钙处理钻井液的配制原理及特点

钻井液配方资料钻井液材料是配制各种钻井液所用的物质，其中包括原材料及处理剂。

钻井液原材料是指那些组成钻井液的基本组分。

处理剂是指那些用来调整钻井液性能的物质，它是钻井液组分中的关键成分，随着钻井液技术的发展，处理剂的品种正日益增多。

一、钻井液概述钻井流体是在旋转钻井中使用的循环流体，由于绝大多数使用的是液体，少量使用气体或泡沫，因此又称“钻井液”。

钻井液在钻井工程中的主要功用是：清洗井底，携带岩屑；冷却和润滑钻头及钻柱；形成泥饼，保护井壁；控制与平衡地层压力；悬浮岩屑和加重剂；在地面沉除岩屑；提供所钻地层的有关资料；将水功率传给钻头等。

钻井液的主要成分有：水，如淡水、盐水、咸水或饱和盐水等；膨润土，如钠膨润土、钙膨润土、有机土或抗盐土等；化学处理剂有无机类、有机类、表面活性剂类、高聚合物类或生物聚合物类等；油类，如轻质油或原油等；气体，如空气或天然气等。

由于这些成分在各类钻井流体中所形成的分散体系不同，因此所起的作用也不同。

从物理化学观点看，钻井液是一种多相不稳定体系，其包括由重晶石粉、钻屑、粘土粉等组成的的悬浮液、高聚合物组成的胶体、膨润土粉的水溶液等和氯化钠的真溶液、碳酸钠的水溶液等。

钻井液有以下分类方法：按密度可分为低密度未加加重剂和高密度加有加重剂两种；按对粘土的作用可分为“抑制法”和“非抑制性”两种，前者加有抑制粘土水化分散的抑制剂；按分散体系中的连续相可分为水基（以水为连续相）、油基（以油为连续相）和气体。

水基钻井液是目前应用最广泛、研究最深入的一类钻井液；油基钻井液是为了钻复杂地层如岩盐、石膏、泥岩页岩以及钻定向井、高温井和完井、修井的需要而发展出来的；气体钻井使用空气或天然气体做为钻井时的循环流体，是为了钻低压油气层、严重漏失层或坚硬而不含水的地层而发展起来的。

我国标准化钻井液现分为淡水钻井液、钙处理钻井液、木分散聚合物钻井液、盐水（包括海水或咸水）钻井液、饱和盐水钻井液、钾基钻井液、油基钻井液、气体（包括一般气体及泡沫）钻井液等八类。

实验11 钻井液的钙侵及其处理在钻进过程中，地层里的可溶性盐类（如石膏、岩盐、芒硝），各种流体（油、气、水）以及岩石细粒会使钻井液性能发生不符合施工要求，称之为钻井液受侵。

钻进石膏层和水泥塞时都会遇到钻井液受钙侵问题。

一、实验目的1．了解钙侵对钻井液性能的影响。

2．掌握钙侵后钻井液的处理方法。

二、实验原理当钻井液受到石膏或水泥侵时，在钻井液中由于CaSO4（固）===== Ca2++SO42-Ca（OH）2（固）=====Ca2++2OH-按照离子交换吸附的原理，石膏或水泥提供二价钙离子要置换吸附在粘土表面上的一价钠离子，使钠质粘土变为钙质粘土。

钙离子是二价的，它和粘土表面的吸附力量大于一价的钠离子，难于被呈极性的水分子“拉跑”，因而粘土的ζ电势减小，粘土颗粒聚结合并的斥力减小，颗粒变粗，网状结构加强加大，致使钻井液的滤失量、粘度、切力增大。

在处理时，首先加入稀释剂，使粘土颗粒适度絮凝，根据需要再加入适量降失水剂，从而得到满意的性能。

三、实验仪器设备及药品六速旋转粘度计，中压失水仪，密度计，高速搅拌器，电子天平，秒表，1000ml 搪瓷杯，秒表，pH试纸，CaSO4、SMT（或SMC），SMP、钻井液。

