钻井液性能及井壁稳定问题的几点认识

钻井液性能及井壁稳定问题的几点认识摘要对钻井液中膨润土含量、钻井液密度、抑制性、滤失量、固相控制、处理剂质量和井壁稳定等问题进行了探讨，认为根据具体情况合理控制并提前考虑调整钻井液性能，有利于改善钻井液的稳定性和提高抗温、抗污染能力。并提出在井壁稳定和堵漏处理中要用动态的观念进行分析，以提高措施的针对性和有效性。

关键词钻井流体；膨润土含量；密度；抑制性；滤失量；固相控制；井壁稳定；井漏

目前国内钻井液技术水平虽然可以满足钻井作业要求，但仍然需要不断的完善与提高，通过技术进步使钻井液技术水平再上新台阶。从技术角度来讲，钻井液永远会面临新的问题，要有新思路，在解决问题中不能仅靠经验，更要注重新技术的应用。从钻井液性能来讲，应该从钻井一开始就重视性能调节，做好预处理，这样可以保证全过程性能稳定，产生好的综合效果，而一旦等问题出来再处理不仅会消耗更多的处理剂，而且会产生一系列的复杂情况，不利于节约成本和提高效率。针对钻井液技术现状及现场存在的一些问题，从提高钻井液技术水平的角度出发就有关问题谈几点认识，以供参考。

1主要认识

1.1膨润土含量

膨润土是钻井液中不可缺少的东西，钻井液性能和膨润土密切相关。对于钻井液体系，要重视膨润土含量的控制，膨润土含量的控制要从钻井一开始就考虑。膨润土含量高是钻井液性能不稳定的根源，合理控制膨润土含量可以提高钻井液的高温稳定性和抗盐污染能力。在满足钻井液携砂能力的情况下尽可能降低膨润土含量，这样可以减少处理剂的消耗，减少其他一些不必要的麻烦。特别是钻遇易造浆地层时，更应该注意膨润土含量的控制。从某种意义上讲，膨润土含量的控制是钻井液技术水平提高的具体体现。近年的实践表明，由于现在的钻井液体系膨润土含量控制较好，稀释剂用量已明显减少，甚至不再使用，说明钻井液稠化现象随着膨润土含量的控制已经得到解决。

1.2钻井液密度

密度的确定，首先是满足安全钻井的需要，其次才考虑其他方面。不同地区地质条件不同，对密度要求也不同。通常，降低密度有利于提高钻井速度，减少钻井液的流动阻力和内摩擦力，但有时也不完全是这样，要看地层的稳定性和地层流体的活度哪方面占优势。有一种观念认为密度低可以保护产层，但这是片面的，有时反而需要提高密度形成暂堵层来保护

储层。

1.3钻井液抑制性

抑制性对钻井液的作用很关键，不能把抑制性仅仅看作是防塌，要与井壁稳定一起考虑。从井眼稳定性和钻井液稳定性方面来讲，钻井液的抑制性至关重要。在实际工作中通常不把抑制性看得很重要，因为抑制性在钻井液的具体性能中没有体现，所以是提到得多，考虑得少。目前没有一种水基钻井液体系的抑制性达到最好，也就是说抑制性对钻井液的贡献没有充分发挥，更确切地讲，钻井液的抑制性不够。这方面有不少学者已经提到，但没有得到足够重视。之所以钻井液的抑制性不足，不能达到最佳状态，是因为通常认为钻井液的抑制性和钻井液的稳定性存在矛盾，当问题出现的时候，总是首先考虑其稳定性（特别是滤失量），而放弃提高钻井液的抑制性，这就是长期以来钻井液抑制性没有充分发挥的根本原因。

采用无机盐（K、Na、Ca）比较有效，但加量大，必须要消耗很多处理剂来使钻井液性能达到稳定，特别是KCl，其用量必须达到7%以上才可以发挥其最佳作用，Ca2+也需要高浓度才可以发挥期望的作用，但由于普通处理剂抗钙能力有限，很少采用Ca2+作为抑制剂，目前已经基本解决这一问题，所以利用钙离子形成高钙盐钻井液的优势已经发挥。

对提高钻井液的抑制性，最有效的方法应该是使用有机季铵盐化合物或聚合物，其用量少，吸附能力强，作用周期长，应该重点考虑。据国外资料介绍，有机季铵盐是最有效的提高抑制性的化合物。但国内在有机季铵盐的利用方面还有差距。另外，Al3+合物或络合物在一定条件下也可以提高钻井液的抑制性。这些已经在实践中得到证实。

1.4钻井液滤失量

无论从设计或是从过程控制中，总是过分强调降低钻井液的滤失量，一般而言，钻井液滤失量越低，胶体性和黏滞性越强。有时候为了将钻井液的滤失量降到一定值，需要增加很多材料，进一步增加了钻井液的液相黏度。

例如：在同样组分的情况下，把一个滤失量为5mL的钻井液，将其滤失量由5mL降到4mL需要的处理剂量，甚至要大于把一个滤失量为25mL的钻井液，将其滤失量由25mL 降到5mL的量。这说明在滤失量低的情况下，哪怕将滤失量降低1mL，也需要大量的处理剂。

除增加成本之外，由于处理剂用量的增加，钻井液的液相黏度提高，能量消耗增加，可以说滤失量的合理确定有利于减少能量消耗。只要钻井液的抑制性能达到要求，综合性能满足井下安全的需要，滤失量放宽有利于提高机械钻速，有利于节约成本。因此，可以根据不同地区的地层特点，在保证井眼稳定的前提下适当调整滤失量指标。无固相清洁盐水钻井液

的优势正是体现在这一方面。

1.5井壁稳定

在井壁稳定方面也要提高认识，井壁稳定问题是可变的、动态的，因此在措施的考虑上要多元化，这里提出一个“预防+巩固”的新概念。首先是钻开地层时的“预防”措施，其次是随后的“巩固”措施。“巩固”解决的是后期井壁稳定问题，是长期的，“预防”是先期的井壁稳定问题，相对而言，后期的稳定更重要。同时，井漏在某种意义上也是由于井壁不稳定带来的问题，可以考虑井壁加固，以强化井壁稳定，减少井漏发生。

井壁稳定措施包括化学和物理2方面，比较直观的是钻井液的密度和抑制性，强化措施可以提高井壁稳定效果，如井壁封固、近井地带加固等，同时在井壁稳定措施中也要考虑防漏和堵漏。对于硬脆性地层，乳化沥青可以获得较好的稳定效果。Al3+对于提高硬脆性和水敏性地层的井壁稳定更为有效，Al3+的固壁作用机理是沉淀的氢氧化铝最终转变成晶体形态，并逐渐变成页岩晶体的一部分，对页岩起稳定作用。这种化学过程将会明显地减轻页岩微裂缝中的孔隙压力传递。

1.6钻井液固相控制

对于钻井液来讲，固相控制非常关键，特别是低密度固相控制。同等条件下，低密度固相含量越低，钻井液的内摩擦力就越小，有利于减少能量消耗，同时提高钻井液的高温稳定性、抗污染等，所以控制低密度固相含量可以保证钻井液的性能稳定。

