钻井液完井液化学1

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4、钻井液的性能 、
• 钻井液的密度 钻井液的密度(Density) • 钻井液的流变性 钻井液的流变性(Rheological Properties) • 钻井液的失水造壁性 钻井液的失水造壁性(Filtration Properties) • 钻井液的含砂量 钻井液的含砂量(Sand content of DF) • 钻井液的 值 钻井液的pH值 • 钻井液的固相含量和油、水含量 钻井液的固相含量和油、 • 钻井液膨润土含量 钻井液膨润土含量(MBT) • 钻井液的润滑性 钻井液的润滑性(Lubricity) • 钻井液滤液的化学性质（碱度、硬度、Cl-含量、….） 钻井液滤液的化学性质（碱度、硬度、 含量 含量、 ）
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钻井液密度
– 平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受 平衡地层压力，防止井喷、 地层流体的污染； 地层流体的污染； – 平衡地层压力，保持井壁稳定，防止井塌； 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 实现近平衡钻井技术，减少压持效应， 机械钻速； 机械钻速； – 合理选择打开油气层的钻井液密度，减少钻 合理选择打开油气层的钻井液密度， 井液对 产层的伤害。 产层的伤害。 • 用比重秤测定。 用比重秤测定。
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钻井液膨润土含量（ 钻井液膨润土含量（MBT） ）
– 钻井液中活性粘土的数量。 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， 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 过高，钻井液的粘度、切力增大， 过高 增厚，容易造成井下事故。 过小， 增厚，容易造成井下事故。MBT过小，钻井 过小 液的粘度、切力急剧下降，失水增大。 液的粘度、切力急剧下降，失水增大。
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钻井液的组成示例
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2. 钻井液的分类
通常根据分散介质分为四大类： 通常根据分散介质分为四大类： 水基钻井液（Water-Base Drilling Fluids） 水基钻井液（ ） 油基钻井液（ 油基钻井液（Oil-Base Drilling Fluids） ） 气基钻井流体（ 气基钻井流体（Gas-Base Drilling Fluids） ） 合成基钻井液(Synthetic-Base Drilling Fluids) 合成基钻井液
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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 CaCL 2 低固相 ( PAM ) : S ( V固 ) < 4 % FA 367 V浆 混油 ( Oil / Water ) : Oil < 10 %
油包水 ( W / O ) : Water = 10 ~ 60 %. 油基 : Oil > 90 %. 一般油基
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API和IADC分类法 和 分类法
• 不分散钻井液（基本不 不分散钻井液（ 含处理剂的天然泥浆） 含处理剂的天然泥浆）non-dispersed drilling fluids • 分散型钻井液- dispersed 分散型钻井液 drilling fluids • 聚合物钻井液 聚合物钻井液-polymer drilling fluids • 低固相钻井液 低固相钻井液-low solids drilling fluids • 饱和盐水泥浆 饱和盐水泥浆-saturated saltwater drilling fluids • 钙处理钻井液 钙处理钻井液-calciumtreated drilling fluids • 修井液，完井液 修井液，完井液workover ,completion fluids • 油基钻井液 油基钻井液-oil-based drilling fluids • 气体类钻井液 气体类钻井液-gas –typed drilling fluids
2. 快速发展时期 —— 细分散泥浆阶段
1928 ~1948年 年
主要解决问题： 主要解决问题： –泥浆性能的稳定 泥浆性能的稳定 –井壁稳定 井壁稳定 典型技术： 典型技术： – 一些泥浆性能测试仪器研制出来 – 使用膨润土、单宁、烧碱、褐煤等处理剂. 使用膨润土、单宁、烧碱、褐煤等处理剂.