四、实验步骤1．此步由实验室人员在实验前完成。

在室温下(即水不加热)或加热条件下，配制比重为 1.05的原浆。

配制好后放置几天至十几天，让其中的粘土充分水化分散，使原浆性能基本稳定下来，临到本实验前加水稀释，冬天可稀释到漏斗粘度约为20～35秒，夏天可更稀，使漏斗粘度约为23～26秒。

稀释时供参考的加水量约为每升钻井液100～300ml。

2．以下各步由学生完成。

取700ml原浆于1000ml钻井液杯中，用密度计、六速旋转粘度计、气压失水仪、钢板尺、PH试纸分别测定密度(ρ)、表观粘度(AV)、静切力（GeL10“/10…）、API滤失量(FL)、泥饼厚度(H)和PH值，记录数据。

测定完性能的钻井液要倒回原1000ml钻井液杯中，泥饼，滤纸弃去。

石油地质与工程2021年1月PETROLEUM GEOLOGY AND ENGINEERING 第35卷第1期文章编号：1673–8217（2021）01–0105–04柯探1井高钙盐水层的钻井液技术白海鹏，刘学清，商国玺，陈勇，陈海军（北京京能油气资源开发有限公司，北京100000）摘要：柯探1井是部署在新疆阿克苏地区柯坪县的一口风险探井，在寒武系沙依力克组钻遇高钙盐水层，持续不断地钙侵导致重晶石沉降，发生了卡钻等一系列井下故障。

为优化复杂地质条件下钻井液配方，现场开展多种试验，提出了钙盐水层钻井液等一系列钻井液配方：①三开配浆即用海泡石代替现在的膨润土，控制好低密度固相，为转换四开饱和盐水钻井液做好准备；②除聚合物之外，常见的淀粉比较适合该区块；③除应用纯碱和小苏打除钙外，使用一些硅酸钾，能预防钙侵，生成的硅酸钙对井壁稳定、防塌有一定的帮助，同时钾离子可以提高钻井液的抑制性；④采用质量较好的白沥青，实现快速优质钻进。

现场应用表明，四开高钙盐水层，电测无阻卡，井径规则，套管一次性下到位，钻井液性能满足固井施工要求，现场施工效果良好。

关键词：新疆阿克苏地区；柯探1井；高钙盐水；优化配方；抗钙降滤失剂中图分类号：TE254 文献标识码：ADrilling fluid technology for high calcium brine layer in Ketan-1 wellBAI Haipeng, LIU Xueqing, SHANG Guoxi, CHEN Yong, CHEN Haijun(Beijing Jingneng Oil and Gas Resources Development Co., Ltd., Beijing 100000, China) Abstract: Ketan-1 well is a risk exploration well deployed in Keping County of Aksu area in Xinjiang. During drilling in Shayilik formation of Cambrian system, high calcium brine layer was encountered, and barite settlement was caused by continuous calcium invasion, and a series of downhole failures such as pipe sticking occurred. In order to optimize the drilling fluid formula under complex geological conditions, a variety of field tests were carried out for a series of drilling fluid formulations. ①In the third spud, sepiolite is used to replace the present bentonite to control the low density solid phase and prepare for the conversion of the fourth spud saturated salt water drilling fluid;②Besides polymer, common starch is more suitable for this block;③In addition to the application of soda ash and sodium bicarbonate to remove calcium, some potassiumsilicate can be used to prevent calcium invasion. The generated calcium silicate is helpful to wellbore stability and collapse prevention, and potassium ion can improve the inhibition of drilling fluid;④High quality white asphalt is used to realize fast and high quality drilling. The field application shows that the high calcium brine layer has been opened four times in Ketan-1 well, the well diameter is regular, the casing is put in place at one time, the drilling fluid performance meets the requirements of cementing operation, and the field operation effect is good.Key words: Aksu area in Xinjiang; Ketan-1 well; high calcium brine; optimized formula; anti calcium fluid loss additive柯探1井是京能油气公司部署在新疆阿克苏地区柯坪县的第一口重点风险探井，目前已在中下寒武系盐下吾松格尔组获得日产百万方的高产天然气流，获得塔里木盆地新区新层系的重大突破。

