钻井液现场使用概论(陈礼仪).pdf

钻井液现场使用概论钻井液现场使用概论1成都理工大学成都理工大学陈礼仪陈礼仪电话：电话：1365805663813658056638目目录录前言前言钻井液性能概述钻井液性能概述固相控制固相控制常用钻井液材料常用钻井液材料泥浆设计原则泥浆设计原则常用泥浆的配制常用泥浆的配制钻进与泥浆技术的沟通与交流钻进与泥浆技术的沟通与交流23前前言言钻井液定义：钻井液定义：钻井液，通常是指在钻探（井）钻井过程中具钻井液，通常是指在钻探（井）钻井过程中具有多种功能，同时能满足钻井工作需要的各种循环有多种功能，同时能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。流体的总称。钻井液又被称之为钻井泥浆或简称泥浆。因此，钻井液又被称之为钻井泥浆或简称泥浆。因此，泥浆又被人们普遍称为钻探（井）工程的“血液”，泥浆又被人们普遍称为钻探（井）工程的“血液”，它在安全、优质、快速钻井中起着关键性作用。它在安全、优质、快速钻井中起着关键性作用。4前前言言钻井液的主要作用：钻井液的主要作用：携带和悬浮岩屑携带和悬浮岩屑冷却和清洗钻头冷却和清洗钻头平衡地层压力平衡地层压力,保护孔壁保护孔壁驱动孔底动力钻具，传递水马驱动孔底动力钻具，传递水马力力防止各种流体、固相渗入孔内，防止各种流体、固相渗入孔内，保护油气层保护油气层传递孔底信息传递孔底信息5前前言言对钻井液的限制：对钻井液的限制：不能伤害钻井人员不能伤害钻井人员不能损害或污染环境不能损害或污染环境不能干扰生产层的生产能力不能干扰生产层的生产能力不能腐蚀或引起钻井设备的严重磨损不能腐蚀或引起钻井设备的严重磨损6前前言言COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20067钻井液基本性能钻井液基本性能钻井液比重（钻井液比重（Mud Weight)Mud Weight)通过泥浆液柱对井壁和井底产生压力，以平衡地层的通过泥浆液柱对井壁和井底产生压力，以平衡地层的油气水压力及岩石的侧压力，防止井喷、地层流体侵入及油气水压力及岩石的侧压力，防止井喷、地层流体侵入及保护井壁。另外泥浆密度对岩屑产生浮力，增大泥浆密度保护井壁。另外泥浆密度对岩屑产生浮力，增大泥浆密度可以提高泥浆携带岩屑的能力。比重秤的正常误差为可以提高泥浆携带岩屑的能力。比重秤的正常误差为0.01g/cm0.01g/cm3 3当量循环比重和环空比重当量循环比重和环空比重当量循环比重：考虑了由于泥浆流动而增加的附加压耗当量循环比重：考虑了由于泥浆流动而增加的附加压耗环空比重：在当量循环比重基础上考虑了由于井筒内岩环空比重：在当量循环比重基础上考虑了由于井筒内岩屑产生的附加压耗屑产生的附加压耗8钻井液基本性能钻井液比重的控制：钻井液比重的控制：比重过高：增大正向压差，液柱压力增大，对储层污染加重；增比重过高：增大正向压差，液柱压力增大，对储层污染加重；增大井底岩石可钻强度并引起井底岩石的重复切削大井底岩石可钻强度并引起井底岩石的重复切削比重过低：井壁不稳定，油气层压力无法控制比重过低：井壁不稳定，油气层压力无法控制确定比重的原则：确定比重的原则：根据地质资料确定，在正常情况下尽可能使用低比重根据地质资料确定，在正常情况下尽可能使用低比重钻开油气层尽可能近平衡钻进，既要保护油气层又要防喷，做到钻开油气层尽可能近平衡钻进，既要保护油气层又要防喷，做到“压而不死，活而不喷”；实施近平衡钻进在起钻时考虑可能存“压而不死，活而不喷”；实施近平衡钻进在起钻时考虑可能存在的“抽吸作用”，增加附加比重在的“抽吸作用”，增加附加比重钻穿高压盐水层时为了防止盐水的污染，应提高密度采取“坚决钻穿高压盐水层时为了防止盐水的污染，应提高密度采取“坚决压死”的措施压死”的措施对易缩径和易剥落掉块的地层，应适当提高泥浆的密度对易缩径和易剥落掉块的地层，应适当提高泥浆的密度9钻井液基本性能流变性之一流变性之一泥浆粘度：泥浆粘度：泥浆流动时泥浆的固体颗粒之间，固体颗粒与液泥浆流动时泥浆的固体颗粒之间，固体颗粒与液体分子之间，以及液体分子之间内摩擦的总反映。体分子之间，以及液体分子之间内摩擦的总反映。漏斗粘度（漏斗粘度（FV)FV)：一定程度上可做为表观粘度的量度。除受一定程度上可做为表观粘度的量度。除受内摩擦影响外还受泥浆结构的影响，结构强的泥浆不能正内摩擦影响外还受泥浆结构的影响，结构强的泥浆不能正确表示泥浆性能。测量简便，现场做为和比重同样最常测确表示泥浆性能。