钻井液种类简介

钻井液知识钻井液的概念：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（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。

钻井液（drill‎i ng 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。

钻井用化学材料钻井用化学材料一、钻井液的作用钻井液又称“泥浆”是由各种油田化学剂（约19类）混合组成的流体。

当钻进至油、气层时所用的钻井液为“完井液”。

修井作业时所用的化学剂配成的流体称为“修井液”。

基本功能有：钻井液具有平衡地层压力、冷却润滑钻头、冲洗井底、携带岩屑、辅助破坏岩层、悬浮岩屑、保护井壁等作用。

保证优质快速钻进。

对于开发，保护油气层。

对于勘探，发现并保护油气层。

二、钻井液的类型水基钻井液：无固相饱和盐水钻井液低固相不分散钻井液（钾铵聚合物、三磺、两性复合离子、阳离子、正电胶等）油基钻井液：油基液、油包水乳化液、低胶性油基液、无毒油基液气体型（空气、雾、泡沫、充气）钻井液钻井液材料分为十六大类。

1.粘土类作用：主要用来配制原浆，亦有增加粘切、降低滤失量的作用。

主要材料：膨润土（主要以蒙脱石为主）、抗盐土（主要为凹凸棒石及海泡石土）、有机土（钠土经阳离子型表面活性剂处理的人造土）。

2.加重材料作用：主要用来提高钻井液的密度，以控制地层压力、防塌、防喷。

主要材料：重晶石粉：以硫酸钡为主要成分的天然矿石，经过机加工而成细度适宜的粉末状产品。

石灰石粉：以碳酸钙为主要成分的天然矿石，经过机械加工而成细度适度的粉末产品。

钛铁矿粉：以氧化钛与四氧化三铁为主要成份。

3.增粘剂作用：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。

主要材料：黄孢胶、黄原胶、羧甲基纤维素CMC、羟乙基纤维素HEC、正电胶、石棉、胍胶等。

4.降粘剂作用：主要用来改善钻井液的流动性，例如粘度、切力，以增加可泵性、减少摩阻等。

主要材料：酸式焦磷酸盐、四磷酸钠、铁铬盐、木质磺酸盐类、单宁、腐植酸钾、丙烯酸聚合物、硅稀释剂、氧化木质素衍生物等。

5.降滤失剂作用：主要用来降低钻井液的滤失量。

主要材料：淀粉类、低粘度聚阴离子纤维素、钠羧甲基纤维素、共聚物类、聚丙烯腈衍生物或聚丙烯盐、树脂类、复全合纤维素等。

6.絮凝剂作用：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，可使钻屑不分散，易于清除，并有防塌作用。

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% NPAN2、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。

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%)。

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.
5、应充分水化配制钻井液用膨润土。

6、配制钻井液用处理剂应配成胶液缓慢加入，避免直接加入固体或粉末状处理
剂。

7、应控制好钻井液处理剂的加入比例、顺序和方法。

现场维护
1、充分发挥固控设备清除钻屑的效率。

2、需补充处理剂，应缓慢、均匀加入钻井液处理剂胶液，尽量避免直接加入处
理剂固体或干粉。

6。

•常用钻井液类型•一）、水基钻井液•水基钻井液以水为分散介质（连续相），以粘土为分散相（固相），加入一定的化学处理剂或加重材料组成。

这类钻井液发展最早，使用最广泛。

水基钻井液又可分为以下几种类型：•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。

含盐量（Nacl）小于•1％或低于10000毫克／升。

含钙量小于120毫克／升。

•2、盐水钻井液：•含盐量大于1％或高于10000毫克／升。

包括盐水钻井液、饱和盐水钻井液、海水钻井液。

主要用在海湾海上钻井，钻盐岩层及泥页岩易塌地层。

•3、钙处理钻井液：•含钙量大于120毫克／升。

包括石灰钻井液、石膏钻井液、氯化钙钻井液。

其主要特点是抗可溶性盐侵蚀能力强，性能稳定。

•4、不分散低固相聚合物钻井液：•一般低固相钻井液粘土含量小于7％（体积百分数）；不分散低固相钻井液的粘土含量小于4％。

其主要特点是钻速快，流动性好，钻井总成本低。

•5、混油钻井液：•在水基钻井液中混入3～4％的乳化油类（原油或柴油），使油成小珠分散的乳化状态。

其主要特点是润滑性好，流动性好，失水量低，泥饼摩擦系数小。

•二）、油基钻井液•以油为分散介质的钻井液。

它又可分为：•1、油基钻井液：•是以原油或柴油为连续相（液相），以氧化沥青作为分散相（固相），再加入化学处理剂和加重剂配成的，含水量在3％以下。

其主要特点是对油层损害小，抗可溶性盐侵污的能力强。

•2、油包水乳化钻井液：•以柴油作连续相，以水作分散相，呈小液滴状分散在水中（水的体积分数可达60％），以有机膨润土（或称亲油膨润土）和氧化沥青作稳定剂，再加入其它处理剂、加重剂配制而成。

其主要特点是热稳定性高，有较好的防塌效果，对油气层损害小，常用于高温井段，钻易塌地层和低压油气层。

常用的小井眼钻井液体系•甲酸盐钻井液体系•乙二醇／K2CO3水基钻井液•CBF钻井液体系（一种阳离子聚合物／盐水钻井液）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。