具有絮凝作用的处理剂、无机盐和有机胺等均可以控制低密度固相含量，但添加专门的固相化学清洁剂可以更有效地降低低密度固相含量，证钻井液清洁。低密度固相含量低，可以减少钻井液的黏滞性，降低内摩阻，在一定程度上有利于发挥水马力。目前部分人员对低密度固相控制的认识还不够，将来应在这方面重点考虑，通过低密度固相控制使钻井液技术水平进一步提高。建议全过程应用固相化学清洁剂，以有效地控制低密度固相含量。

1.7井漏

井漏存在于钻井全过程，目前已经积累了许多成熟技术，但对复杂漏失仍然存在堵漏成功率的问题。主要体现在：理论上认识不足，目前堵漏所依据的理论主要是静平衡压力法、单向压力封堵和桥塞填充法等。应用中这些理论与实际情况存在差距，一是实际堵漏过程中静平衡和动平衡并存；二是从静平衡来说，所掌握的平衡压力实际是钻井液的平衡，而不是堵漏液的平衡。由于堵漏过程中压力平衡是变化的，单一的堵漏材料或方法，平衡法还基本适用，但不适用于复合堵漏或复杂漏失堵漏；堵漏材料品种少，目前采用较多的有桥塞堵剂、狄塞尔、单向压力堵漏材料、水玻璃、石灰乳等，最近新出现了凝胶材料，与国外相比，不

仅品种相对少，对付特殊井漏的方法更少，还不能适应特殊条件或复杂条件下的漏失封堵，缺乏针对性强的高效堵漏材料；堵漏技术和施工措施缺乏科学性，多数情况下是凭经验施工，缺少科学施工的依据和措施，如在漏点判断、堵漏剂量确定，主要依经验进行判断，缺乏提高一次堵漏成功率的措施，堵漏的成功率低。

为了提高一次堵漏成功率，在具体堵漏过程中，应科学选择方法，准确地判断漏失类型和漏层。当某一方法效果不明显时，应及时考虑其他方法，提高成功率，同时重视采用新材料。通常应该注意以下4点：1）准确收集相关资料，如井身结构、钻至井深、岩性、钻井液性能、排量、泵压及变化情况、漏失量、漏速(当不能返出时的静液面高度)；2）综合分析基础数据和全部钻井资料，以便准确判断漏失井段、漏失类型，并推算漏层的压力和钻具下入的深度；3）根据漏失井段、深度和漏失类型，选择合适的堵漏材料和堵漏方法；4）堵漏施工中做好计量。

评价方法方面，应该考虑如何评价材料的质量和适应性，以及堵漏的效果，还需要寻找或建立更能反映现场实际的新方法。在可能的情况下，可以考虑反向承压堵漏的问题和波纹管或膨胀管堵漏等技术。

1.8钻井液处理剂

首先是处理剂的质量问题。从应用角度看，处理剂的质量将会影响钻井液性能的稳定和钻井液技术水平的提高，这就要求从负责的角度严把处理剂的质量关，消除由于人际关系造成的质量下降。从生产、供应和用户多方面共同把关，尽可能使用高质量和高纯度的产品。统一产品的质量标准是控制产品质量的有效途径。

其次是由于环境保护对处理剂质量的要求，对钻井液废弃物及废物排放逐步进行限制，一些地区甚至提出了更高要求，这就需要在处理剂选用上尽可能采用绿色产品。但在实际过程中应该消除这样一种偏见，即有些含铬的处理剂，如FCLS、SMT和SMC等，并非就是禁品。铬盐作为一种传统无机处理剂，在一些超高温水基钻井液中发挥了重要作用，关键是量的把握。在生物毒性满足环境保护要求的前提下，这些产品可以放心使用（目前国外发达地区仍然采用），特别是在高温井段，如果没有铬，有些处理剂的作用就不能充分发挥，要保证钻井液的高温稳定性能就要投入更多费用，甚至会带来一系列复杂问题。因此，不应以是否含铬而取舍，应根据具体情况确定。

2结束语

钻井液的密度、抑制性和滤失量，钻井液中膨润土含量和低密度固相的控制，是保证钻

井液良好性能的关键。井壁稳定和防漏堵漏关系到井眼质量和钻井施工能否顺利进行，因此必须高度重视，并根据具体情况采用新技术来满足钻井液性能控制和井壁稳定的需要。同时还要重视处理剂的质量问题，目前由于管理和价格的原因，处理剂的质量问题比较突出，已经制约了钻井液技术的进步，钻井液工作者要用发展的眼光看待处理剂的质量问题，采用高质量产品，以尽可能地减少处理剂用量，防止由于处理剂用量过大而带来的钻井液黏切高、钻头泥包及处理费用高等现象，特别要强调的是应注重提高钻井液的抑制能力，通过抑制能力的提高来有效地控制钻井液中的亚微米粒子含量，保证钻井液清洁，使钻井液技术水平进一步提高。

井壁稳定

井壁稳定问题是钻井工程中经常遇到的一个十分复杂的难题，随着勘探领域向新区扩展, 钻遇地层日趋复杂, 井壁不稳定已成为实现勘探目的的障碍。 由于这些地区地层所造成的井壁不稳定, 既影响了钻井速度与测井、固井质量, 又使部分地区无法钻达目的层,影响勘探目的实现。 地层矿物组分与理化性能是研究井壁不稳定机理与技术对策的基础。 1、地层组构分析 利用X射线衍射、扫描电镜、薄片分析、透射电镜及测井资料对地层矿物组分、矿物分布层理、裂隙发育状况进行分析。 2、地层理化性能分析方法 岩石密度、阳离子交换容量、膨胀率、分散性(滚动试验法与C ST 法)页岩稳定指数、比表面积、夸电位、活度、可溶性盐类、胶体含量、岩石强度与硬度及地层压力系数等。 3、井壁稳定问题 钻井过程中的井壁坍塌或缩径(由于岩石的剪切破坏或塑性流动)和地层破裂或压裂(由于岩石的拉伸破裂)两种类型。 井壁不稳定间题是力学问题, 又是化学问题, 归根结底仍是力学问题。 1、化学因素 井壁不稳定的原因及研究方法 1、井壁不稳定的原因 如果经验内的泥浆密度过低，井壁应力将超过岩石的抗剪强度（shear strength)而产生剪切破坏（shear failure,表现为井眼坍塌扩径或屈服缩径），此时的临界井眼压力定义为坍塌压力（collapse pressure); 如果泥浆密度过高，井壁上将产生拉伸应力，当拉伸应力（tensile stress)大于岩石的抗拉强度（tensile strength）时，将产生拉伸破坏（tensile failure，表现为井漏），此时的临界井眼压力定义为破裂压力（fracture pressure）。 因此，在工程实际中，可以通过调整泥浆密度，来改变井眼附近的应力状态（stress state），可以达到稳定井眼的目的。 2、井壁失稳与岩石破坏类型的关系 井壁失稳（unstable borehole）时岩石的破坏类型主要有两种：拉伸破坏（tensile failure）、剪切破坏（shear failure）。 剪切破坏又分为两种类型： 一种是脆性破坏，导致井眼扩大，这会给固井、测井带来问题。 这种破坏通常发生在脆性岩石中，但对于弱胶结地层由于冲蚀作用也可能出现井眼扩大； 另一种是延性破坏，导致缩径，发生在软泥岩、砂岩、岩盐等地层，在工程上遇到这种现象要不断的划地眼，否则会出现卡钻现象。拉伸破坏或水力压裂会导致井漏，严重时可能造成井喷。 实际上井壁稳定与否最终都表现在井眼围岩的应力状态。如果井壁应力超过强度包线，井壁就要破坏；否则井壁就是稳定的。 3、井壁失稳的原因 通过以上分析，可以发现，影响井壁稳定的因素概括起来可以分为四大类；（1）地质力学因素，原地应力状态、地层空隙压力、原地温度、地质构造特征