测量简便，现场做为和比重同样最常测量的指标，直接反映钻井作业期间各个阶段粘度变化趋势。量的指标，直接反映钻井作业期间各个阶段粘度变化趋势。表观粘度（表观粘度（AV)AV)：消除了消除了FVFV中泥浆结构的影响。中泥浆结构的影响。塑性粘度（塑性粘度（PV)PV)：指层流流动时泥浆内部网架结构的拆散与指层流流动时泥浆内部网架结构的拆散与恢复达动平衡时泥浆中悬浮体微粒间的摩擦力与液体粘度恢复达动平衡时泥浆中悬浮体微粒间的摩擦力与液体粘度引起的流动阻力。与泥浆中固相含量、固体颗粒分散度及引起的流动阻力。与泥浆中固相含量、固体颗粒分散度及液相粘度有关。液相粘度有关。10钻井液基本性能钻井液基本性能泥浆切力：泥浆切力：泥浆粘土颗粒边边，边面联结成絮凝网状结构泥浆粘土颗粒边边，边面联结成絮凝网状结构及连续空间网架结构，泥浆要流动，必须破坏这种网架结构。及连续空间网架结构，泥浆要流动，必须破坏这种网架结构。切力就是这种网架结构的反映，结构越强，切力越大。切力就是这种网架结构的反映，结构越强，切力越大。反映切力的参数：反映切力的参数：（1 1）静切力：）静切力：泥浆静止状态下形成的结构强度。泥浆静止状态下形成的结构强度。（2 2）触变性：）触变性：泥浆静止时切力随时间的延长而增大，网架结泥浆静止时切力随时间的延长而增大，网架结构增强，搅拌后其结构破坏，又能恢复其流动性，这种性质构增强，搅拌后其结构破坏，又能恢复其流动性，这种性质叫触变性。叫触变性。（3 3）动切力（）动切力（YPYP）：）：即屈服值。反映泥浆在层流流动时，粘即屈服值。反映泥浆在层流流动时，粘土颗粒及高聚物分子间的相互作用力，即代表泥浆流动时形土颗粒及高聚物分子间的相互作用力，即代表泥浆流动时形成结构的能力。与粘土矿物的类型和浓度，电解质，提粘剂成结构的能力。与粘土矿物的类型和浓度，电解质，提粘剂及降粘剂等有关。及降粘剂等有关。11流变性之二流变性之二钻井液基本性能钻井液基本性能泥浆应具有适当的切力和良好的触变性泥浆应具有适当的切力和良好的触变性静切力反映了泥浆的悬浮能力，静切力太低时悬浮效果不静切力反映了泥浆的悬浮能力，静切力太低时悬浮效果不好，可能造成沉砂过多。静切力太高时，流动阻力大，下好，可能造成沉砂过多。静切力太高时，流动阻力大，下钻后开泵困难。钻后开泵困难。优质泥浆应在泥浆停止循环后，静切力能较快的增加到某优质泥浆应在泥浆停止循环后，静切力能较快的增加到某个数值并保持稳定，既有利于钻屑的悬浮又不知于开泵后个数值并保持稳定，既有利于钻屑的悬浮又不知于开泵后泵压过高。泵压过高。屈服值主要反映了泥浆层流状态下的携带能力，当屈服值屈服值主要反映了泥浆层流状态下的携带能力，当屈服值越大时其携带能力越强，动塑比（越大时其携带能力越强，动塑比（YP/PV)YP/PV)1 1时（英制单时（英制单位），流型成为平板状层流。位），流型成为平板状层流。钻井液成紊流状态时携砂性能最好，此时任何流变参数都钻井液成紊流状态时携砂性能最好，此时任何流变参数都几乎不对钻井液携砂能力产生影响。几乎不对钻井液携砂能力产生影响。12钻井液基本性能钻井液基本性能流变性之三流变性之三13采用旋转粘度计，只要直接读取600转分、300转分、200转分、100转分、6转分、3转分的读数；再用下面公式计算，就能得出某种泥浆表观粘度、塑性粘度、动切力、稠度系数、流性指数、初切力、终切力等有关流变参数的大小。14钻井液基本性能钻井液基本性能重要流变参数：重要流变参数：表观粘度表观粘度:A A=600/2600/2（mPasmPas）塑性粘度塑性粘度:p p=600600300300（mPasmPas）动切力动切力:0 0=0.511=0.511（300300p p)（PaPa）流性指数：流性指数：n=3.322lgn=3.322lg（600/600/300300）稠度系数：稠度系数：K=K=（0.5110.511300300）/511/511n n（PasPasn n）终切力终切力:终终=0.511=0.511 3 3（10min)10min)（PaPa）初切力初切力:初初=0.511=0.511 3 3（10s10s）（PaPa）流动阻力大，泵压高，排量相应降低，井底清洗效果流动阻力大，泵压高，排量相应降低，井底清洗效果变差，对钻速影响较大。变差，对钻速影响较大。钻头易泥包，起下钻容易引起抽吸和压力激动。钻头易泥包，起下钻容易引起抽吸和压力激动。沉砂困难，净化不良，对设备磨损大。沉砂困难，净化不良，对设备磨损大。岩屑不能及时排除，易形成岩屑床，脱落后造成卡钻。