鉆井液基礎知識幻燈片第一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四鉆井液基礎知識一、鉆井液在鉆井中的作用。1、清洗井底，攜帶巖屑，保持井底清潔，保證鉆頭不斷地破碎地層，使鉆進不中斷。2、平衡地層中的流體（油、氣、水）壓力，防止井噴、井漏等井下復雜情況，保護油氣層。3、平衡巖石側(cè)壓力，并在井壁形成泥餅，保持井壁穩(wěn)定，防止地層坍塌。

第二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四4、發(fā)揮水力效能，傳遞動力，沖擊井底，幫助鉆頭破碎井底巖石，提高鉆井速度。5、懸浮巖屑和加重劑，降低巖屑沉降速度，避免沉砂卡鉆。另外承受鉆桿和套管的部分重力。6、潤滑并冷卻鉆頭，鉆具。7、防止地層中鹽水、鹽巖、石膏、芒硝等對鉆井液的化學污染，防止硫化氫污染和損害。

8、利用鉆井液，準確獲得井下資料。

第三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四二、鉆井液性能與鉆井工作的關(guān)系鉆井液密度與鉆井的關(guān)系密度過大有以下害處：1、損害油氣層；2、降低鉆井速度；3、過大壓差造成壓差卡鉆；4、易憋漏地層；5、易引起過高的粘切；第四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四6、多消耗鉆井液材料及動力；7、抗污染能力下降。密度過低則容易發(fā)生井噴、井塌（尤其是負壓鉆井）、縮徑（對塑性地層，如較純的粘土、鹽巖層等）及攜屑能力下降等。第五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四鉆井液粘度、切力與鉆井的關(guān)系1、粘度、切力過大有以下害處。⑴流動阻力大，能量消耗多，功率低，鉆速慢；⑵凈化不良（固控設備不易充分發(fā)揮效力），易引起井下復雜情況；⑶易泥包鉆頭，壓力波動大，易引起卡、噴、漏和井塌等事故；⑷脫氣較難，影響氣測并易造成氣侵。第六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四2、粘度和切力過低也不利于鉆井，如：⑴洗井不良，井眼凈化效果差；⑵沖刷井壁加劇，引起井塌等井下事故；⑶巖屑過細影響錄井。第七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四濾失量和泥餅質(zhì)量與鉆井工作的關(guān)系鉆井液濾失量過大，泥餅厚而虛，會引起一系列問題。1、易造成地層孔隙堵塞而損害油氣層，濾液大量進入油氣層，會引起油氣層的滲透率等物性變化，損害油氣層，降低產(chǎn)能。2、泥餅在井壁堆積太厚，環(huán)空間隙變小，泵壓升高。3、易引起泥包鉆頭，下鉆遇阻、遇卡或堵死水眼。4、在高滲透地層易造成較厚的濾餅而引起阻卡，甚至發(fā)生壓差卡鉆。第八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四5、電測不順利，并且由于鉆井液濾液進入地層較深，水侵半徑增大，若超過測井儀器所測及的范圍，其結(jié)果是電測解釋不準確而易漏掉油氣層。6、對松軟地層，易泡垮易塌地層，會形成不規(guī)則的井眼，引起井漏等。泥餅一定要薄、致密、韌性好，能經(jīng)受鉆井液液流的沖刷。第九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四固相含量與鉆井的關(guān)系鉆井液中固相含量越低越好，一般控制在0.5％以下。固相含量過大，有以下危害：1、固相含量高，鉆井液柱壓力大，鉆速降低。2、固相顆粒愈細對鉆速影響愈大，而且深入油層會造成永久性堵塞，油氣層受損害嚴重。第十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四3、固相含量高、濾失量大時，泥餅必然厚，摩阻系數(shù)增大，因而易引起井下復雜情況的發(fā)生。4、固相含量高，鉆井液的流變性難以控制，且流阻大，功耗多，鉆井效率低。5、含砂量大，易造成鉆頭、鉆具等機械設備的磨損。6、在固相含量高時，鉆井液受外界影響大且敏感（如對溫度、各種污染物等的影響變大）。第十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四降低固相含量的方法1、機械除砂：利用振動篩、除砂器、除泥器等設備降低固相含量。1）、振動篩振動篩是對鉆井液進行固相控制的第一級設備，又是唯一能適用于加重鉆井液的常規(guī)分離設備。因此，它是固控的關(guān)鍵設備，擔負著清除大量鉆屑的任務，同時為下一級固控設備的使用創(chuàng)造必要的條件，如果振動篩發(fā)生故障，其下一級設備就會超載，嚴重影響凈化效果。所以，要根據(jù)鉆井條件，選好、用好振動篩。第十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四2）、旋流器旋流器按其直徑不同，可分為除砂器和除泥器。⑴除砂器。直徑為150～300毫米的旋流器稱為除砂器。其處理能力是：在進料壓力為0.2兆帕時不低于20～120立方米每小時。正常工作的除砂器能清除約95％大于74微米的鉆屑和約50％大于40微米的鉆屑。為了提高使用效果，在選用除砂器時，其許可處理量必須為鉆井時最大排量的125％。第十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四⑵除泥器。直徑為100毫米和150毫米的旋流器稱為除泥器。其處理能力是：在進料壓力為0.2兆帕時不低于10和15立方米每小時。正常工作的除泥器能清除約95％大于40微米的鉆屑和約50％大于15微米的鉆屑。除泥器能除去12～13微米的重晶石，因此，不能用它來處理加重鉆井液。在使用中，除泥器的許可處理量，應為鉆井時最大排量的125％～150％。第十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四3）、離心機離心機主要用在加重鉆井液中回收重晶石和清除細小固相及膠體，在非加重鉆井液中清除鉆屑，也可用離心機對旋流器排出的底流進行第二次分離，回收液相，排除鉆屑。離心機的處理量和分離粒度與其轉(zhuǎn)速和容量有關(guān)。第十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四2、化學除砂：加入化學絮凝劑，將細小的砂子變大而沉降。3、降低鉆井液粘度有利于降低固相含量：因此在現(xiàn)場維護鉆井液時，對固相含量有下列要求。⑴根據(jù)需要配備良好的凈化設備，徹底清除無用固相。⑵必須嚴格控制膨潤土的含量，所使用鉆井液的密度愈高、井愈深、溫度愈高，膨潤土的含量應愈低，一般應控制在30～80kg/m3。⑶在輕鉆井液中，固相含量應不超過10％（體積）或密度不大于1.15g/Cm3。⑷無用固相含量與膨潤土含量的比值，應控制在2﹕1～3﹕1。

