1、常用鉆井液配方,中原石油工程板塊員工學習課件 鉆井液工（技師） 中原石油勘探局鉆井三公司 開發(fā)人：劉俊章,目 錄,一、不分散聚合物體系 二、分散型聚合物體系聚合物磺化體系 三、鉀基（抑制性）鉆井液體系,常用鉆井液配方,一、不分散聚合物體系 不分散聚合物鉆井液體系指的是經(jīng)過具有絮凝及包被作用的有機高分子聚合物處理的水基鉆井液。常用的不分散聚合物鉆井液類型大體有三種：及多元素聚合物體系、復合離子性聚合物體系、陽離子聚合物體系。,1. 不分散聚合物體系特點 （1）具有很強的抑制性。通過使用足量額高分子聚合物作為絮凝包被劑，實現(xiàn)強包被“被包”鉆屑，在鉆屑表面形成一層光滑的保護膜，抑制鉆屑分散，使鉆出的

2、鉆屑基本保持原狀而不分散，以立于地面機械清除，從而實現(xiàn)低密度、低固相，提高鉆速。,（2）具有較強的懸砂、攜砂功能。通過控制適當?shù)陌阃?，使聚合物鉆井液形成較強的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，確保其懸砂、攜砂功能，滿足井眼凈化需求。 （3）通過使用磺化瀝青、超細碳酸鈣等降低濾餅滲透率，能偶獲得良好的濾餅質(zhì)量。,（4）該體系以其良好的稀釋特性是的鉆頭水眼粘度小，環(huán)空粘度打，有利于噴射鉆井、優(yōu)化鉆井鉆頭水馬力的充分發(fā)揮，從而提高機械鉆速。 （5）低密度、低固相、有利于實現(xiàn)近平衡壓力鉆井 （6）抑制性強，且粘土微粒含量較低，濾液對底層所含粘土礦物有抑 制膨脹作用，故可減輕對油氣層的損害。,2.配方,3.技術(shù)關(guān)鍵 1）加大包

3、被劑用量(17 1/2 井眼平均約3.5千克/米，12 1/4 井眼約3.0 kg/m),并采用2種以上包被劑復配以達互補增效功能，突然強包被， 抑制鉆屑鉆分散，防止鉆屑粘聚包被劑以膠液形式鉆進時細水長流式補充到井漿中。,2）控制適當?shù)陌阃梁恳垣@得良好的流變性集攜砂、懸砂功能（MBT最佳范 圍為3045克/升）。般土含量的控制以淡水預化般土漿形式需要時直接均勻補充道井漿中。 3）磺化瀝青（2%）和超細碳酸鈣（2%）改善和提供聚合物鉆井液的濾餅 質(zhì)量。,4）使用足量的潤滑劑RH-3(0.5%0.8%)及防泥包劑RH-4（0.3%0.5%），降低磨阻，防止鉆頭泥包。 5）使用適量的HPAN、雙聚

4、銨鹽等中小分子聚合物與高分子聚合物匹配（大/ 小分子聚合物的最佳比例2.53:1）,降低濾失，有利于形成優(yōu)質(zhì)濾餅。 6）不使用降粘劑。,4.推薦性能,5.使用環(huán)境 主要用于解決遇巨厚地址年代較晚的第三系強膠性泥巖地層（粘土礦物以伊利石為主，其次為綠泥石和高嶺石及少量伊利石、蒙脫石混層2000以上的地層）時所遇到的井眼縮小導致起下鉆阻卡嚴重等復雜問題。,二、分散型聚合物體系聚合物磺化體系 聚合物磺化鉆井液指的是以磺化處理劑及少量聚合物作為主要處理劑配制成而成的水基鉆井液。 1.體系特點 1）具有良好的高溫穩(wěn)定性，抗溫可高達180以上，適用于深井段、超深井 段鉆井。,2）使用磺化瀝青類頁巖抑制劑穩(wěn)

5、定硬脆性泥巖、少量高分子聚合物穩(wěn)定伊/ 蒙混層粘土礦物的機理來防止井壁坍塌。故具有一定防塌能力。 3）在進入產(chǎn)層前通過使用磺化瀝青及超細碳酸鈣運用屏蔽暫堵保護油層技 術(shù)進行改造后，具有良好的保護諸層功能。,4）可容納較多的固相，適合配置高密度的鉆井液密度可高達2.0克/厘米3 。 5）含有大量的分散劑，故亞微米固相顆粒含量可達70%以上，對機械鉆速有 一定的影響。 6）可形成較致密的高質(zhì)量濾餅，護壁能力強。,2.配方,3.技術(shù)關(guān)鍵 1）使用少量高分子聚合物KPAM(或PMNK、80A51、SP-2、FA-367等)作為抑制劑，增強體系的抑制性，抑制泥頁巖層層理裂縫水化分散。 2）使用磺化瀝青F

6、T-1填充、封堵、涂敷層理面及微裂縫，鞏固井壁，抑制 泥頁巖水化分散。,3）使用SPNH、SMP抗高溫降濾失，同時以獲得良好的高溫穩(wěn)定性。 4）使用SMT或者FCLS控制流變性。 5）使用超細碳酸鈣與磺化瀝青中大量的可變形粒子一起遵循三分之一架橋 原理降低濾餅滲透率，提高濾餅質(zhì)量，減少濾液侵入地層，從而起到在泥巖井段防塌，在砂巖井段防止壓差卡鉆和保護油氣層的作用。,6）控制pH值1011,以利于分散劑充分發(fā)揮其效能。 7）控制適當?shù)陌阃梁?，以保證獲得良好的流型和造壁型。,4.推薦性能,5.使用環(huán)境 1)可用于超過4000米的深井；井底溫度達160200； 2)適用于各種密度的加重鉆井液（最高