岩屑不能及时排除，易形成岩屑床，脱落后造成卡钻。固井时水泥浆易窜槽，影响固井质量固井时水泥浆易窜槽，影响固井质量15钻井液基本性能钻井液基本性能粘度过高的危害：粘度过高的危害：泥浆的失水：泥浆的失水：在泥浆液柱和地层的压差作用下，泥浆中部分水在泥浆液柱和地层的压差作用下，泥浆中部分水从井壁空隙和裂缝渗透到地层，这种现象叫泥浆失从井壁空隙和裂缝渗透到地层，这种现象叫泥浆失水，失水的同时在井壁上形成滤饼。水，失水的同时在井壁上形成滤饼。16（1 1）浅井时井温较低，测）浅井时井温较低，测量量APIAPI失水（失水（API FL)API FL)（2 2）井深时井温高，要增）井深时井温高，要增加测量高温高压失水（加测量高温高压失水（HTHP HTHP FLFL），测量温度与井下温度），测量温度与井下温度保持一致保持一致钻井液基本性能钻井液基本性能17失水量过高的危害：失水量过高的危害：（1 1）地层被长时间浸泡后造成井眼缩径及泥、页岩的剥落、坍塌。）地层被长时间浸泡后造成井眼缩径及泥、页岩的剥落、坍塌。（2 2）水分渗入生产层，使油气层粘土膨胀，渗透率降低，生产能力）水分渗入生产层，使油气层粘土膨胀，渗透率降低，生产能力下降。下降。泥饼质量不好的危害：泥饼质量不好的危害：（1 1）泥饼厚而松散，摩擦系数高，使钻具与井壁接触面积增大，泥）泥饼厚而松散，摩擦系数高，使钻具与井壁接触面积增大，泥饼粘附卡钻风险大。饼粘附卡钻风险大。（2 2）易泥包钻头或堵死钻头水眼）易泥包钻头或堵死钻头水眼（3 3）起钻时上提阻力增加）起钻时上提阻力增加（4 4）下钻时妨碍套管下入，影响固井水泥浆与井壁间的胶结）下钻时妨碍套管下入，影响固井水泥浆与井壁间的胶结电测易遇阻遇卡，影响井壁取样电测易遇阻遇卡，影响井壁取样钻井液基本性能钻井液基本性能18泥浆失水的控制：泥浆失水的控制：泥浆的失水量不是越小越好泥浆的失水量不是越小越好石灰岩、白云岩、胶结致密的砂岩受失水量的影响较小，石灰岩、白云岩、胶结致密的砂岩受失水量的影响较小，可以适当放宽失水量要求；可以适当放宽失水量要求；可采用快速钻井的较稳定地层的失水量不做严格控制，可采用快速钻井的较稳定地层的失水量不做严格控制，从而解放钻速；从而解放钻速；对易吸水膨胀和易坍塌的地层，失水量应严格控制；对易吸水膨胀和易坍塌的地层，失水量应严格控制；井浅时可放宽，井深时应从严；井浅时可放宽，井深时应从严；裸眼时间短可放宽，裸眼时间长应从严；裸眼时间短可放宽，裸眼时间长应从严；钻井液基本性能钻井液基本性能19 钻井要求钻井液具有低失水量和薄而致密的泥饼，在钻井要求钻井液具有低失水量和薄而致密的泥饼，在失水和泥饼质量这两个因素中，泥饼质量是主要的。失水和泥饼质量这两个因素中，泥饼质量是主要的。失水量高且泥饼厚而松散失水量高且泥饼厚而松散对钻井是不利的对钻井是不利的：井壁垮塌、损害油气层、井径不规则、起下钻遇阻、高井壁垮塌、损害油气层、井径不规则、起下钻遇阻、高渗透性地层形成较厚泥饼，造成压差卡钻等。渗透性地层形成较厚泥饼，造成压差卡钻等。应根据地层特点，适当控制滤失量。应根据地层特点，适当控制滤失量。钻井液基本性能钻井液基本性能钻井液滤失与钻井的关系：钻井液滤失与钻井的关系：20（1 1）用膨润土；用膨润土；（2 2）加入适量纯碱加入适量纯碱、烧碱或有机分散剂烧碱或有机分散剂(如褐煤如褐煤、煤碱煤碱液等液等)，提高粘土颗粒的提高粘土颗粒的电位；电位；（3 3）加入适当聚合物以保护粘土颗粒加入适当聚合物以保护粘土颗粒，阻止它们聚结阻止它们聚结，从而有利于提高分散度；从而有利于提高分散度；（4 4）加入一些极细的胶体粒子；）加入一些极细的胶体粒子；（5 5）通过优质封堵材料高效封堵。）通过优质封堵材料高效封堵。钻井液基本性能钻井液基本性能钻井液滤失性的调整方法：钻井液滤失性的调整方法：21泥饼质量的控制：泥饼质量的控制：泥浆中固相的种类与分布及粘土的水化分散程度决定了泥泥浆中固相的种类与分布及粘土的水化分散程度决定了泥饼的质量，优质土及泥饼改善材料饼的质量，优质土及泥饼改善材料(PF(PF-TEX)TEX)的加入均能较的加入均能较好的改善泥饼的质量好的改善泥饼的质量泥饼质量的评价：泥饼质量的评价：外观：外观：薄而韧，薄而韧，性能评价：性能评价：采用测量渗透失水的办法，使用该泥饼用清水采用测量渗透失水的办法，使用该泥饼用清水做做APIAPI失水量或失水量或HTHPHTHP失水量，来判断泥饼的封堵能力失水量，来判断泥饼的封堵能力任何情况下我们都是希望获得质量更好的泥饼！