第十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四PH值與鉆井工作的影響1、PH值過高，OH-在粘土表面吸附，會促進泥頁巖的水化膨脹和分散，高PH值的鉆井液具有強腐蝕性，縮短了鉆具及設備的使用壽命。2、通過PH值的變化，可以預測井下情況。如鹽水侵、石膏侵、水泥侵等都會引起PH值的變化。第十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四處理劑一）、稀釋劑（降粘劑）稀釋作用主要是通過稀釋劑分子在粘土顆粒某些部位的吸附，改變粘土顆粒的表面水化狀態(tài)，減弱或拆散鉆井液內(nèi)部的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來達到稀釋的目的。第十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四1、硅氟稀釋劑：SF150(SF260)2、磺化栲膠：SMK3、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽簡稱鐵鉻鹽，代號FCLS。其主要用作抗鹽抗鈣的分散型鉆井液的稀釋劑，可減弱粘土顆粒間的流動阻力，降低粘度和切力；也可抑制泥頁巖的水化膨脹和分散，而防止粘度和切力的上升，有利于井壁穩(wěn)定。此外鐵鉻鹽還具有降濾失作用和抑制粘土水化膨脹的作用。第十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四二）、降濾失劑1、羧甲基纖維素鈉鹽代號為Na－CMC，簡稱CMC，目前常用的有低粘CMC、中粘CMC、高粘CMC三種。為白色纖維狀粉末，具有吸濕性，不溶于酸和醇等有機溶劑，易分散于水中形成膠狀液，抗溫達90～140℃，有一定抗鹽、抗鈣能力。主要用于各種水基鉆井液的降濾失劑，還具有抑制頁巖水化膨脹作用、增稠作用等。第二十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四2、水解聚丙烯腈鹽類⑴水解聚丙烯腈鈉鹽代號Na－HPAN，是聚丙烯腈加NaOH水解而得的產(chǎn)物。為淡黃色顆?；蚍勰?，溶于水，水溶液呈堿性。主要用作聚合物鉆井液的降濾失劑，并有增粘和絮凝作用?？果}可至飽和而抗鈣較差，抗溫性強。第二十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四⑶水解聚丙烯腈胺鹽代號NH4－HPAN或NPAN，主要用作防塌降濾失劑，抑制能力強，不提粘，耐高溫，使用時堿度不宜過高。第二十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四3、腐植酸類利用褐煤中的腐植酸進行磺化或硝化而形成的各種鹽類。它既有降濾失作用，又有降粘作用。有機硅腐植酸鉀代號OSAM-K，黑褐色粉末，易溶于水，水溶液呈堿性。主要用作淡水鉆井液的降濾失劑，具有降粘作用，并具有一定的防塌能力,抗溫性好?；腔置旱诙?，共三十九頁，編輯于2023年，星期四