钻井液配浆材料与处理剂一般来讲，钻井液配浆原材料是指在配浆中用量较大的基本组分，例如膨润土、水、油和重晶石等。

处理剂则是指用于改善和稳定钻井液性能，或为满足钻井液某种性能需要而加人的化学添加剂。

处理剂是钻井液的核心组分，往往很少的加量就会对钻井液性能产生极大的影响。

但配浆原材料与处理剂之间并无严格的界限，有的文献将配浆原材料也归类在处理剂中。

钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多。

为了使用和研究方便，有必要将它们进行分类。

目前主要有以下两种分类方法。

第一类分类方法是按其组成分类。

通常分为钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。

其中无机处理剂又可分为氯化物、硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐和混合金属层状氢氧化物(即正电胶)类等。

有机处理剂通常可分为天然产品、天然改性产品和有机合成化合物。

按其化学组分又可分为下列几类：腐植酸类、纤维素类、木质素类、丹宁酸类、沥青类、淀粉类和聚合物类等。

第二类分类方法是按其在钻井液中所起的作用或功能分类。

我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂共分为以下“类，即(1)降滤失剂(Filtration Reducer)；(2)增粘剂(Viscosifier)；(3)乳化剂(Emulsifier)使油水乳化产生乳状液；(4)页岩抑制剂(Shale inhibitor)；(5)堵漏剂(lost Circulation Material)；(6)降粘剂(Thinner)；(7)缓蚀剂(Corrosion inhibitor)；(8)粘土类(Clay)；(9)润滑剂(Lubricant)；(10)加重剂(Weighting Agent)；(11)杀菌剂(Bactericide)；(12)消泡剂(Defoamer)；(13)泡沫剂(Foaming Agent)；(14)絮凝剂(Flocculant)；(15)解卡剂(Pipe-Freeing Agent)；(16)其它类(Others)等。

