钻井液配方

分散钻井液

一、 分散钻井液的组成

1. 膨润土及原浆的配制

通常将以蒙脱石为主要成分的配浆土称为膨润土(Bentonite)。膨润土是分散钻井液中不可缺少的配浆材料，其主要作用在于提高体系的塑性粘度、静切力和动切力，以增强钻井液对钻屑的悬浮和携带能力；同时降低滤失量，形成致密泥饼，增强造壁性。

膨润土逐渐分散在淡水中致使泥浆的粘度、切力不断增加的过程称为造浆，在添加离子交换容量各不相同，来自不同产地的膨润土主要处理剂之前的预水化膨润土浆常称做原浆或基浆。几乎在所有室内实验中，首先都要进行原浆的配制。由于蒙脱石含量和阳，其造浆效果往往有很大差别。几种典型粘土造浆的曲线如图6-1所示。由图可见，所有各类粘土的造浆曲线都有一个共同点，即表观粘度较低时，其值随粘土含量的增加增长缓慢；当达到15mpa・s左右时，其值才随粘土含量的增加而明显上升。因此，常将每吨粘土能配出表观粘度为15mpa・s的钻井液体积称做粘土的造浆率(YieldofClay)。通常配浆土的质量是以造浆率来衡量的。从该图还可看出，配制1m315mpa・s的钻井液只需57kg 怀俄明优质膨润土，如使用低造浆率粘土，则需570kg，两者的用量为1:10。经换算，用1 t优质膨润土可配制出表观粘度为15mpa・s的泥浆约16m3，而1t低造浆率粘土只能造浆约1．6 m3，相差亦近10倍。使用优质膨润土配浆，泥浆密度仅为1．03～1．04g／cm3时，表观粘度即可达到10～15 mpa・s；而使用低造浆率粘土配浆，泥浆密度必须增至1．35一1. 40g／cm3时，其表观粘度才能达到同样的数值。因此，尽可能选用优质膨润土配浆，对减少体系中的固相含量，提高钻速有着重要的意义。

图6-1 典型粘土的造浆率曲线

配制原浆时，还需加入适量纯碱，以提高粘土的造浆率。纯碱的加入量依粘 土中钙离子的含量而异，可通过小型试验确定。一般约为配浆土质量的5％。

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

类型 组分 开始使用时间 特点

原油作为钻井液 原油 1920年前后 有利于防塌、防卡和保护油气层，但流变性不易控制，易着火，使用范围仅限于100℃以内浅井

全油基钻井液 柴油、沥青、乳化剂及少量水(10%以内) 1939年 具有油基钻井液的各种优点，可抗200~250℃高温，但配制成本高，较易

着火，钻速较低

油包水乳化钻井液 柴油、乳化剂、润湿剂、亲油胶体、乳化水(10~60%) 1950年前后 通过水相活度控制有利于井壁稳定，与全油基钻井液相比不易着火，配制成本有所降低，抗温可达200~230℃

低胶质油包水乳化柴油、乳化剂、润湿剂、少量亲油胶体、乳化水1975年 可明显提高钻速，降低钻井总成本。但由于放宽滤失量，对某些松散易塌地层钻井液 (15%左右) 不适合，对储层的损害较大

低毒油包水乳化钻井液 矿物油、乳化剂、润湿剂、亲油胶体、乳化水(10~60%) 1980年 具有油基钻井液的各种优点，同时可有效地防止对环境的污染，特别适用于

钻井液处理剂类型及钻井液配方用途综述

一 处理剂类型和作用

1、人工钠土

我国钙搬土资源非常丰富，我们的科研人员研制成人工钠搬土，建立了生产车间生产流水线，将钙搬土加工活化变成完全符合标准的钠搬土，其性能已能赶上美国商品土的指标，如表l所示。现在已经投产可以大量供应商品土，价格比国际市场价格低廉。比用钙土粉在现场改性价格便宜而性能优越。如表2所示：

表1

国 家 粘度计读数

R600 动塑 比

YP／PV API失水

FL

API规范 >30 <3 <13.5

MIL GEL(美) 53.4 1.64 12.4

MAGCO GEL(美) 118.6 3.6 12.6

KONIGE一3V(日) 59 1.8 12.3

中国NaViL

50

1.7 9.5

(注：动塑比及失水为更重要的指标)

表2

产地

搬土类型 粘度计读数

R600 视粘度

AV 动塑比

YP／PV 失水量

FL

山东钙土加碱 23.6 11.8 1.36 15.4

高阳人工钠± 30.6 15.3 2.36 10

山东钙±加碱 20.6 10.3 1.38 18

付马营人工钠土 5O 25 1.70 9.5 我国还有极为丰富的海泡土及凹凸棒土资源，经加工其成品质量已达到标准。这两种土可用于高温地热井，盐类地层钻井及海上钻井。

2，润滑剂：

金刚石钻进使用的润滑剂，除使用传统的皂化溶解油，太古油外，还有癸脂酸钠，松香酸钠等，如：RY特效润滑剂，是当前使用较理想的金刚石钻探润滑剂，属于阴离子表面活性剂。

—154— 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， —155— 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。