代號SMC,褐色粉末，易溶于水，水溶液呈堿性,抗高溫降失水劑。第二十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四三）、絮凝劑絮凝劑可分為無機絮凝劑和有機絮凝劑兩類，無機絮凝劑若控制不好易發(fā)生聚沉，而有機絮凝劑能溶于水，因而現(xiàn)場一般都用有機絮凝劑。有機絮凝劑又分為完全絮凝劑和選擇性絮凝劑。1、聚丙烯酰胺代號PAM(PX-01)，膠劑為無色透明都彈性膠體；粉劑是白色粉末。它水溶性好，熱穩(wěn)定性高，抗溫達200℃，在水中不電離。主要用作不分散低固相鉆井液的絮凝劑，并有改善鉆井液流變性、減少摩阻和防塌等效能。第二十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四2、部分水解聚丙烯酰胺代號PHP，通常也分膠劑和粉劑兩種。高水解度的PHP還有增稠、堵漏、潤滑、降濾失和剪切稀釋效能。第二十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四四）、增粘劑1、高粘CMC代號HV－CMC，不溶于酸和醇等有機溶劑，易分散于水中成膠體溶液。主要用作水基鉆井液增粘劑，也可作乳化劑。有一定降濾失作用和抗鹽能力。2、復合離子型聚丙烯酸鹽代號PAC141，為白色或微黃色可流動粉末。本品不僅可以提高粘度,還可改善流變參數(shù)、提高剪切稀釋能力、降低濾失量、包被巖屑和抑制粘土顆粒分散的作用，并有抗鹽、抗鈣、和抗溫能力。主要用于水基鉆井液，也可用于海水及飽和鹽水鉆井液。第二十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四五）、頁巖抑制劑1、磺化瀝青代號FT-342(FT-98、FT-2000)，為黑褐色膏狀膠體或粉劑，PH值為8～11，密度為1.0g/cm3。其主要用作各類鉆井液的頁巖抑制劑，并有潤滑和控制高溫高壓濾失量的效能。第二十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四

改性石棉代號SM-1(xk-01)銀白色粉末，主要作用提切力攜砂。第二十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四3、聚丙烯酸鉀代號K-PAM，為淡黃色粉末，易溶于水，水溶液呈堿性。為丙烯酸類頁巖抑制劑，并有降濾失、抗污染和防塌等特點。4、復合金屬離子代號MMP（CMP）為淡黃色粉末，易溶于水，水溶液呈堿性。具有防塌、絮凝的作用。第三十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四六）表面活性劑表面活性劑的種類繁多，在鉆井液中的作用也是多方面的。除用作乳化劑、消泡劑外，選用適當?shù)谋砻婊钚詣┨幚磴@井液，對提高鉆井液的熱穩(wěn)定性、保護油氣層、降低濾餅摩擦系數(shù)，防塌、防腐、提高鉆速、預防和解除鉆井液中的復雜事故等方面有突出的效果。第三十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四式中W加——加重劑量，t；

V加——加重鉆井液體積，m3；

V原——原鉆井液體積，m3；

ρ重——加重劑的密度，g/cm3；

ρ加——加重鉆井液密度，g/cm3；

ρ原——原鉆井液密度，g/cm3。三、鉆井液的有關(guān)計算1、增密度計算第三十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四式中X——所需水量，m3；

ρ稀——稀釋后的鉆井液密度，g/cm3；

V原——原漿體積，m3；

ρ水——水的密度，g/cm3。2、降低密度的計算第三十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四四、常用鉆井液類型一）、水基鉆井液水基鉆井液以水為分散介質(zhì)（連續(xù)相），以粘土為分散相（固相），加入一定的化學處理劑或加重材料組成。這類鉆井液發(fā)展最早，使用最廣泛。水基鉆井液又可分為以下幾種類型：第三十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期四1、淡水鉆井液：由淡水、粘土和一般的降粘劑、降濾失劑配制而成。含鹽量（Nacl）小于1％或低于10000毫克／升。含鈣量小于120毫克／升。2、鹽水鉆井液：含鹽量大于1％或高于10000毫克／升。包括鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液、海水鉆井液。主要用在海灣海上鉆井，鉆鹽巖層及泥頁巖易塌地層。第三十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，