任何情况下我们都是希望获得质量更好的泥饼！钻井液基本性能钻井液基本性能22含砂量：含砂量：泥浆中不能通过泥浆中不能通过200200目筛（目筛（0.0740.074毫米）的砂子体积占泥浆体积的毫米）的砂子体积占泥浆体积的百分数。百分数。含砂量和钻井间的关系：含砂量和钻井间的关系：通常应控制泥浆含砂量在通常应控制泥浆含砂量在0.5%0.5%以下，否则有以下危害；以下，否则有以下危害；泥浆比重升高，降低钻井速度；泥浆比重升高，降低钻井速度；泥饼摩擦系数增大，易造成泥饼粘附卡钻；泥饼摩擦系数增大，易造成泥饼粘附卡钻；泥饼含砂量增高，使泥饼渗透性增强，造成失水增大；泥饼含砂量增高，使泥饼渗透性增强，造成失水增大；泥饼厚而松散，使电测遇阻遇卡，固井质量不好；泥饼厚而松散，使电测遇阻遇卡，固井质量不好；钻头、钻具和机械设备磨损严重。钻头、钻具和机械设备磨损严重。钻井液基本性能钻井液基本性能23含砂量的控制：含砂量的控制：机械除砂：机械除砂：最重要的手段，使用高频振动筛、除砂器、除最重要的手段，使用高频振动筛、除砂器、除泥器、清洁器、离心机来清除，最主要的是旋流分离设备泥器、清洁器、离心机来清除，最主要的是旋流分离设备化学絮凝：化学絮凝：加入高分子聚合物（如加入高分子聚合物（如:PHP:PHP等）进行化学絮凝，等）进行化学絮凝，配合机械除砂，絮凝物也是主要靠固控设备分离的配合机械除砂，絮凝物也是主要靠固控设备分离的自然沉降：自然沉降：控制较低的粘、切，利用沉砂池自然沉降控制较低的粘、切，利用沉砂池自然沉降钻井液基本性能钻井液基本性能24PHPH值的控制：值的控制：泥浆中的粘土颗粒在碱性介质中，阳离子交换容量较大，泥浆中的粘土颗粒在碱性介质中，阳离子交换容量较大，故较稳定。故较稳定。部分有机处理剂在碱性环境中形成钠盐后才能更好的发部分有机处理剂在碱性环境中形成钠盐后才能更好的发挥作用；挥作用；PHPH值过低使有机处理剂容易在高温下发酵变质；值过低使有机处理剂容易在高温下发酵变质；PHPH值过高时（通常值过高时（通常1010时），时），OHOH-在粘土表面吸附会造成在粘土表面吸附会造成粘土的水化和膨胀，不利于防塌，也不利于油层保护；粘土的水化和膨胀，不利于防塌，也不利于油层保护；常规的水基泥浆常规的水基泥浆PHPH通常控制在通常控制在8 89 9为宜。为宜。钻井液基本性能钻井液基本性能25固相含量：固相含量：有用固相：有用固相：必须使用的固相，如膨润土粉、化学处理剂、加重剂等必须使用的固相，如膨润土粉、化学处理剂、加重剂等有害固相：有害固相：有用固相以外的固体，如钻屑、劣质粘土、砂粒等有用固相以外的固体，如钻屑、劣质粘土、砂粒等泥浆中小于泥浆中小于1 1微米的胶体颗粒微米的胶体颗粒比大于比大于1 1微米的粗颗粒对钻速微米的粗颗粒对钻速的影响大的影响大1212倍，所以使用不倍，所以使用不分散体系的钻速比使用分散分散体系的钻速比使用分散体系高的多！体系高的多！钻井液基本性能钻井液基本性能26有害固相的危害：有害固相的危害：降低机械钻速，影响钻头寿命；降低机械钻速，影响钻头寿命；影响泥饼质量，降低泥浆防塌护壁特性；影响泥饼质量，降低泥浆防塌护壁特性；泥浆的粘、切高，流动性不好；泥浆的粘、切高，流动性不好；泥浆性能不稳定，易发生污染，需频繁处理；泥浆性能不稳定，易发生污染，需频繁处理；堵塞油气通道，降低油气的生产能力。堵塞油气通道，降低油气的生产能力。钻井液基本性能钻井液基本性能27有害固相的清除：有害固相的清除：自然沉降法：自然沉降法：利用钻屑、砂子自重下沉的方法清除；利用钻屑、砂子自重下沉的方法清除；稀释法：稀释法：用新配制的稀胶液直接替换掉部分高固相井浆，泥浆性能变用新配制的稀胶液直接替换掉部分高固相井浆，泥浆性能变化大，成本增加；化大，成本增加；化学絮凝法：化学絮凝法：加入高分子化学絮凝剂，使钻屑和劣质粘土不水化分散，加入高分子化学絮凝剂，使钻屑和劣质粘土不水化分散，并絮凝为成较大的颗粒而沉降；并絮凝为成较大的颗粒而沉降；机械设备清除法：机械设备清除法：振动筛：清除振动筛：清除7474微米以上的固相颗粒；微米以上的固相颗粒；除砂器：清除除砂器：清除4040微米以上的固相颗粒；微米以上的固相颗粒；除泥器：清除除泥器：清除1010微米以上的固相颗粒；微米以上的固相颗粒；离心机：可清除离心机：可清除2 2-5 5微米的固相颗粒。微米的固相颗粒。钻井液基本性能钻井液基本性能28水分析：水分析：ClCl-含量：含量：可估算出大致的钻井液矿化度和可估算出大致的钻井液矿化度和K+K+含量，同时也是盐侵的判含量，同时也是盐侵的判断参数。