7、密度達2.00克/厘米3）。 3)異常壓力地層。 4)不宜用于鉆純膏巖層。,三、鉀基（抑制性）鉆井液體系 該體系是以聚合物的鉀、銨鹽及氧化鉀為主處理機配制而成的防塌鉆井液。它主要是用來對付含有水敏性粘土礦物的易坍塌地層。 1.體系特點 （1）對水敏性泥巖、頁巖具有較好的防塌效果；,（2）抑制泥頁巖造漿能力比較強 （3）對儲層中的粘土礦物具有穩(wěn)定作用； （4）分散型鉀基鉆井液有較高的固相容限度。,2.配方,3.技術(shù)關(guān)鍵 （1）濾液中K+濃度應不低于500毫克/升，才能發(fā)揮應有的防塌作用； （2）使用高分子聚合物KPAM抑制泥頁巖分散； （3）使用的降濾失劑最好也是各種小分子亮的聚合物鉀、銨鹽，如

8、 K-HPAN、NH4-HPAN、KHAM，這樣既可達到降濾失量及降粘切的目的，而且可增強防塌能力。,（4）由于過多的OH-可以分散剝落頁巖，影響防塌效果，故應維持pH 值在810之間。 （5）應控制較低的API濾失量（5毫升），尤其HTHP濾失量不能超過 15毫升。 （6）應控制好交流性，降低激動壓力，增加攜巖能力，以便維持較低的反速，避免沖刷地層過劇而引起易塌地層剝落。,4.推薦性能,5.使用環(huán)境 （1）主要用于水敏性強的易塌頁巖層。 （2）適應溫度:不分散型150；分散型可達到180左右。故前者 用于鉆35004000米深井用，而后者可用于鉆6000米深井。 （3）不分散型較適用于正常壓

9、力地層；分散型可配較高的密度而用 于異常壓力地區(qū)。,（4）對硬脆性微裂縫頁巖的防坍塌效果不夠理想，應輔助瀝青類處 理劑才能取得滿意效果。 （5）可使用語造漿較強的粘土及軟泥巖層地層，能獲得較低的固相 含量，較小的鉆井液密度，有利于提供鉆速。 （6）該體系主要用于鉆那些不允許使用瀝青類防塌劑的易坍塌泥頁巖地層。,鉆井液性能 1、剪切稀釋性： 表觀粘度隨剪切速率增大而降低的特性。 原因是，環(huán)形空間：低，a大，有利于攜帶鉆屑；鉆頭水眼：大，a小，有利于水力破巖。,2、清水應用領(lǐng)域： 在穩(wěn)定性很好且不漏失的巖石中鉆進，不用鉆井液而用清水作為鉆井液； 在一些漏失嚴重地層中，當?shù)乇硭捶浅ＸS富時，用清水頂

10、漏鉆進，這對用其它鉆井液來說是不可能的； 在一些富含粘土的地層中鉆井，清水水化井壁地層而形成自然造漿，若井深不大，鉆井期間不會明顯垮孔，則用清水自然造漿是最為經(jīng)濟有效的措施。,3、化學溶液鉆井液是無粘土鉆井液的主體類型，它是由無機鹽和不同種類的聚 合物組合而成，化學溶液具有一定的流變特性和降濾失特性。 無機鹽起的作用是： 與有機聚合物進行適度交聯(lián)，以提高溶液的粘度，降低溶液的濾失量； 調(diào)節(jié)溶液的礦化度，以平衡地層的化學活度，抑制地層的膨脹分散或破碎坍塌； 調(diào)節(jié)溶液的pH值。,聚合物起的作用是： 增粘或增稠。聚合物的分子量愈大，則溶液的粘度愈高。 降濾失。聚合物通過與無機鹽的適度交聯(lián)可降低溶液的

11、濾失量。 為降濾失常加入中小分子的聚合物，如CMC，HPAN等。,絮凝作用。聚合物如聚丙烯酰胺等對混進溶液的巖屑有較好的絮凝作用，使溶液在使用過程中能維持無固相或盡量低的固相含量。 防塌作用。聚合物與無機鹽一起，通過多點吸附架橋，化學活度平衡等在孔壁上成膜而對孔壁起抑制防塌作用。,潤滑作用。聚合物如LG植物膠都有一定的潤滑及減阻作用，為提高溶液的潤滑性，可輔助加入適量的表面活性劑。 4、基本特征 低密度、可壓縮 分類 干氣體 用干空氣或天然氣體作為鉆井循環(huán)介質(zhì)。工藝相對簡單，但是由于氣體懸攜巖屑能力差，因此需要很大的環(huán)空流速，即需要較大的送氣量。,霧狀體系 氣體是連續(xù)介質(zhì)，液體是分散相的分散體系。在井內(nèi)水量較多的情況下，原用的空氣循環(huán)鉆井轉(zhuǎn)變?yōu)檫@種