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。

名词解释 1. 晶格取代2. 钻井液:用于钻井的具有各种各样功用以满足钻井工作需要的循环流体3. 钻井液的阳离子交换容量：每100ml 钻井液所能吸附亚甲基蓝的量，用()m CEC 表示粘土的阳离子交换容量CEC ： 在分散介质的PH 值为7的条件下，100g 粘土所能交换下来的阳离子总量4. 粘土的水化作用：粘土矿物遇水后，在其颗粒外表吸附水分子形成水化膜，经层间增大的过程5.造浆率:1t 粘土所能配出的表观黏度为15mPa*s 的钻井液体积6. 取代度d :纤维素分子每一葡萄糖单元上的三个羟基中,羟基上的氢被取代而生成醚的个数称为取代度7. 剪切速率：垂直于流速方向上单位间隔 流速的增量 剪切应力：单位面积上的剪切力8.表观粘度：又称有效粘度，是在某一剪切速率下，剪切应力与剪切速率的比值，a τμγ=宾汉：0a p ττμμγγ==+ 幂律 ：1n ak τμγγ-==a γμ增加，减小9. 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钻井液的触变性：指搅拌后钻井液变稀，静置后又变稠的性质〔一般用终切力与初切力之差表示〕 10.钻井液的造壁性：钻井液滤失过程中，其自由水进入岩层，固相颗粒附着在井壁上形成泥饼，减小浸透性阻止或减慢钻井液继续侵入地层 填空SMP/SMC/SMT动切比 0.36-0.48pa/〔mpa*s 〕 流性指数n 控制在0.4-0.7 试验渗滤压差 0.89mpa影响粘土阳离子交换容量大小的因素：粘土矿物的本性；粘土的分散度；溶液的酸碱度 电动现象的存在说明胶粒外表总带有电荷，其主要来源：电离作用，晶格取代作用，离子吸附作用，未饱和键 简答1. 钻井液的组成:由膨润土,水.各种处理剂,加重材料,及钻屑所组成的多相分散体系钻井液的功用：携带和悬浮岩屑；稳定井壁和平衡地层压力；冷却和光滑钻头、钻具；传递水动力此外钻井液还要做到： 与所钻遇的油气层相配伍，满足保护油气层的要求； 有利于底层测试，不影响对地层的评价； 防止对钻井人员和环境发生伤害和污染； 不腐蚀井下工具及地面装备或尽可能减轻腐蚀 钻井液分类：分散钻井液〔细分散〕；钙处理钻井液，盐水钻井液，饱和盐水钻井液〔粗分散〕； 聚合物钻井液，甲基聚合物钻井液〔不分散〕；油基钻井液；合成钻井液；气体型钻井液；保护油气层钻井液2.静电稳定理论〔DLVO理论〕：溶胶在一定条件下是稳定存在还是聚沉，取决于胶粒之间存在的两种相反的作用力，即互相吸引力与静电斥力，当胶体颗粒在布朗运动中互相碰撞时，吸力大于斥力，溶胶就会聚结，反之，斥力大于吸力时，粒子碰撞后又分开，保持其分散状态3.粘土水化膨胀受三种力制约：外表水化力；浸透水化力；毛细管作用力影响粘土水化膨胀的因素：粘土晶体的部位不同，水化膜厚度不一样；粘土矿物不同，水化作用的强弱不同；粘土吸附的交换性阳离子不同，其水化程度有很大差异泥浆中可溶性的盐类及泥浆处理剂的影响温度和压力的影响粘土水化膨胀作用机理：粘土矿物外表吸附水分子和补偿阳离子吸附水分子，增大晶层间距的过程4.丹宁的稀释机理:单宁酸钠苯环上相邻的双酚羟基可通过配位键吸附在粘土断键边缘的铝离子处，而剩余的—ONa和—COONa均为水化基团，他们又能给粘土颗粒带来较多的负电荷和水化层，使粘土颗粒端面处的双电层斥力和水化膜厚度增加，从而拆散和削弱了粘土颗粒间通过端--面和端—端连接形成的网架构造，使粘度和切力下降5.不同交换性阳离子引起水化程度不同的原因P42粘土单元晶层间存在两种力：膨胀力和带负电荷的晶层之间的斥力，—层间阳离子—粘土单元晶层之间的静电引力假设静电引力大于晶层间的斥力，即2〉1，那么粘土只能发生晶格膨胀假设晶层间斥力大于静电引力，即2〈1，粘土发生浸透膨胀6.对抗高温钻井液处理剂的一般要求1）高温稳定性好，在高温条件下不易降解2）对粘土颗粒有较强的吸附才能，受温度影响小3）有较强的水化基团，使处理剂在高温下有良好的亲水特性4）能有效抑制粘土的高温分散作用5）在有效加量范围内，抗高温滤失剂不得使钻井液严重增稠6）在PH较低〔7-10〕时也能充分发挥其效力，有力与控制高温分散，防止高温胶凝和高温固化现象的发生7．聚合物钻井液的特点1．固相含量低而且亚微粒子所占比例也较低2．具有良好的流变性3．钻速快4．井壁稳定民井径规那么5．对油气层伤害小，有利于发现和保护气层6．防止井漏7．钻井本钱低阐述1.影响聚结稳定性的因素并举例（1）电解质浓度的影响1）在高浓度电解质存在时，除了胶粒非常靠近以外，在任何间隔上都是吸引能占优势，在这种情况下聚结速度最快2）在中等电解质浓度下，由于存在远程斥力能的作用，聚结过程被延缓了3）在低电解质浓度下，由于存在明显的远程斥力能的作用，聚结过程很慢例：钻井时发生盐侵或钙侵时，易导致钻井液性质发生变化，应采用饱和盐水钻井液体系（2）反离子价数的影响电解质中起聚沉作用的主要是与胶粒带相反电荷的反离子，反离子价数越高，聚沉值越低，聚沉率越高，聚沉才能越强例：（3）反离子大小的影响水化离子半径越小越容易靠近胶粒，越容易发生聚沉，尤其对低价离子影响显著例：钾基聚合物钻井液中钾离子起页岩抑制剂的作用（4）同号离子的影响同号离子对胶体有一定的稳定作用，可以降低反离子的聚沉才能，但有机高聚物离子例外例：HPAM在膨润土颗粒上吸附，可增加粘土颗粒的电动电位（5）互相聚沉现象带一样电荷的两种溶胶混合后没有变化，除个别例外，而两种相反电荷的溶胶互相混合那么发生聚沉例：正电胶MMH参加水基钻井液中，使得其切力增加，滤失量也增加2．