断参数。K K含量：含量：含含KClKCl或其他钾盐时测量，做为补充钾盐的依据。或其他钾盐时测量，做为补充钾盐的依据。CaCa2+2+含量：含量：反映泥浆硬度的重要参数之一，同时也是水泥侵和石膏侵的反映泥浆硬度的重要参数之一，同时也是水泥侵和石膏侵的判断参数。判断参数。滤液的酚酞碱度（滤液的酚酞碱度（PfPf）：）：可较可较PHPH值更加具体的分析滤液的酸碱度。值更加具体的分析滤液的酸碱度。滤液的甲基橙碱度（滤液的甲基橙碱度（MfMf）：）：可较可较PHPH值更加具体的分析滤液的酸碱度值更加具体的分析滤液的酸碱度Pf/MfPf/Mf：可辅助判断可辅助判断HCOHCO3 3-或或COCO3 32 2-的侵污。的侵污。钻井液基本性能钻井液基本性能泥浆分析：泥浆分析：阳离子交换容量（亚甲基蓝法）：阳离子交换容量（亚甲基蓝法）：反映泥浆中含分散粘土成分的多少，反映泥浆中含分散粘土成分的多少，转化泥浆前也可做置换泥浆量的参考依据。转化泥浆前也可做置换泥浆量的参考依据。泥浆的酚酞碱度（泥浆的酚酞碱度（PmPm）：）：可较可较PHPH值更加具体的分析泥浆的酸碱度。值更加具体的分析泥浆的酸碱度。29固相控制固相控制固相的类型：固相的类型：活性固相和非活性固相活性固相和非活性固相有用固相和有害固相有用固相和有害固相高密度固相和低密度固相：高密度固相和低密度固相：低比重固相含量（低比重固相含量（LGSLGS）：）：无用固相及非加重泥无用固相及非加重泥浆材料引起的固相浆材料引起的固相高比重固相含量（高比重固相含量（HGSHGS）：）：加重材料引起的固相加重材料引起的固相可溶盐类可溶盐类30固相的分类固相的分类固相的组成固相的组成31粘土类：粘土类：粒度小于粒度小于2 2微米微米泥渣类：泥渣类：粒度为粒度为2 2-7474微米微米砂类：砂类：粒度大于粒度大于7474微米微米钻井液中过大的钻井液中过大的(大于大于20002000微米微米)和特小的和特小的(小于小于2 2微米微米)颗粒都不多。大于颗粒都不多。大于7474微米的颗粒仅占微米的颗粒仅占3.725.9%3.725.9%。也就是说即使是用也就是说即使是用200200目的振动筛也只能筛除整目的振动筛也只能筛除整个固相含量的个固相含量的1/41/4，其余都是小于，其余都是小于7474微米的颗粒。微米的颗粒。固相成分分析固相成分分析32分类分类粒度大小粒度大小,微米微米重量百分比重量百分比筛目筛目2000(2000(粗砂粗砂)0.82)0.821010目目砂砂2502000(2502000(中粗中粗)0.48.70.48.76060目目74250(74250(中细中细)2.515.2 2002.515.2 200目目泥泥4474(4474(细细)11.019.8 32511.019.8 325目目244(244(超细超细)56.070.0)56.070.0粘土粘土2(9.5PH9.5时为溶液，时为溶液，PHPH值值9.59.5时为凝时为凝胶胶常用钻井液材料常用钻井液材料45甲酸盐材料：甲酸盐材料：甲酸钠甲酸钠(PF(PF-CONa):CONa):高比重无固相钻、完井液的加重材料高比重无固相钻、完井液的加重材料,可可配制最大比重配制最大比重1.381.38的无固相溶液。在钻井液中的无固相溶液。在钻井液中增加聚合物材料的抗温能力，具有很强的页岩增加聚合物材料的抗温能力，具有很强的页岩稳定性。稳定性。甲酸钾（甲酸钾（PFPF-COKCOK）：）：具有甲酸钠材料所具有的所有优点，可配具有甲酸钠材料所具有的所有优点，可配制最大比重为制最大比重为1.601.60的钻井液。对泥岩的抑制性的钻井液。对泥岩的抑制性和页岩的稳定性较甲酸钠更强。和页岩的稳定性较甲酸钠更强。常用钻井液材料常用钻井液材料46降滤失剂：降滤失剂：钠羧钾基纤维素钠羧钾基纤维素(Na(Na-CMC)CMC)：是一种抗盐、抗钙能力是一种抗盐、抗钙能力强的降失水剂具有降失水，增粘等主要作用。强的降失水剂具有降失水，增粘等主要作用。褐煤碱液：褐煤碱液：(主要成分是腐植酸钠，常用主要成分是腐植酸钠，常用NaHmNaHm、KHmKHm、SMCSMC等等)，褐煤碱液在降失水的同时也有稀释作用，作稀释，褐煤碱液在降失水的同时也有稀释作用，作稀释剂的煤碱剂一般比降失水用的煤碱剂配得稀一些。剂的煤碱剂一般比降失水用的煤碱剂配得稀一些。磺甲基酚醛树脂（磺甲基酚醛树脂（SMPSMP-1 1、SMPSMP-2 2）是一种高温降失是一种高温降失水剂，降低泥浆的高温高压失水，可抗温水剂，降低泥浆的高温高压失水，可抗温180180-200200。