油包水钻井液稳定性研究

油基钻井液稳定机理研究 油基钻井液在钻深井和超深井时的使用效果很不错，但目前对其中乳化剂作用机理、各种处理剂之间协同作用的研究还远远不够。本文通过宏观实验研究和处理剂微观结构表征来加深对油包水钻井液稳定性机理的认识，找出油基钻井液的稳定机理，并对新油包水钻井液处理剂做出相应的评价。 1.乳化剂对油基钻井液乳状液稳定性的作用机理及影响： 乳化剂作用机理：降低油水两相之间的界面张力；形成坚固的界面膜；增加外相（油相）粘度。 考虑到乳化剂以上的作用机理，在选则乳化剂应遵循以下几个原则:①HLB值为3-6;②非极性基团的截面直径必须大于极性基团的截面直径;③如果选择盐类或皂类，那么应选用高价金属盐;④与油的亲和力要强;⑤能较大幅度降低界面张力; ⑥抗温性能好，在高温下不降解，解吸不明显;⑦无毒或低毒。 1)HLB值影响 每种乳化剂都有特定的HLB值，单一乳化剂往往很难满足由多组分组成体系的乳化要求。通常将多种具有不同HLB值的乳化剂混合使用，构成混合乳化剂，既可以满足复杂体系的要求，又可以大大增进乳化效果。综合考虑破乳电压值、乳化率和分水率得出当乳化剂的HLB值为3-4、含量不小于3%时，油包水乳化体系稳定性较高。 2)界面张力影响 溶液中的表面活性剂由于两亲的性质可运移到油水界面上，在油水界面上定向吸附。表面活性剂的极性亲水基团在水相中与极性水分子间有较大的范德华力，亲水基团周围形成水溶剂化层；非极亲油基团在油相中与非极性油类有较大的范德华力，亲油基团周围形成油溶剂化层。乳化剂在油水界面上形成一个表面活性剂分子定向排列的吸附层：此吸附层的水相一侧存在一个水溶剂化层，油相一侧则有油溶剂化层；吸附层及两端的溶剂化层形成有一定强度的界面层。由定向吸附的表面活性剂分子紧密排列形成的界面吸附膜可减弱由于布朗运动引起的液珠之间的碰撞，在界面层防止液滴聚结合并、油水分层，大幅度降低油水的界面张力。 3)主乳加量影响 主乳化剂和被乳化油水两相的亲和力直接影响着乳状液的稳定性，主乳的加入不仅能稳定地乳化分散液滴，还会增加油相甚至整个钻井液体系的粘度，阻碍了液滴的聚并。但过量主乳会使得体系中复合乳化剂的HLB值过低，导致体系的稳定性有一定的下降。 4)辅乳加量影响 随着辅乳化剂量的增加，体系性能体现为以下特点:体系中塑性粘度PV值变化不大，高温高压滤失量有所降低，破乳电压值差别不大，最主要的是动塑比有一定幅度的提高。当辅乳化剂的加量为1.5%时，体系表现出较好的切力。 5)复合乳化剂影响

侧钻井钻井液施工技术规范

编号：AQ-JS-02867 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 侧钻井钻井液施工技术规范Technical specification for sidetracking drilling fluid construction

侧钻井钻井液施工技术规范 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 一、基本情况 套管开窗侧钻是老油田盘活报废井，提高采收率的重要手段。侧钻井与常规石油钻井相比，有如下特点：1．辅助时间长，纯钻时间短；2．开窗后即进入深部地层，没有快速钻进；3.受钻井液泵功率及钻具内径影响，钻井液排量仅为常规钻机泵排量的l/3-1/4左右；4．一般采用31/2”钻杆施工，钻杆柔性大，限制了钻压、转盘转速的提高，机械钻速较低。泥浆公司从2005年开始和原大港油田井下作业公司进行侧钻井技术服务，到目前为止，在油区内共完成侧钻井180口。公司通过近几年的现场施工，逐渐摸索出了一套适合大港油区的侧钻井钻井液技术措施 二、施工技术措施 2.1钻井液准备 开窗前首先要进行钻井液准备，可以用2种方法：

2.1.1配浆 配方：清水+4-6%膨润土+0.5%纯碱 循环系统按标准要求安装完毕后进行配浆作业，基浆配好并充分水化后按设计要求补充各类处理剂，把钻井液性能调整到设计范围之内（粘度应走设计上限，以便开窗时能有效携带铁屑）。 2.1.2倒运回收浆 若现场不具备配浆条件，可从公司倒运回收浆。泥浆上井后开启固控设备清除固相，使坂含和固相控制在设计要求之内，然后按补充各种处理剂，使钻井液性能达到设计要求。 2.2开窗钻进 2.2.1开窗时钻井液粘度应维持在设计上限，以便能有效携带铁屑，钻井液出口槽处应放一块强磁铁吸附铁屑。 2.2.2开窗后地层若是明化镇地层，泥浆粘度应逐渐降低到设计的中下限，以利于冲刷井壁；在馆陶组及以下地层，泥浆粘度应控制在设计的中上限，以利于保护井壁稳定、防止井塌。 2.2.3定向过程中保证钻井液中含油量达到3-5%，加入适量的

深水高温高压井测试期间井壁稳定性分析方法研究

深水高温高压井测试期间井壁稳定性分析方法研究 随着我国海洋油气勘探开发逐步迈向深水，常规浅水测试工程设计技术方法在深水领域的局限性逐渐暴露出来，文章分析了目前深水测试作业常用的井壁稳定性分析方法，对比了深水测试作业与钻完井作业井眼稳定性分析的区别，分析推荐了适用于深水测试作业的井壁稳定性分析方法及相关参数确定方法，并研究了深水高温高压环境对测试期间井壁稳定性的影响，取得了一定的认识。 标签：测试工程；井壁稳定性分析；深水；高温高压；规律分析 1 简介 随着荔湾3-1和陵水17-2等一系列重大油气项目的实施，我国逐步加快了南海深水空白区块的油气勘探开发步伐。然而，南海西部深水高温高压油气藏条件对我国当前的海洋深水钻完井测试工程技术体系提出了重大的技术挑战。 测试期间的井壁稳定性分析主要服务于测试期间完井方式的选择，如井壁稳定性分析认为测试期间井壁有可能垮塌，则必须采取具有井壁支撑功能的完井方式，如独立筛管完井或者砾石充填完井等。我国海上测试作业期间的井壁稳定性分析一般沿用开发井完井的地层出砂预测分析方法，如现场观测法、经验法、数值计算法和实验法等。 其中，经验公式法最为常用，我国南海东部和西部绝大多数浅水和深水测试井在测试工程设计阶段都采用了经验公式法中的单轴抗压强度法（也是目前我国海上油气田完井设计 中的常用方法）作为测试期间的井壁稳定性分析方法，如式（1）所示[1]。 单轴抗压强度法是Shell公司根据大量已钻井数据总结得到的经验公式，对于附近有大量邻井存在的区域，应用效果良好。该方法成功应用的关键在于经验系数的准确设定，然而，我国深水油气勘探开发刚刚起步，深水井的钻井数量极其有限，南海绝大部分深水区域都没有进行过钻井作业[2]，在这些区域应用单轴抗压强度法就会存在无邻井信息确定和校核经验系数的问题。另外，单轴抗压强度法是针对地层出砂问题提出的经验公式方法，主要目标地层为砂岩地层，对于碳酸盐岩地层的适用性还有待进一步验证，我国南海流花4-1和流花11-1三井区就存在一些礁灰岩储层。 2 适用于测试工况的井壁稳定性分析方法 测试作业是在钻井作业结束之后针对储层储量和产能而开展的测试工作，主要是通过控制地层流体放喷求得所需信息和数据。本文针对从未开发的偏远区块开发分析对比了探井钻井、评价井测试以及生产井完井期间井壁稳定性分析研究可利用数据以及根据工况特点需要考虑因素的不同，如表1所示，认为目前测试