无机处理剂在钻井液中的作用机理(举例说明)〔1〕离子交换吸附在配置预水化膨润土时，参加适量碳酸钠，使钠离子与钙蒙脱土颗粒外表的钙离子发生交换，从而使粘土的水化和造浆性能进步，分散成更小的颗粒，使钻井液粘度和切力升高，滤失量降低〔2〕调控钻井液的PH值添加适量的烧碱进步钻井液的PH值，以应对PH值下降的现象3〕沉淀作用如有过多的钙离子或镁离子侵入钻井液，那么会削弱粘土的水化和分散才能，破坏钻井液性能，这时可先参加适量烧碱出去镁离子，然后用适量纯碱除去钙离子〔4〕结合作用在受到钙侵的钻井液中参加足量的六偏磷酸钠，可生成稳定的络离子，将钙离子束缚起来，相当于从钻井液中除去钙离子(5) 与有机处理剂生成可溶性盐单宁腐殖酸等有机处理剂在水中溶解度很小，不易吸附在粘土颗粒上，参加适量烧碱，使之转化为可溶性盐，如单宁酸钠和腐植酸钠，才能发挥其效能〔6〕抑制溶解的作用在钻遇岩盐和石膏地层时，常使用盐水钻井液和石膏处理的钻井液，甚至是使用饱和盐水钻井液，来增强钻井液抗污染才能，以及防止可溶性岩层的溶解，使井径保持规那么推导静滤失方程：假设：泥饼厚度与钻井直径相比很小，泥饼是平的且厚度为定值，泥饼不可压缩且其浸透率不变 滤失速率：f mcdV kA Pdth μ∆=〔1〕 K —泥饼浸透率 2m μsm m sc mc f V f h A ⋅=⋅⋅ μ--滤液粘度 amP s ⋅()sm f mc sc mc f V h A f h A +⋅=⋅⋅ f V --滤液体积 3cm 于是有 ()1sm f f mc sc sm sc sm f V V h A f f f A f ⋅==-⎛⎫- ⎪⎝⎭〔2〕 m V --钻井液体积 3m将〔2〕带入〔1〕中得：1f scf sm dV f kA P A dtV f μ⎛⎫∆=- ⎪⋅⎝⎭将上式积分得：022112fV tscf f sm f sc sm f f kA P V dV A dtf V f kA Pt f V μμ⎛⎫∆=- ⎪⎝⎭⎛⎫=-∆ ⎪⎝⎭==⎰⎰分析静滤失量的影响因素：1〕滤失时间；2〕压差越大，滤失量越大；3〕滤液的粘度；4〕温度〔T 增大，粘度减小，滤失量增大〕；5〕固相含量，钻井液中固相含量越高，泥饼中固相含量越小，钻井液滤失量越小；6〕岩层的浸透性；7〕泥饼的压实性，泥饼越薄，浸透性越小，滤失量越小；8〕钻井液的絮凝和聚结，可进步泥饼浸透率，从而增大滤失量7. 流变参数的计算11/min 1.703r s -= 0.511τθ= Pa τ-0.51130010001.703N Na r N Nθθτμ==⨯= a a mP s μ-⋅ :N N θ转速为时的读数60012a μθ=宾汉流体：()6003006003006003006003000.51110001022511p θθττμθθγγ--==⨯=---()()60030006006006003000.51110220.5111000p p θθττμγθθμ-=-=-⨯=-假塑性流体：6003003.322lg n θθ= 3000.511511n k θ=2.几种主要粘土矿物的晶体构造特点及其对储层的影响（1）高岭石1〕1:1层型粘土矿物；2〕几乎无晶格取代，CEC很小，负电量少；3〕晶层与晶层之间容易形成氢键，故晶层间连接严密；4〕水化性能差，造浆性能不好影响：1）在钻井过程中，含高岭石的泥页岩地层易发生剥蚀掉块2）高岭石常见疏松地层，在砂岩空隙中常以分散质点式存在且颗粒较大，附着力弱，是储层中产生微粒运移的根底物质3）流体以较高流速流向油层时，因剪切力作用使其从砂岩颗粒外表脱落随流体一起流动，在喉道上产生堵塞4）当储层中有较多高岭石成分时，应控制流体流速（2）蒙脱石1〕2:1型粘土矿物2〕晶格取代多在八面体中，CEC大，负电量大3〕晶层间引力以分子间力为主，因力弱，晶层间距较大，水分子易进入晶层，引起晶格膨胀4〕晶层的内外外表均可进展水化及阳离子交换，吸水性强，造浆率高影响：1）钻井时易导致缩径，卡钻事故2）易出如今浅层，以薄膜形式粘附在碎屑颗粒外表3）亲水性强，比外表高其水化膨胀会降低储层浸透率，降低产量（3）伊利石1）2:1层型粘土矿物2）晶格取代多发生在四面体中，其晶胞平均负电荷比蒙脱石高，产生的负点主要由钾离子平衡3）晶层间引力以静电引力为主，比氢键强，晶层间距较小是非膨胀型粘土矿物4）水化作用仅限于外外表影响：1）多是搭桥式，有很多微细孔隙，产生强吸水区，外来液体侵入后，易造成含水饱和度增加，使油层的相对浸透率下降2）一些毛发状的伊利石在流体流动时有可能被粉碎，并运移至喉道外形成阻塞，其单向阀作用，从而伤害油气层的浸透率（4）绿泥石1）2:2层型粘土矿物2）层间有水镁石晶片，静电核数很低3）非膨胀性粘土矿物影响：1）富含铁，具有酸敏性2）酸化时被溶解，释放铁离子，当酸耗尽时会形成氢氧化铁沉淀，其粒度比一般底层喉道尺寸大，易堵塞喉道而损害油层，造成酸化失败3. 调整钻井液宾汉形式流变性参数的一般方法可概括为：〔1〕降低p μ：1〕通过合理使用固控设备，加水稀释，减少固相含量2〕用化学絮凝方法降低粘土分散度〔2〕进步p μ：1〕参加低造浆率粘土，重晶石，增加固相含量 2〕混入原油或适当进步PH 值 3〕增加聚合物处理剂的浓度〔3〕降低0τ：1〕参加降粘剂，拆散钻井液中已形成的网架构造2〕如因2a C +，2Mg +等污染引起的0τ升高，可用沉降方法去除这些离子3〕用清水或稀浆稀释也可起到降低0τ的作用〔4〕进步0τ：1〕可参加预水化膨润土浆，或增大高分子聚合物的加量2〕对于钙处理钻井液或盐水钻井液，可通过适当增加2a C +和aN +浓度来进步0τ8. 钻井液在井内发生滤失的全过程由三个阶段组成：瞬时滤失；动滤失；静滤失瞬时滤失：地层刚钻开尚未形成泥饼之前的滤失特点：时间短；滤失速率最大；利于钻井动滤失：钻井液循环时的滤失特点：压差较大；泥饼薄；滤失量由较大减小至定植 静滤失：钻井液停顿循环时的滤失特点：压差较小；泥饼较厚；滤失量较小 结论:静滤失比动滤失的滤失速率小，但泥饼厚控制滤失量应控制动滤失，控制泥饼厚度应控制静滤失。