一。一般情况下使用的是般情况下使用的是SMPSMP-1 1，而，而SMPSMP-2 2型产品可抗盐至饱和，型产品可抗盐至饱和，抗钙也可达抗钙也可达2000mg/l2000mg/l。复合树脂降失水剂（复合树脂降失水剂（RSRS-1 1、SPNH):SPNH):树脂类降失水剂，树脂类降失水剂，较低温度下就有较好的降失水效果。较低温度下就有较好的降失水效果。常用钻井液材料常用钻井液材料47增粘剂：增粘剂：钠羧钾基纤维素钠羧钾基纤维素(Na(Na-CMC):CMC):是一种用棉花经过醚化、是一种用棉花经过醚化、钠化等工艺制成的具有的增粘效果较好的常用增黏剂，也钠化等工艺制成的具有的增粘效果较好的常用增黏剂，也有较好的降失水作用有较好的降失水作用生物聚合物生物聚合物(XC):(XC):也称黄原胶。用黄原胶材料制成，也称黄原胶。用黄原胶材料制成，是很好的提高钻井液的屈服值及动塑比，具有良好的剪切是很好的提高钻井液的屈服值及动塑比，具有良好的剪切稀释性能。稀释性能。羟乙基纤维素材料（羟乙基纤维素材料（HECHEC）：）：抗温型增黏剂，抗温可抗温型增黏剂，抗温可达达107120107120。其显著特点是增黏的同时不增加泥浆切力。其显著特点是增黏的同时不增加泥浆切力。因此在钻井液切力过高，开泵困难时常被选用。还常常作因此在钻井液切力过高，开泵困难时常被选用。还常常作为完井液的增粘剂。为完井液的增粘剂。常用钻井液材料常用钻井液材料48沥青类材料：沥青类材料：乳化沥青（乳化沥青（TEXTEX-3 3）:沥青经机械作用分散为细微颗沥青经机械作用分散为细微颗粒，分散在含表面活性物质的介质中封堵微裂缝防塌，稳粒，分散在含表面活性物质的介质中封堵微裂缝防塌，稳定页岩地层、润滑减阻，降低钻具扭矩。定页岩地层、润滑减阻，降低钻具扭矩。页岩防塌剂页岩防塌剂 TEXTEX氧化沥青：氧化沥青：黑色粉末，难溶于水。主要用于水基钻井黑色粉末，难溶于水。主要用于水基钻井液做页岩抑制剂，并兼有润滑作用。使用时要主要其软化液做页岩抑制剂，并兼有润滑作用。使用时要主要其软化点，多数产品的软化点为点，多数产品的软化点为120160120160。磺化沥青（磺化沥青（SASSAS）：）：实际上是磺化沥青的钠盐，软化实际上是磺化沥青的钠盐，软化点为点为80 80 以上。具有充填孔喉封堵微裂缝，并可覆盖在以上。具有充填孔喉封堵微裂缝，并可覆盖在页岩表面，改善泥饼质量，是很好的页岩稳定剂。还具有页岩表面，改善泥饼质量，是很好的页岩稳定剂。还具有润滑减阻，降低钻具扭矩，形成薄而韧的泥饼，控制泥浆润滑减阻，降低钻具扭矩，形成薄而韧的泥饼，控制泥浆的高温高压失水之功效。还可控制泥浆的高温剪切强度和的高温高压失水之功效。还可控制泥浆的高温剪切强度和高温下的热稳定性。是一种多功能有机处理剂。高温下的热稳定性。是一种多功能有机处理剂。常用钻井液材料常用钻井液材料49PACPAC系列产品：系列产品：PACl4l:PACl4l:是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠和丙烯酸钙是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠和丙烯酸钙的四元共聚物。它在降滤失的同时，还兼有增粘作用，的四元共聚物。它在降滤失的同时，还兼有增粘作用，并且还能调节流型，改进钻井液的剪切稀释性能。该处并且还能调节流型，改进钻井液的剪切稀释性能。该处理能抗理能抗180180的高温，抗盐可达饱和。的高温，抗盐可达饱和。PACl42:PACl42:是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯磺酸钠是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯磺酸钠的共聚物。在降滤失的同时，其增粘幅度比的共聚物。在降滤失的同时，其增粘幅度比PACl41PACl41小。小。主要应用于淡水、海水和饱和盐水钻井液中。淡水钻井主要应用于淡水、海水和饱和盐水钻井液中。淡水钻井液推荐加量为液推荐加量为0.20.2-0.40.4，饱和盐水钻井液推荐加量为，饱和盐水钻井液推荐加量为1.01.0-1.51.5。PACl43:PACl43:分子链中含有羧基、羧钠基、羧钙基、酰胺分子链中含有羧基、羧钠基、羧钙基、酰胺基、腈基和磺酸基等多种官能团。可用于各种矿化度的基、腈基和磺酸基等多种官能团。