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钻孔灌注桩泥浆原料的性能要求及泥浆各项指标的测定方法 一、泥浆原料的性能要求 1、粘质土的性能要求 一般可选用塑性指数大于25，粒径小于0.074mm的粘粒含量大于50%的粘质土制浆。当缺少上述性能的粘质土时，可用性能略差的粘质土，并掺入30%的塑性指数大于25的粘质土。 当采用性能较差的粘质土调制的泥浆其新跟你过指标不符合要求时，可在泥浆中掺入Na2CO3（俗称碱粉或纯碱）、氢氧化钠（NaOH）或膨润土粉末，以提高泥浆性能指标。掺入量与原泥浆性能有关，宜经过试验决定。一般碳酸钠的掺入量约为孔中泥浆土量的0.1%-0.4%。 2、膨润土的性能和用量 膨润土泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力强、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。一般用量为水的8%，即8kg的膨润土可掺100L的水。对粘质土底层，用量可降低到3%-5%。较差的膨润土用量为水的12%左右。 3、外加剂及其掺量 ⑴、CMC全名羧甲基纤维素，可增加泥浆粘性，使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落并有降低失水量的作用。掺入量为膨润土的 0.05%-0.01%。 ⑵、碳酸钠（Na2CO3）又称碱粉或纯碱。它的作用可是PH值增大到10。泥浆中PH值过小时，粘土颗粒难以分解，粘度降低，失水量增加，流动性降低；小于7时，还会使钻具受到腐蚀；若PH值过大，则泥浆将渗透到孔壁的粘土中，使孔壁表面软化，粘土之间凝聚力减弱，造成裂解而使孔壁坍塌。PH值以8-10为宜，这时可增加水

化膜厚度，提高泥浆的交替率和稳定性，降低失水量。掺入量为膨润土的0.3%-0.5%。 ⑶、各种外加剂宜先制成小剂量溶剂，按循环周期均匀加入，并及时测定泥浆性能指标，并防止掺入外加剂过量。每循环周期相对密度差不宜超过0.01。 二、泥浆各项指标的测定方法 1、相对密度：可用泥浆相对密度计测定。将要量测的泥浆装满泥浆杯，加盖并洗净从小孔溢出的泥浆，然后置于支架上，移动游码，使杠杆呈水平状态（即气泡处于中央），读出游码左侧所示的刻度，即为泥浆的相对密度。 2、粘度：工地用标准漏斗粘度计测定。用两端开口两杯分别量取200ml和500ml泥浆，通过滤网滤去大砂粒后，将泥浆700ml均注入漏斗，然后使泥浆从漏斗流出，流满500ml量杯所需的时间（秒），即为所测泥浆的粘度。 3、含砂率（%）：工地用含砂率计测定。把泥浆充至测管上标有“泥浆”字样的刻线处，加清水至标有“水”的刻线处，堵死管口并摇振。倾倒混合物于滤网中，丢弃通过滤网的液体，再加清水于测管中，摇振后再倒入测管中。反复之，直至测管内清洁为止。将漏斗套进滤筒，翻转过来，将漏斗插入测管中，用清水把附在筛网上的砂子全部冲入管内。待砂子沉淀后，读出砂子的百分含量。 清孔后的泥浆指标：相对密度1.03~1.10；粘度17~20Pa.s；含砂率<2%。

钻井液常规性能测试

中国石油大学（华东）油田化学基础实验报告 班级：石工1412 学号：姓名：教师：范鹏 同组者： 实验日期： 2016.9.28 实验一、钻井液常规性能测试 一、实验目的 1、掌握六速旋转粘度计的使用方法以及钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力的测定和计算方法； 2、掌握静滤失仪的使用方法以及钻井液滤失量、pH值和泥饼厚度的测定方法； 3、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法； 4、掌握钻井液密度的测定方法； 5、掌握钻井液漏斗粘度的测定方法； 二、实验装置 钻井液：400ml 高速搅拌机六速旋转粘度计打气筒失水仪滤纸量筒秒表钢板尺 PH试纸亚甲基兰溶液酸式滴定管玻璃棒 三、实验步骤 1、用高速搅拌器高速搅拌钻井液10min。 2、使用六速旋转粘度计测定并计算钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力； 3、使用打气筒滤失仪测定钻井液滤失量、泥饼厚度和pH值； 4、测定并计算钻井液膨润土含量； 5、学习并掌握测定钻井液密度的方法； 6、学习并掌握测定钻井液漏斗粘度的方法。

四、实验数据记录与处理 1.数据记录 实验二无机电解质对钻井液的污染及调整 污染实验数据班级汇总表

2.数据处理 本组实验所得数据处理结果: 表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x12=6 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=12-7=5 mPa.s 动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=1.022 Pa 钻井液膨润土含量= 泥甲V 01.0V ?×70100 ×1000=14.3×泥 甲V V =14.3× 2 6 5?=40.04 g/l （1）基浆： 表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x11=5.5 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=11-7=4 mPa.s 动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=1.533 Pa （2）加量0.25g/100ml CaCl 2 泥浆： 表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x16=8 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=16-12=4 mPa.s 动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=4.088 Pa （3）加量0.50g/100ml CaCl 2 泥浆： 表面粘度 AV=0.5 x Ф600=0.5x18=9 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=18-15=3 mPa.s 动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=6.132 Pa （4）加量0.75g/100ml CaCl 2 泥浆： 表面粘度 AV=0.5 x Ф600=0.5x19=9.5 mPa.s

