对聚合物钻井液进行了全面、系统的研究，研制出两性离子聚合物钻井液和阳离子聚合物钻井液等新体系，并在全国许多油田推广使用，取得良好效果。在此期间，我国在总结前期的聚合物钻井液技术成功经验的同时，也指出了在使用聚合物钻井液过程中遇到的一些新问题。于是将聚合物处理剂的类型从阴离子扩展到阳离子、两性离子，并对大、中低相对分子质量聚合物处理剂及其复配作用在抑制性、降滤失、降粘作用机理方面进行了系统研究，在此基础上研制出以FA367、XY-27和JT888等处理剂组成的两性离子聚合物钻井液体系，和由盐离子包被剂、降滤失剂、降粘剂、防塌剂等组成的全阳离子聚合物钻井液体系。（2）为保护油气层，实现欠平衡压力钻井，发展了泡沫和充气钻井液技术。其中使用泡沫钻成的最深井的井深达到3232m。（3）为了有效地解决井壁失稳问题，系统地研究了各类钻井液及其处理剂与井壁稳定的关系，研制出了各种具有较强抑制性的防塌钻井液体系，并研制出可对付复杂盐膏层的饱和盐水钻井液和油包水乳化钻井液等。（4）子啊深井、超深井钻探作业中，研制出聚磺钻井液体系。该体系兼有聚合物钻井液和三磺钻井液的优点，既有很强的抑制性，又改善了高温干呀条件下钻井液的性能。同时还大大地减少了井下复杂情况的发生，提高了机械钻速；（5）保护油气层技术有了很大发展，研制并应用了3大类共11种不同类型的保护油气层的钻井液体系。1991—1995年，我国钻井液技术又上了一个新的台阶。具体体现在：（1）聚合物钻井液技术又有了新的进步。其中两性离子聚合物钻井液技术更加成熟，据
《钻井液工艺原理》综合复习资料 一、概念题 二、填空题 1、钻井液的主要功能有（）、（）、（）、（）等。 2、一般来说，钻井液处于（）状态时，对携岩效果较好；动塑比τ0/ηp越（）或流性指数n越（），越有利于提高携岩效率。 3、粘土矿物基本构造单元有（）和（）。 4、井壁不稳定的三种基本类型是指（）、（）、（）。 5、在钻井液中，改性褐煤用做（）剂，磺化沥青用做（）剂。 6、油气层敏感性评价包括（）、（）、（）、（）和（）等。 7、一般来说，要求钻井液滤失量要（）、泥饼要（）。 8、现场钻井液常用四级固相控制设备指（）、（）、（）、（）。 9、影响钻井液滤失量的主要因素有（）、（）、（）、（）。 10、按API标准钻井液常规性能测试包括（）、（）、（）、（）、（）、（）。 11、聚合物钻井液主要类型有（）、（）、（）。 12、钻井液常用流变模式有（）、（）。 13、常见粘土矿物有（）、（）、（）等。 14、钻井过程可能遇到的复杂情况有（）、（）、（）等。 15、钻井液的基本组成（）、（）、（）。 16、钻井液的流变参数包括（）、（）、（）、（）和（）等。 17、在钻井液中，钠羧甲基纤维素用做（）剂，铁铬盐（FCLS）用做（）剂，氢氧化钠用作（）剂。 18、现场常用钻井液降滤失剂按原料来源分类有（）、（）、（）、（）。 三、简答题 四、计算题 1、使用范氏六速粘度计，测得某钻井液600rpm和300rpm时的读数分别为：Ф600=29，Ф300=19，且已知该钻井液为宾汉流体。 ⑴计算该钻井液的流变参数及表观粘度； ⑵计算流速梯度为3000S-1时钻井液的表观粘度。 2、用重晶石（ρB=4.2g/cm3）把400 m3钻井液由密度ρ1=1.20g/cm3加重到ρ2=1.60g/cm3，并且每100kg重晶石需同时加入9L水以防止钻井液过度增稠，试求： ⑴若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？ ⑵若最终体积为400 m3，需加入重晶石多少吨，放掉钻井液多少方？ 3、用重晶石（ρB=4.2g/cm3）把200 m3钻井液由密度ρ1=1.10g/cm3加重到ρ2=1.50g/cm3，并且每100kg重晶石需同时加入9L水以防止钻井液过度增稠，试求： ⑴若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？ ⑵若最终体积为200 m3，需加入重晶石多少吨，放掉钻井液多少方？ 五、论述题