可用于各种矿化度的水基钻井液，并且能抑制泥页岩水化分散。在淡水钻井水基钻井液，并且能抑制泥页岩水化分散。在淡水钻井液中的推荐加量为液中的推荐加量为0.2-0.5；在海水和饱和盐水钻井；在海水和饱和盐水钻井液中，推荐加量为液中，推荐加量为5-2。常用钻井液材料常用钻井液材料50小阳离子小阳离子-泥页岩抑制剂：泥页岩抑制剂：目前现场应用的泥页岩抑制剂目前现场应用的泥页岩抑制剂(亦称粘土稳定剂亦称粘土稳定剂)是是环氧丙基三甲基氯化铵，商品名：环氧丙基三甲基氯化铵，商品名：NWNW-1 1。小阳离子抑制岩屑分散的机理主要有以下几个方面：小阳离子抑制岩屑分散的机理主要有以下几个方面：一是小阳离子是阳离子型表面活性剂，靠静电作用一是小阳离子是阳离子型表面活性剂，靠静电作用可吸附在岩屑表面。另外，可交换阳离子与岩屑层间发可吸附在岩屑表面。另外，可交换阳离子与岩屑层间发生离子交换作用也可进入岩屑晶层间。生离子交换作用也可进入岩屑晶层间。二是表面吸附的小阳离子的疏水基可形成疏水层，二是表面吸附的小阳离子的疏水基可形成疏水层，阻止水分子进入岩屑粒子内部，层间吸附的小阳离子靠阻止水分子进入岩屑粒子内部，层间吸附的小阳离子靠静电作用拉紧层片，可有效地抑制岩屑水化膨胀和分散。静电作用拉紧层片，可有效地抑制岩屑水化膨胀和分散。三是小阳离子所带的正电荷可中和岩屑带的负电三是小阳离子所带的正电荷可中和岩屑带的负电荷削弱岩屑粒子间的静电排斥作用，从而降低岩屑的荷削弱岩屑粒子间的静电排斥作用，从而降低岩屑的分散趋势。分散趋势。常用钻井液材料常用钻井液材料51大阳离子大阳离子-絮凝剂：絮凝剂：目前使用的大阳高子絮凝剂主要是季铵盐，目前使用的大阳高子絮凝剂主要是季铵盐，稳定性好，不受稳定性好，不受pHpH值的影响。我国开发应用的一值的影响。我国开发应用的一种阳离子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺种阳离子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺(CPAM(CPAM，简，简称大阳离子称大阳离子)，相对分子量在，相对分子量在100100万左右。万左右。大阳离子的主要作用是絮凝钻屑，清除无用大阳离子的主要作用是絮凝钻屑，清除无用固相，保持聚合物钻井液的低固相特性。大阳离固相，保持聚合物钻井液的低固相特性。大阳离子带有阳离子基团，吸附力较强，它的相对分子子带有阳离子基团，吸附力较强，它的相对分子质量较大，分子链足够长因而桥联作用较好，质量较大，分子链足够长因而桥联作用较好，可有效降低钻屑的负电性，减小粒子间的静电排可有效降低钻屑的负电性，减小粒子间的静电排斥作用，容易形成密实絮凝体。斥作用，容易形成密实絮凝体。常用钻井液材料常用钻井液材料52XYXY-2727两性离子聚合物稀释剂两性离子聚合物稀释剂：XYXY-2727：是相对分子质量约为是相对分子质量约为20002000的两性离子聚合物的两性离子聚合物稀释剂。分子链中同时含有阳离子基团、阴离子基团和稀释剂。分子链中同时含有阳离子基团、阴离子基团和非离子基团，属于乙烯基单体多元共聚物。其主要特点非离子基团，属于乙烯基单体多元共聚物。其主要特点是，既是降粘剂又是页岩抑制剂。是，既是降粘剂又是页岩抑制剂。两性离子聚合物降粘剂的降粘机理是：两性离子聚合物降粘剂的降粘机理是：在在XYXY-2727的分子链中引入了阳离子基团，能与粘的分子链中引入了阳离子基团，能与粘土发生离子型吸附，又由于是线性相对分子质量较低的土发生离子型吸附，又由于是线性相对分子质量较低的聚合物，故它比高分子聚合物能更快、更牢固地吸附在聚合物，故它比高分子聚合物能更快、更牢固地吸附在粘土颗粒上。粘土颗粒上。XYXY-2727特有结构，与高聚物之间的交联或络合机特有结构，与高聚物之间的交联或络合机会增加，比阴离子聚合物降粘剂降粘效果更好。会增加，比阴离子聚合物降粘剂降粘效果更好。常用钻井液材料常用钻井液材料53防塌润滑剂：防塌润滑剂：改性石墨：改性石墨：主要用做页岩抑制剂，防止井壁坍塌，主要用做页岩抑制剂，防止井壁坍塌，做为水基钻井液的润滑剂提高钻井速度，可适用于大斜做为水基钻井液的润滑剂提高钻井速度，可适用于大斜度井及水平井钻井液中应用。度井及水平井钻井液中应用。固体润滑剂：固体润滑剂：固体塑料球：固体塑料球：通过纯机械物理作用，降低钻具、套通过纯机械物理作用，降低钻具、套管与井壁之间的磨擦阻力。管与井壁之间的磨擦阻力。