钻井液性能及井壁稳定问题的几点认识

钻井液性能及井壁稳定问题的几点认识摘要对钻井液中膨润土含量、钻井液密度、抑制性、滤失量、固相控制、处理剂质量和井壁稳定等问题进行了探讨，认为根据具体情况合理控制并提前考虑调整钻井液性能，有利于改善钻井液的稳定性和提高抗温、抗污染能力。并提出在井壁稳定和堵漏处理中要用动态的观念进行分析，以提高措施的针对性和有效性。 关键词钻井流体；膨润土含量；密度；抑制性；滤失量；固相控制；井壁稳定；井漏 目前国内钻井液技术水平虽然可以满足钻井作业要求，但仍然需要不断的完善与提高，通过技术进步使钻井液技术水平再上新台阶。从技术角度来讲，钻井液永远会面临新的问题，要有新思路，在解决问题中不能仅靠经验，更要注重新技术的应用。从钻井液性能来讲，应该从钻井一开始就重视性能调节，做好预处理，这样可以保证全过程性能稳定，产生好的综合效果，而一旦等问题出来再处理不仅会消耗更多的处理剂，而且会产生一系列的复杂情况，不利于节约成本和提高效率。针对钻井液技术现状及现场存在的一些问题，从提高钻井液技术水平的角度出发就有关问题谈几点认识，以供参考。 1主要认识 1.1膨润土含量 膨润土是钻井液中不可缺少的东西，钻井液性能和膨润土密切相关。对于钻井液体系，要重视膨润土含量的控制，膨润土含量的控制要从钻井一开始就考虑。膨润土含量高是钻井液性能不稳定的根源，合理控制膨润土含量可以提高钻井液的高温稳定性和抗盐污染能力。在满足钻井液携砂能力的情况下尽可能降低膨润土含量，这样可以减少处理剂的消耗，减少其他一些不必要的麻烦。特别是钻遇易造浆地层时，更应该注意膨润土含量的控制。从某种意义上讲，膨润土含量的控制是钻井液技术水平提高的具体体现。近年的实践表明，由于现在的钻井液体系膨润土含量控制较好，稀释剂用量已明显减少，甚至不再使用，说明钻井液稠化现象随着膨润土含量的控制已经得到解决。 1.2钻井液密度 密度的确定，首先是满足安全钻井的需要，其次才考虑其他方面。不同地区地质条件不同，对密度要求也不同。通常，降低密度有利于提高钻井速度，减少钻井液的流动阻力和内摩擦力，但有时也不完全是这样，要看地层的稳定性和地层流体的活度哪方面占优势。有一种观念认为密度低可以保护产层，但这是片面的，有时反而需要提高密度形成暂堵层来保护

钻井液习题

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

钻井液配方材料性能

1、聚丙烯酰胺钾盐 K-PAM 又称之为聚丙烯酸钾，产品为白色或淡黄色末状，是一种含羧钾聚丙烯酰胺衍生物，是很强的抑制页岩分散剂，具有控制地层造浆的作用并兼有降失水、改善流型及增加润滑性等功能。在钻井液中包被、提粘，使用于各种泥浆体系，有较好的防塌作用。它能改善井液的流变性并能有效地包被钻屑，抵制地层造浆，钾离子的存在，能防止软泥。岩和硬脆性泥液岩的水化和剥落，起到稳定井壁的作用，具有较好的降失水作用，与其它处理剂配伍性好， 2、PAC—141是一种新型泥浆处理剂。可适用于各种水基泥浆体系,具有改善泥浆流型、提高剪切稀释能力、降低失水量、控制钻屑分散、稳定井壁、调节泥浆粘度和胶体稳定性等作用。 3、NH4-HPAN是淡黄色粉末，具有一定的抗温和抗盐能力。并且具有耐光、耐腐蚀的功能，由于NH4+在页岩中的镶嵌作用，具有一定的防塌效果。该产品有较强降低钻井液降滤失量和高温高压滤失量，抗温能力强，抗热稳定性好等作用，具有一定的抑制粘土水化和防塌能力，同事具有较好的抗盐以及抗污染的能力。 4、聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂，由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生成分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理剂。其混凝作用表现如下：a、水中胶体物质的强烈电中和作用。b、水解产物对水中悬浮的优良架桥吸附作用。c、对溶解性的选择性吸附作用。 5、 XY27在钻井液中用作降粘剂（或叫絮凝剂）。在它的分子链中引入了一定比例的阳离子、阴离子、非阴离子官能团。由于阳离子基团的存在，大大提高了XY27抑制泥页岩分散、膨胀的能力，并能提高钻井液体系的抑制性。因此，XY27不仅能显著降低钻井液的粘度，而且能使钻井液的粘度保持稳定，表现出较强的抗岩屑污染能力。 6、氢氧化钠是白色的固体，极易溶解于水，呈碱性，可用于调节泥浆ph值。 7、高效润滑剂RH-3是专为钻井润滑设计的复合型润滑剂，添加到钻井液中可明显提高其抑止性和润滑性，添加本品后钻探阻力小，进尺快，可防止缩径泥包钻头、压差卡钻，有利于提高钻进效率，防止井塌，延长钻头寿命。⑴高润滑性，润滑系数降低率可达80%以上。⑵优良的抗磨性和极压性能。⑶抗高温，可在250 ℃以上应用。⑷高安全性，闪点在80℃以上，一般工作环境中无燃爆危险。 ⑸绿色环保，本品无毒，可生物降解，环境友好。⑹与基浆配伍性好，膨润土产地、性能的变化不影响润滑效果。⑺分散性好，在浆体中分散均匀，润滑平稳。 8、磺化沥青是棕褐色易碎薄片或流动性粉末，由于含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩界面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散起到防塌作用。同时，不溶于水的部分又能填充孔喉和裂缝起到封堵作用，并可覆盖在页岩界面，改善泥饼质量。磺化沥青在钻井液中还起润滑和降低高温高压滤失量的作用，1是一种堵漏、防塌、润滑、减阻、抑制等多功能的有机钻井液处理剂。2、润滑减阻，降低钻具的提升能力和扭距延长钻头使用期，预防和解除卡钻；3、形成薄而坚韧的泥饼强化井壁。控制高温失水；4、控制泥浆的高温剪切强度；5、可与其它泥浆处理剂复配使用。推荐加量1-6%。

钻井液知识问题

三、计算题 1．某钻井液测得Φ600=30，Φ300=18，计算流性指数。 解：n=3.32Lg（Φ600/Φ300） =3.32Lg（30/18） =0.74 2．某钻井液测得Φ600=30，Φ300=18，计算表观粘度、塑性粘度和动切力。 解：A V=Φ600/2=15 PV=Φ600-Φ300=12 YP= A V- PV=3 四、简答题 1、简述钻井液的主要功能。 （1、携带和悬浮钻屑；2、稳定井壁；3、冷却钻头和冲洗钻头，清扫井底钻屑；4、保护油气层。） 2、简述发生井漏的原因。 （1、天然地质条件形成的漏失。2、钻井液性能不合适造成井漏。3、钻井工艺不当引起井漏。） 3、简述泡沫钻井液的分类。 （硬胶泡沫，由气体、坂土浆、稳定剂和发泡剂配成稳定性比较强的分散体系；稳定泡沫，由空气、液体、稳定剂和发泡剂配成的分散体系） 4、简述乳化剂的概念和类型。 （乳化剂是指能促使两种互不相溶的液体形成稳定乳状液的物质。 水包油型乳化剂、油包水型乳化剂） 5、简述固控设备使用顺序。 （振动筛、除砂器、除泥器、离心机） 6、简述滤失量对钻速的影响。 （1、钻井液瞬时失水量大时则钻速较大。2、钻井液瞬时失水量小时则钻速较小。 3、滤失量影响钻速还与粘度有关。） 7、简述常用的钻井液流变参数有哪些？ （1、表观粘度；2、塑性粘度；3、动切力；4、静切力；5、流性指数；6、稠度系数） 8、简述烧碱在钻井液中的作用。