钻井液钙浸及处理1、钻井液中钙离子的来源。

钻井液中钙离子的来源有（1）钻遇石膏层和膏质泥岩地层,（2）钻遇盐水浸,（3）钻水泥塞，（4）配浆水是硬水，（5）石灰作为钻井液添加剂等。

在上述情况下钻井液中都会解离出钙离子。

除（5）外，前四种都为钻井液钙离子污染。

石膏和石灰在水中的溶解性能。

石膏和石灰在水中的溶解度都不大。

但只要有少量的溶解，就会对钻井液造成严重的污染。

CaSO 4←→Ca2+ + SO 42- 。

石膏含结晶水不同溶解度也不同，室温下二水石膏为2.08g/L，α-半水石膏为6.20g/L，β-半水石膏为8.15g/L，可溶性无水石膏为6.30g/L，天然无水石膏为2.70g/L。

石膏溶解度受溶液酸碱性，盐含量等影响。

Ca(OH)2←→Ca2+ +2OH- 氢氧化钙溶解度随温度的升高而降低，见下表。

2、钙离子破坏钻井液的性能。

钙离子与钻井液的作用，（1）钙离子与钠蒙脱土的钠离子发生离子交换反应，使钠土转换成钙蒙脱土，钙蒙脱土水化能力很弱，因而使钻井液粘度、切力和滤失量增大，严重时会使钻井液固液分层，流变性和滤失量完全失控；（2）钙离子与含有羧酸根的钻井液处理剂发生作用生成水不溶性羧酸钙，使处理剂失去作用；（3）钙离子与钻井液磺化处理剂中的磺酸根离子生成水溶性很差的磺酸钙，使相当一部分处理剂失去作用。