抑制润滑剂：抑制润滑剂：多元聚合醇：多元聚合醇：具有较好的润滑作用，其抑制防塌性具有较好的润滑作用，其抑制防塌性能优于同量的能优于同量的KClKCl可显著改善钻井液的高温稳定性浊点可显著改善钻井液的高温稳定性浊点7070。常用钻井液材料常用钻井液材料54堵漏剂：堵漏剂：堵漏剂其分为以下三种类型：堵漏剂其分为以下三种类型：纤维状堵漏剂、簿片状堵漏剂与纤维状堵漏剂、簿片状堵漏剂与颗粒状堵漏剂。颗粒状堵漏剂。纤维状堵漏剂纤维状堵漏剂常用棉纤维、木质纤维、甘蔗渣等。这些材料常用棉纤维、木质纤维、甘蔗渣等。这些材料刚度较小，容易被挤入发生漏失的地层中，从而起到封堵作用。但如刚度较小，容易被挤入发生漏失的地层中，从而起到封堵作用。但如果裂缝太小，纤维状堵漏剂无法进入，只能在井壁上形成假泥饼，重果裂缝太小，纤维状堵漏剂无法进入，只能在井壁上形成假泥饼，重新开钻时就会被冲蚀，起不到堵漏作用。因此，新开钻时就会被冲蚀，起不到堵漏作用。因此，必须根据裂缝大小选必须根据裂缝大小选择合适的纤维状堵调剂的尺寸择合适的纤维状堵调剂的尺寸。簿片状堵漏剂簿片状堵漏剂有塑料碎片、云母片和木片等。这些材料可能有塑料碎片、云母片和木片等。这些材料可能平铺在地层表面，从而堵塞裂缝。若其强度足以承受钻井液的压力，平铺在地层表面，从而堵塞裂缝。若其强度足以承受钻井液的压力，就能形成致密的泥饼。若强度不足，则被挤入裂缝，在这种精况下，就能形成致密的泥饼。若强度不足，则被挤入裂缝，在这种精况下，其封堵作用则与纤维状材料相似。其封堵作用则与纤维状材料相似。颗粒状堵漏剂颗粒状堵漏剂颗拉状堵漏剂主要指坚果壳颗拉状堵漏剂主要指坚果壳(即核桃壳即核桃壳)和具有和具有较高强度的碳酸盐岩石颗粒。这类材料大多是通过挤入孔隙而起到堵较高强度的碳酸盐岩石颗粒。这类材料大多是通过挤入孔隙而起到堵漏作用的。漏作用的。55泥浆设计原则泥浆设计原则泥浆设计原则泥浆设计原则56泥浆体系的选择泥浆体系的选择泥浆工艺泥浆工艺基本性能范围的确定和维护思路基本性能范围的确定和维护思路材料的选用及储备材料的选用及储备成本预算成本预算安全环保安全环保泥浆设计原则泥浆设计原则57泥浆体系的选择泥浆体系的选择基本依据基本依据:以地质地层资料为基础，结合钻孔结构设计和钻进方以地质地层资料为基础，结合钻孔结构设计和钻进方法的选择来确定相应的钻井液体系。法的选择来确定相应的钻井液体系。泥浆工艺泥浆工艺主要由现场条件和钻井施工程序来决定一套实际可主要由现场条件和钻井施工程序来决定一套实际可行的施工方案。行的施工方案。如：泥浆池的大小和数量，输液管线的排布，固控设备如：泥浆池的大小和数量，输液管线的排布，固控设备的状态等诸多因素都影响着泥浆的整个施工过程。的状态等诸多因素都影响着泥浆的整个施工过程。另外，钻井工艺的特殊需要也会影响泥浆作业施工另外，钻井工艺的特殊需要也会影响泥浆作业施工，只有合理安排，才能达到事半功倍的效果。，只有合理安排，才能达到事半功倍的效果。泥浆设计原则泥浆设计原则58基本性能范围的确定和维护思路基本性能范围的确定和维护思路根据地质资料来确定比重范围；根据所选用根据地质资料来确定比重范围；根据所选用的泥浆体系和实际井身结构要求来确定泥浆基本的泥浆体系和实际井身结构要求来确定泥浆基本性能范围；性能范围；在满足井下正常的情况下维护泥浆性能稳定在满足井下正常的情况下维护泥浆性能稳定，预测性能变化，选择合适材料和及时调节泥浆，预测性能变化，选择合适材料和及时调节泥浆性能，避免泥浆性能的大幅度波动。性能，避免泥浆性能的大幅度波动。泥浆设计原则泥浆设计原则59材料的选用及储备材料的选用及储备根据泥浆体系来确定主剂和辅助材料：根据泥浆体系来确定主剂和辅助材料：根据地层特征来选用特殊材料有针对性地使根据地层特征来选用特殊材料有针对性地使用；对于钻孔的类型来选用相应的材料用；对于钻孔的类型来选用相应的材料(如：水平如：水平井、大斜度井井、大斜度井)；以及常用备用材料（如：润滑剂；以及常用备用材料（如：润滑剂、堵漏剂等）。、堵漏剂等）。泥浆设计原则泥浆设计原则60成本预算成本预算基本原则：基本原则：以确保井下安全和工程顺利的情况下，尽量以确保井下安全和工程顺利的情况下，尽量做到高效低耗，降低成本。做到高效低耗，降低成本。泥浆循环量计算：泥浆循环量计算：V=V1V22/3V3V4V1钻孔容积,m3 V2泥浆池容积,m3 V3循环槽容积,m3 ；V3循环管汇容积,m3 根据钻孔结构和固控情况来估算泥浆消耗量：根据钻孔结构和固控情况来估算泥浆消耗量：V=V1 （1-1）/2V1所钻地层体积,m3 1固相清除效率，%；