（1、调整钻井液的PH值；2、促进粘土水化；3、与某些有机处理剂配合使用改善性能；4、在钙处理钻井液中，可控制石灰溶解度和钙离子含量。） 9、简述如何判断井塌。 （返出岩屑增多，砂样混杂，有上部地层岩石，有大块棱角的东西； 钻井液粘度、切力、密度、含砂量增高，泵压忽高忽低，有时突然蹩泵； 钻进时蹩钻严重，接单根下不到井底，起钻遇卡。下钻不到井底，频繁遇阻，划眼困难。） 10、压井成功的特征有哪些？ （进出口密度相等；关井后立压和套压为零。） 11、简述影响钻井液粘度的基本因素。 （粘土含量；2、粘土颗粒的分散度；3、粘土颗粒的聚结稳定状况或聚凝强度） 12、简述钻井液体系经历的5个发展阶段 （天然钻井液体系；细分散型钻井液体系；粗分散钻井液体系；不分散无固相钻井液体系；无固相钻井液体系） 13、简述气体钻井流体的使用范围 （答：作各类油气储集层的完井液；用于低压易漏地层钻井；用于低压层修井；作为油气层的增产措施；不能用于高压层及水层。） 14、简述保护储层钻井液的主要特征 （良好的粘土稳定性；良好的溶解性；良好的配伍性；良好的造壁性；岩心渗透率恢复值高） 15、钻井液稳定性包括哪两个方面？ (沉降稳定性和聚结稳定性) 三、计算题 1、已知泵排量Q=25 l/s，钻头直径为216 mm，钻杆外径127 mm，计算环空返速。 V=12.74×[Q/(Dh-Dp)] =12.74×[25/(216/10-127/10)] =1.04(m/s)

第6章钻井液设计

第8章钻井液设计 本章主要介绍了新疆地区常用的钻井液体系，结合A1-4井及探井资料，设计了A区块井组所使用的钻井液体系、计算了所需钻井液用量，提出了钻井液材料计划等。 8.1 钻井液体系设计 钻探的目的是获取油气，保护地层是第一位的任务，因此，搞好钻井液设计，首先必须以地层类型特性为依据，以保护地层为前提，才能达到设计的目的。 新疆地区常用钻井液体系简介[16]： (1)不分散聚合物钻井液体系：不分散聚合物钻井液体系指的是具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物机理的水基钻井液。该体系的特点是：具有很强的抑制性；具有强的携沙功能；有利于提高钻速；有利于近平衡钻井；可减少对油气层的伤害。 (2)分散性聚合物体系（即聚合物磺化体系）：聚合物磺化体系是指以磺化机理及少量聚合物作用机理为主配置而成的水基钻井液。该体系的特点是：具有良好的高温稳定性，使用于深井及超深井；具有一定的防塌能力；具有良好的保护油层能力；可形成致密的高质量泥饼，护壁能力强。 (3)钾基（抑制性）钻井液体系：该体系是以聚合物的钾，铵盐及氯化钾为主处理剂配制而成的防塌钻井液。它主要是用来对付含水敏性粘土矿物的易坍塌地层。该体系特点：对水敏性泥岩，页岩具有较好的防塌效果；抑制泥页岩造浆能力较强；对储层中的粘土矿物具有稳定作用；分散型钾基钻井液有较高的固相容限度。 (4)饱和盐水钻井液体系：该体系是一种体系中所含NaCl达到饱和程度的钻井液，是专门针对钻岩盐层而设计的一种具有较强的抑制能力，抗污染能力及防塌能力的钻井液。该体系特点：具有较强的抑制性，由于粘土在其中不宜水化膨胀和分散，故具有较强的控制地层泥页岩造浆的能力；具有较强的抗污染能力，由于它已被NaCl所饱和，故对无机盐的敏感性较低，可以抗较高的盐污染，性能变化小；具有较强的防塌能力，尤其再辅以KCL对含水敏性粘土矿物的页岩具有较强抑制水化剥落作用；可制止盐岩井段溶解成大肚子井眼。由于钻井液中氯化钠已达饱和，故钻遇盐岩时就会减少溶解，以免形成大井眼；缺点是腐蚀性较强。 (5)正电胶钻井液体系是一种以带正电的混合层状金属氢氧化物晶体胶粒(MMH或MSF）为主处理剂的新型钻井液体该体系的特点：具有独特的流变性;有利于提高钻井速度；对页岩具有较强的抑制性；具有良好的悬浮稳定性；有较

钻井过程中井壁稳定分析与对策

钻井过程中井壁稳定分析与对策 当前，我国油田开发力度加大，逐步向深层、深海区块延伸，水平井、大位移井等特殊井身 结构钻井应用增多，井壁坍塌等井下事故也相应增加，极易在钻井中出现井壁缩径、坍塌、 地层压裂等情况，坍塌机理比较复杂，很难预防，影响钻井井下安全和钻井持续性。因此， 有必要对井壁稳定性进行分析，有针对性的提出提升井壁稳定性的对策措施。 1 钻井过程中井壁稳定性 1.1钻井井壁稳定性较差和坍塌地层特征 在钻井中，钻遇泥页岩、砂岩、砾岩、煤层、岩浆岩、灰岩等都可能发生井壁坍塌，但90% 以上的坍塌发生在泥页岩地层，缩径一般在盐膏层、浅层泥岩和渗透性较高的砂岩发生。坍 塌可能在各种岩性和粘土矿物含量地层中发生，但坍塌严重地层大多具有以下特征：发育有 层理清晰的裂缝或破碎性较强的岩性地层；泥页岩特别是孔隙压力异常地层；地应力较强、 倾角大易发生井斜地层；厚度较大泥页岩地层；高含水砂岩、泥岩地层等。 1.2井壁稳定性影响因素 井壁稳定性较差原因是钻井液和钻具在地层中作用，压力超过井壁岩层承受强度，以及钻井 液与井壁地层岩石矿物发生物理化学作用，加大坍塌压力、降低破裂压力等引起井壁失稳。 一是力学因素。地层钻开前岩层受上覆压力、水平地应力和孔隙压力作用，压力均衡，钻开 后钻井液对井壁压力替代了钻开岩层对井壁岩层的支撑，破坏了压力平衡状态，使周围地应 力需要重新分布，在地应力超过井壁周围岩层承受强度后会发生剪切破坏，脆性地层会发生 井壁坍塌，塑性地层会发生塑性变形（缩径）。钻井中井壁被剪切破坏临界井眼压力称为坍 塌压力，该状态下钻井液密度为坍塌压力当量钻井液密度。地应力因素上，井壁坍塌以最小 地应力为方向，坍塌压力随地应力及地应力非均匀系数增大而增大。地层强度因素，地层坍 塌压力与井壁周边地层的强度系数和内摩擦角呈反比。孔隙压力因素，地层坍塌和破裂压力 与孔隙压力呈正比，但破裂压力增速比坍塌压力小，随着孔隙压力加大，钻井液密度安全范 围逐步变小。地层渗透性因素，渗透性较强地层钻井液会渗透到井壁周围地层，产生渗透压 力加大井壁周围地层孔隙压力变化率，加大井壁坍塌概率。井径扩大率因素，安全钻井允许 一定程度坍塌，可适当降低钻井液密度。地层破碎程度因素，地层破碎程度越高，钻井液渗 入越强、渗入深度越大，也就增高了坍塌压力。方位角、井斜角及钻井液组成和性能等，都 会对地层坍塌压力产生一定影响。同时，在坍塌层钻进中钻井液密度比地层坍塌压力当量钻 井液密度更低、钻井中钻井液密度异常过高、钻井液密度过低对盐层及含盐含水软泥岩塑性 变形控制性较差、起钻抽吸降低钻井液压力、井喷或井漏降低井筒内液柱压力等，也会引起 井壁坍塌。 二是物理化学因素。从地层构成看，岩石主要由石英、长石、方解石等非粘土矿物，伊利石、伊蒙间层、绿泥石等晶态粘土矿物，以及蛋白石等非晶态粘土矿物构成，不同岩性地层所含 矿物类型、含量存在差异，会影响井壁稳定性。从钻井液渗入地层驱动力看，钻开地层后钻 井液在井筒中与地层孔隙流体间存在化学势差、压差，在这些压力与地层毛细管力综合驱动下，钻井液滤液会渗入地层造成粘土矿物水化膨胀，引起井壁失稳。从粘土水化机理看，粘 土矿物与水接触后会发生离子水化、表面水化、渗透水化，易引发井壁失稳。从地层水化膨 胀看，钻井液与井壁地层接触后会升高孔隙压力、引起近井筒地层力学性质变化，地层水化 膨胀加大井壁失稳概率。 2 钻井井壁失稳控制技术措施 2.1应力因素引起的井壁失稳控制