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石油钻井工程标委会钻井液分委会 综合分类法
• 不分散聚合物钻井液（用 不分散聚合物钻井液（ 大中小分子聚合物处理的 低固相泥浆） 低固相泥浆） • 钾基钻井液 , K+≮1800mg/L • 分散钻井液 • 盐水钻井液
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• 饱和盐水泥浆 • 钙处理钻井液 • 修井液，完井液 修井液， • 油基钻井液 • 气体类钻井流体
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钻井液的含砂量
– 定义 钻井液中不能通过 定义: 钻井液中不能通过200目筛的固相的体 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 积占钻井液体积的百分数。一般要求小于 ％。( ％。 ＞74µm) – 含砂量过高带来的危害： 含砂量过高带来的危害：
• 钻井液密度升高，降低机械钻速； 钻井液密度升高，降低机械钻速； • 泥饼中含砂量升高，泥饼渗透率增大，失水增 泥饼中含砂量升高，泥饼渗透率增大， 大； • 泥饼表面摩擦系数增加； 泥饼表面摩擦系数增加； • 钻头、钻柱、泵等机械设备磨损严重。 钻头、钻柱、泵等机械设备磨损严重。
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第二节、 第二节、
钻井液的组成、 钻井液的组成、类型及性能
1. 钻井液的组成 ♦ 分散介质+分散相 化学处理剂 分散介质 分散相+化学处理剂 分散相 连续相+不连续相 ♦ 连续相 不连续相 液相+固相 固相+化学处理剂 ♦ 液相 固相 化学处理剂 Nhomakorabea4
分散相与分散介质
在多相分散体系中，被分散的物质。 分 散 相 —— 在多相分散体系中，被分散的物质。 分散相所在的连续介质。 分散介质 —— 分散相所在的连续介质。 分散体系——一种或多种分散相分散在分散介质中 分散体系 一种或多种分散相分散在分散介质中 的体系. 所形成 的体系 例如：钻井液中，粘土颗粒分散在水中 例如：钻井液中，粘土颗粒分散在水中: —— 粘土为分散相； 粘土为分散相； —— 水为分散介质。 水为分散介质。
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钻井液的pH值 钻井液的 值
– 由于钻井液中使用的化学处理剂在碱性条件 下才能溶解， 下才能溶解，而酸性环境对钻井设备上的橡 胶部件有严重的腐蚀作用，所以， 胶部件有严重的腐蚀作用，所以，绝大多数 钻井液体系的PH值都控制在 以上。 值都控制在7以上 钻井液体系的 值都控制在 以上。 – 不分散型钻井液体系：PH=7.5~8.5 不分散型钻井液体系： – 分散型钻井液体系：PH>10 分散型钻井液体系： – 钙处理钻井液体系 钙处理钻井液体系:PH>11
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第三节、 第三节、 钻井液工艺技术的发展
1 初步发展时期 —— 自然造浆阶段
1888 ~1928年 年
主要解决问题： 主要解决问题： 携带钻屑 控制地层压力 典型技术： 典型技术： 水+钻屑+地面土 钻屑+ 使用重晶石、铁矿粉（1920年以后 年以后) 使用重晶石、铁矿粉（1920年以后)
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组分举例
某种水基钻井液组分为： 某种水基钻井液组分为： 水 + 膨润土 + 处理剂 100ml 5g 1g 用组分表示的配方为： 用组分表示的配方为： 5%膨润土浆 膨润土浆+1%处理剂 膨润土浆 处理剂 配方表示的特点： 配方表示的特点： • 用W/V百分数表示组分。 百分数表示组分。 百分数表示组分 不考虑处理剂的体积。 • 不考虑处理剂的体积。
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钻井液不应具有的性能
• • • • • • • • 伤害钻井人员， 伤害钻井人员，损害或污染环境 影响对所钻地层的评估 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.
钻井液循环路线
泥浆池 固控设备 井口及 振动筛 泵 高压管汇 水龙带 方钻杆 环空 钻头 钻铤 钻杆
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3. 钻井液的主要作用
控制压力
携带、悬浮岩屑 及加重材料
传递水功率
形成泥饼 冷却润滑钻头
破岩、清岩
保护油气层
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钻井液的主要作用 保持清洁；控制压力； 保持清洁；控制压力； 冷却润滑；防止垮塌； 冷却润滑；防止垮塌； 避免损害；取准资料； 避免损害；取准资料； 传递功率；承受重量； 传递功率；承受重量；
主要解决问题： 主要解决问题： 快速钻井 保护油气层 典型技术： 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
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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 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 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 深井水基钻井液、防塌钻井液、 熟； • 成功研制了一些钻井液处理剂，如FA367, XY27, SMP, 成功研制了一些钻井液处理剂， 80A51等； 等 • 成功应用了一些钻井液体系，如三磺体系，两性离子聚 成功应用了一些钻井液体系，如三磺体系， 合物体系，聚磺体系等； 合物体系，聚磺体系等； • 研制了大量钻井液性能评价仪器； 研制了大量钻井液性能评价仪器； • 钻井液工艺技术日益提高：预防和减少了各种井下复杂， 钻井液工艺技术日益提高：预防和减少了各种井下复杂， 保证了常规井及各种特殊井的完成。 保证了常规井及各种特殊井的完成。 • 计算机应用及固控技术相对滞后。 计算机应用及固控技术相对滞后。