所谓磺化酚醛树脂抗盐，是相对于聚合物处理剂而言，并不是说钻盐膏层只要把磺化处理剂加足，不处理钙离子就可以了。

用这中处理办法，处理剂加的再多也无法将钻井液处理好。

所谓抗盐钙或曰抗复合盐处理剂都是在其中加了大量的纯碱，并不是处理剂本身抗盐钙。

真正抗钙离子的处理剂国内外还没有研究出来那！3、钻井液钙浸的处理方法。

钻井液钙浸的处理方法有两种，一是在钻达含盐膏和石膏地层前将钻井液转化成钙处理钻井液，二是使用除钙剂将钙离子除去。

根据钙离子的来源，除钙剂常用碳酸钠和碳酸氢钠或酸式焦磷酸钠（Na2H 2P 2O7）。

钻井液钙侵及处理一.实验目的1. 了解一般淡水钻井液钙侵后性能的变化规律。

2. 学会钙侵钻井液性能的调整二. 实验原理1. 钻井液钙侵后，原来的钠质土变为钙质土，其ξ电位降低，水化膜变薄，粘土颗粒间形成或增强絮凝结构。

从而导致钻井液粘度、切力上升、失水增大。

当钙侵到一定程度后，粘土颗粒继续变粗而沉淀，此时粘土分散度明显降低，使粘度、切力转而下降，失水继续增大。

钻井液性能参数变化趋势见下图。

2. 钙侵钻井液加入适量有机处理剂（稀释剂）后，一是拆散因钙离子作用形成较大较强的粘土絮凝结构，使钻井液处于适度絮凝状态，二是保护粘土颗粒使它保持适度尺寸，不至于结合而又变得过大，从而使钻井液性能得到改善。

三．仪器、药品仪器：ZNN-D6粘度计一台；电子天平一台。

药品：CMC、降粘剂。

四．实验步骤1．取原浆500ml高搅5分钟，测其性能。

2．各组按下表加生石灰，高速搅拌10分钟后测全套性能。

3．根据加生石灰后的钻井液性能，加适量稀释剂和降失水剂使其性能得到恢复。

处理剂加量参考下表：五．实验数据及处理1．将所得数据及计算结果整理列表。

答：经实验，可得表1，表2如下：取表2中的第一组数据进行分析，即φ600=15格，φ300=13格，滤失量β=36.0ml 所以，由η=0.5φ600；τ0=0.511（2φ300—φ600），得，η=0.5×15=7.5 mPa·s ；τ0=0.511×（2×13—15）=5.621 Pa表1表22．给出钻井液表观粘度、动切力以及失水随生石灰加量的变化曲线并简要解释。

答：由表2 ，可得图1，图2，图3 如下图1 钻井液表观粘度随石灰加量的变化曲线图图2 钻井液动切力随石灰加量的变化曲线图图3 钻井液失水量随石灰加量的变化曲线图随着CaO加量的增加，原来的钠质土变为钙质土，其电位下降，水化膜变薄，粘土颗粒间形成絮凝结构。

从而导致钻井液粘度、切力上升。

钻井液体系和配方一. 不分散聚合物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集合物处理的水基钻井液。

常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。

1.不分散聚合物体系特点（1）具有很强的抑制性。

通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，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。

通过控制适当的般土，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，能偶获得良好的泥饼质量。

（4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打，有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。

（5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井（6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底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。

2.3.1.加大包被剂用量（171/2″井眼平均约3.5千克/米，121/4″井眼约3.0千克/米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。

2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳范围为30～45克/升）。

般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。

3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥饼质量。

4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%～0.8%)及防泥包剂RH-4（0.3%～0.5%），降低磨阻，防止钻头泥包。

5.使用适量的HPAN、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大/小分子聚合物的最佳比例2.5～3:1）,降低滤失，有利于形成优质泥饼。