#《钻井液工艺原理》综合复习资料

《钻井液工艺原理》综合复习资料 一、名词解释 1、晶格取代（P29最后一段） 在粘土结构中某些原子被其它化合价不同的原子取代而晶格骨架保持不变的作用。 2、压差卡钻（P402倒数第三段） 压差卡钻又称泥饼粘附卡钻,是指钻具在井中静止时,在钻井液液柱压力与地层孔隙压力之间的压差作用下,将钻具紧压在井壁上而导致的卡钻。 3、剪切稀释特性（P65最后一段） 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。 4、油气层损害（P409第一段） 任何阻碍流体从井眼周围流入井底的现象，均称为油气层损害。 5、塑性粘度（P60第一段） 在层流条件下，剪切应力与剪切速率成线性关系时的斜率值。钻井液中的塑性粘度是塑性流体的性质，不随剪切速率而变化；反映了在层流情况下，钻井液中网架结构的破坏与恢复处于动平衡时，悬浮的固相颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及连续液相内部的内摩擦作用的强弱。 6、胺点 在标准实验条件下，石油产品与等体积的苯胺，在相互溶解形成单一液相时的最低温度，叫苯胺点。 7、造浆率（P147第一段） 常将1t粘土所能配出的表观粘度为15mPa?s的钻井液体积称为造浆率。 8、泥饼粘附卡钻（P402倒数第三段） 压差卡钻又称泥饼粘附卡钻,是指钻具在井中静止时,在钻井液液柱压力与地层孔隙压力之间的压差作用下,将钻具紧压在井壁上而导致的卡钻。

9、水敏性损害（P420倒数第三段） 水敏性损害是指当进入油气层的外来流体与油气层中的水敏性矿物不相配伍时，将使得这类矿物发生水化膨胀和分散从而导致油气层的渗透率降低。 10、静切力（P59最后一段） 塑性流体不是加很小的剪切应力就开始流动，而是必须加一定的力才开始流动，这种使钻井液开始流动所需的最低切应力，称为静切力。 11、乳状液（） 一种液体以液珠形式分散在与它不相混溶的另一种液体中而形成的分散体系。 钻井液是油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。（P1） 12、钻井液碱度（P9第六段） 碱度是指溶液或悬浮体对酸的中和能力。 二、问答题 1、为什么要求钻井液具有较好的剪切稀释性（P65最后一段、P66第三 段） 剪切稀释性用动塑比来表示，动塑比越高表示钻井液剪切稀释性越强，为了保持在高剪切速率下有效地破岩和低剪切速率下携带钻屑（必须要求高的动塑比）钻头钻时阻力小，还空中能够悬浮钻屑。 2、为什么选择蒙脱土作钻井液配浆土？（P30最后一段） 蒙脱石晶层上、下面皆为氧原子，各层之间以分子间力连接，连接力弱，水分子易进入晶层之间，引起晶格膨胀。而且由于晶格取代作用，蒙脱石带有较多的负电荷，能吸附等量电荷的阳离子。水化的阳离子进入晶层之间，致使C轴方向上的间距增加。因此蒙脱石是膨胀型黏土矿

钻井液性能要求及处理剂类型和作用

钻井液性能要求及处理剂类型和作用 一般而言，煤田地质勘探采用金刚石绳索取芯钻进在稳定岩层可使用清水作钻井液。而对各种不稳定岩层,如各种水敏岩层、破碎岩层、特别是对于深孔、长孔段的不稳定岩层,则必须采用泥浆作钻井液。由于金刚石岩心钻探内外管间隙小、钻头转速高、钻头价格贵,因此对泥浆提出了一些特殊要求。 金刚石绳索取芯钻进用钻井液，主要要求润滑性、流变性、滤失性、固相含量等项指标。并据此来选择钻井液类型、添加剂种类和工艺措施。 金刚石钻进要求钻井液有好的润滑性是不言而喻的。为发挥钻头的破岩效率，特别是使用孕镶钻头，要求高转速，只有泥浆润滑性能好，才能减少钻头磨损，提高钻头进尺；减少钻杆磨损和钻杆折断事故，降低功率消耗。不管用清水还是用泥浆作钻井液，都要重视其润滑性指标。 为保护孔壁和有效排除钻屑，要求钻井液有较好的流变性。以前用漏斗粘度来衡量流动性能是不够的。金刚石钻探的特点，要求钻井液通过小间隙处流动阻力小，即粘度小；而在大断面处粘度高，对孔壁冲刷小。 我们在金刚石绳索取芯钻探中应用流变学的理论解决生产实际问题，选择流变性能好的泥浆，取得较好满意的效果。 要使泥浆有较好的护壁能力，必须注意其滤失性能。失水量过大是造成泥页岩，盐类地层、破碎地层的膨胀、溶蚀、剥蚀、坍塌的主要根源。 在这些地层要求失水量低,金刚石钻进环空间隙很小，泥饼厚度过大是很不利的。此外，滤液的成分对护壁有重要影响。滤液中含有盐类离子、高分子材料等抑制性成分，即使失水量大一些，护壁能力也很好。因此，对滤失性能要注意失水量、泥饼厚度及滤液成分三个方面。为控制失水常加入多种降失水剂。 固相含量过高，尤其是钻屑含量过高，给钻进工作带来很多问题，如钻速下降、钻头寿命降低，设备磨损加快、孔内事故多。固相含量的多少和类型，直接影响到钻井液的流变性、滤失性和润滑性。 煤田金刚石绳索取钻进通常用低固相泥浆，固相含量可由比重观测。一般要求固相含量(体积)在4%以内，泥浆比重在1.06以下。 控制固相的方法有二；一是采用物理、化学的方法，即使用具有选择性絮凝的处理剂对钻屑起絮凝作用，而对搬士起增效的作用，或使用具有抑制性的处理剂，抑制钻屑的分散；二是采用机械的方法控制固相，安装机械净化设备。岩心钻探不能采用石油钻井的净化设备，必须按本身的特点发展净化装置。 一人工钠土、处理剂类型和作用

钻井液的技术问题

《岩土钻掘工程学》课程试题库2 考虑到《岩土钻掘工程学》的讲课分成"岩土钻掘工艺"与"钻井液"两大部分,而且分别考试,所以这里把"钻井液试题库"单列出来. 一,概念与术语 1. 阳离子交换容量 一种离子从粘土颗粒中置换出带相同电荷等量等大小,一般用mcq/100g. 2. 同晶置换 在不改变晶格构架的情况下,硅氧四面体中的硅被低价铝离子或铁离子所置换,铝氧八面体中的铝被低价镁离子所置换. 3. 造浆率 配得表观粘度为15mPa·s的泥浆是每吨粘土所造浆的立方数. 4. 取代度 高分子纤维素链节中三个羟基被钠羧甲基取代的程度. 5. 剪切稀释作用 泥浆的表观粘度随剪切速率的增加而降低的现象. 6. 触变性 泥浆静止时粘土颗粒之间互相吸附而形成结构,当外加一定切力使泥浆

流动时,结构拆散,流动性增加,此种特性称为泥浆触变性. 7. 失水造壁性 在井中液体压力差的作用下,泥浆中的自由水通过井壁孔隙或裂隙向地层中渗透,称为泥浆的失水.失水的同时,泥浆中的固相颗粒附着在井壁上形成泥皮(泥饼),称为失水造壁性. 8. 充气钻井液 气体分散在钻井液中形成的稳定分散体系称做充气钻井液. 9. 聚结稳定性 泥浆中的固相颗粒是否容易自动聚结变大,降低其分散度的特性. 10. 塑性粘度 反映流体在层流下达到动平衡时,固相颗粒之间,固相颗粒与液相之间以及液相内部内摩擦力的大小. 11. 压差卡钻 压差卡钻是指钻具在井中静止时,在钻井液与地层孔隙压力之间的压差作用下,紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻. 12. 油气层损害 在钻井,完井,井下作业及油气田开采全过程中,造成油气层渗透率下降的现象称为油气层损害. 13. 循环阻力损失 钻井液在循环流动过程中,流经地面管路,钻杆,孔底钻具,钻头和环状间隙时,形成一定的水力损失或称为压力损失,也可称为压降. 14. 水解度

钻井液技术规范

附件 钻井液技术规范 (试行) 中国石油天然气集团公司 二○一○年八月

目录 第一章总则┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3第二章钻井液设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3第一节设计的主要依据和内容┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 第二节钻井液体系选择┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4 第三节钻井液性能设计项目┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5 第四节水基钻井液主要性能参数设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄7 第五节油基钻井液基油选择和主要性能参数设计┄┄┄11 第六节油气层保护设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12 第七节钻井液原材料和处理剂┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13 第八节钻井液设计的管理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13 第三章钻井液现场作业┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14第一节施工准备┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14 第二节预水化膨润土钻井液与处理剂胶液的配制┄┄┄14 第三节淡水钻井液的配制┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 第四节盐水钻井液的配制┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 第五节水包油钻井液的配制┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16 第六节油基钻井液的配制┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16 第七节钻井液性能检测┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄17 第八节现场检测仪器┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄18 第九节现场钻井液维护与处理的基本原则┄┄┄┄┄┄20 第十节水基钻井液性能维护与处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄20 —1 —

第十一节油基钻井液性能维护与处理┄┄┄┄┄┄┄┄23 第四章油气层保护┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄24 第五章循环净化系统┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄25 第一节设备的配套、安装与维护┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄25 第二节钻井液净化设备的使用┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27 第六章泡沫钻井流体┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄28 第一节一次性泡沫钻井流体┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄28 第二节可循环泡沫钻井流体┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄29 第三节压井液和压井材料的储备┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31 第七章井下复杂事故的预防和处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31 第一节井壁失稳的预防与处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31 第二节井漏的预防与处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄33 第三节卡钻的预防和处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄35 第八章废弃钻井液处理与环境保护┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄37 第九章钻井液原材料和处理剂的性能评价与储存┄┄┄┄37 第一节技术标准与性能评价┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄38 第二节钻井液原材料和处理剂的储存┄┄┄┄┄┄┄┄38 第十章钻井液资料收集┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄39第十一章附则┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄39 附录┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄40 —2 —

常用钻井液料及其功用

一、稀释剂 泥浆稀释剂，或分散剂，通过破碎粘土层边和面之间的附着而降低粘度（见图1）。稀释剂吸附粘土层，因此破坏了层间的引力。加入稀释剂可以降低粘度、切力和屈服值。 大多数的稀释剂都可以划分为有机材料或无机磷酸盐络合物。有机稀释剂包括木质素磺酸盐、木质素和丹宁。与无机稀释剂相比，有机稀释剂可用于高温条件下（铬酸盐也是很好的耐高温稀释剂，但是不适合用于环境敏感地区）。有机稀释剂通常会有助于滤失控制。 聚合；絮凝；（面对面）；（边对面）；（边对边）；解胶；抗絮凝 图. 1粘土颗粒的连接 无机稀释剂包括焦磷酸钠（SAPP）、四焦磷酸钠、四磷酸钠和六偏磷酸钠。无机稀释剂在低浓度情况下是有效的，但是通常只用于150oF的温度以下。它们的应用一般局限于氯化物浓度低和pH值低的淡水粘土泥浆。 长期以来，水被作为钻井泥浆的一种十分有效的稀释剂使用，其降粘效果是通过减少钻井液中的总体固相浓度来达到的。钻井作业中钻屑不断混进泥浆中，那么这些钻屑最终也需要用水进行稀释或者必须用机械的方式清除。 应当定期添加水到水基泥浆中，以补充渗漏到地层和在泥浆池中蒸发的水份。如果不补充水，那么由于固相浓度增加，粘度就会上升。而化学方式的降粘效果不佳。在没有添加重晶石或膨润土的情况下，塑性粘度的稳定上升就说明水分减少了。 磷酸盐是最早可以大批量供应的化学稀释剂之一。磷酸盐通过吸附粘土颗粒而起作用，因此，它能达到令人满意的电平衡和允许颗粒自由地悬浮在溶液中。磷酸盐的这种分散效果归因于轻度的阴性粘土片晶置换，它可使片晶相互排斥，最终这些断裂边缘的化合价趋于饱和。 在被严重污染的离子环境中，磷酸盐的使用是有限的。如果有自由的钙离子或镁离子存在，不论其数量多少，都将会形成磷酸盐的络合物或者不溶的金属离子磷酸盐。由于清除了可用的磷酸盐，这就限制了降粘能力。 表2列出了常用的用于现场钻井泥浆应用中的磷酸盐