钻井液与钻井的关系ppt课件.ppt

钻井液基础知识,主讲：苏俊华,第一节 钻井液性能与钻井工作的关系,一、钻井液密度与钻井工作的关系 钻井液密度大，产生的液柱压力就大，钻井液的设计原则是“压而不死，活而不喷”。在钻井过程中，钻井液在井内保持不断循环，如果钻井液密度控制不当，就会发生井塌、井漏或井喷等事故。钻井液的密度大小还直接影响着钻井速度的 快慢，钻井液密度增加机械钻速下降，特别是粒度为1微米以下的小固体颗粒的影响更为严重。,1钻井液密度不当的危害 钻井液密度过大的危害有以下几个方面。（1）损害油气层。（2）降低钻井速度。（3）易造成滤饼粘附（压差）卡钻。（4）易憋漏地层。（5）易引起过高的粘切。（6）多消耗钻井液材料及动力；（7）抗污染能力下降。 密度过低的危害是容易发生井喷、井塌（尤其是负压钻井）、缩径（对塑性地层，如较纯的粘土、岩盐层等）及携岩能力下降等。,2影响钻井液密度的因素 在钻井液中存在着水、粘土（惰性及活性）、处理剂（包括加重剂）、岩屑以及地层中的可溶性盐类等，因而其密度也与这几个方面有关。（1）钻井液密度随钻井液中固相含量的增加而增大，随固相含量的减小而减小。（2）钻井液中液相体积减少或液相密度加大，都能使钻井液密度升高。（3）油、气侵入钻井液后，密度会很快下降。,3提高钻井液密度的方法 一般可在钻井液体系中加入密度较大的惰性物质，如重晶石、碳酸钙等；也可加入可溶性盐，另外根据情况可选用除气、除泡等工艺方法。4降低钻井液密度的方法 降低密度的方法一般有如下几种。 （1）机械法。把有害物质通过机械设备清除。例如使用振动筛、除砂器等。 （2）稀释法。加入一定量的清水稀释钻井液，使其密度下降。 （3）使用发泡剂或充气来增大体积而降低密度。 （4）使用化学絮凝剂来降低密度。,2,5对钻井液密度的要求 对密度有如下要求： （1）合理的钻井液密度必须根据所钻地层的孔隙压力、破裂压力及钻井液的流变参数加以确定。在正常的情况下，其密度的附加系数按压力值计算：气层为3.05.0兆帕，油层为1.53.5兆帕。,3,（2）提高钻井液密度必须采用合格的加重材料，用自造浆方法来提高密度是不合适的。 （3）对非酸敏性又需酸化的产层应使用酸溶性加重材料，例如石灰石粉（密度在1300千克/立方米以内）、铁矿粉或钛铁矿粉（密度超过千克/立方米）。,6钻井液密度的调整 钻井中如果钻通水层、高压地层或低压油层，密度会发生变化，必须加以调整。 （1）在对其它性能影响不大时，加水降低密度是最有效且最经济的方法。 （2）加浓度小的处理剂，可降低密度且能保持原有性能，但要考虑钻井液接受药剂的能力。 （3）加优质轻钻井液也可降低密度，但降低幅度不大。 （4）混油也可降低密度，但不够经济，且影响地质录井。,（5）充气亦可大大降低钻井液密度，如钻低压油层可用充气钻井液。 （6）提高密度可加入各种加重材料，其中以重晶石粉最为理想。 （7）加重钻井液时不能过猛，应逐步提高，每次以增加0.10g/cm3较适宜。 （8）对加重前的钻井液固相含量必须加以控制。所需密度越高，加重前的固相含量应越低，粘度切力亦应越低。应根据钻井液的类型加以调控。,二、钻井液的粘度、切力,1钻井液的粘度、切力 （1）塑性粘度。钻井液的粘度是指钻井液在流动时，液体分子与液体分子之间，液体分子与固体颗粒之间，液体分子与液体分子之间，以及固体颗粒与固体颗粒之间的内摩擦力的总和。 （2）表观粘度。表观粘度是用一定体积的钻井液流经规定尺寸的小孔所需的时间来表示，现场多使用漏斗粘度。 （3）切力（初切力、终切力）。钻井液中的粘土颗粒，由于其形状的不规则，表面带电性和亲水性的不均匀，常易形成网状结构，破坏钻井液中单位面积上的网状结构所需的最小切应力，称为钻井液的极限静切力，简称钻井液切力。,初切力是钻井液静止1分钟后所测得的切力，用1表示。 终切力是钻井液静止10分钟后所测得的切力，用10表示。 初切力与终切力的差值表示了钻井液的另一特征触变性，即网状结构随静止时间的长短恢复的程度。差值越大触变性越强；反之，触变性越弱。,2钻井液粘度、切力与钻井关系 钻井液粘度对钻井的影响主要是钻井液从钻头水眼处喷射至井底粘度对钻速的影响，钻井液粘度高，在井底易形成一个类似粘性垫子的液层，它降低和减缓了钻头对井底的冲击力和切削作用，使钻速降低。若清水钻进钻速提高，由于它的密度低，形成的液柱压力小，而且粘度小，液流对井底的冲击力强，使钻头冲击和切削岩石的阻力小，不分散低固相钻井液具有很好的剪切稀释效应，,4,在环形空间的低速度梯度范围内，它 的粘度比比分散型钻井液粘度高，而在钻头水眼处的高速度梯度范围内，粘度可接近清水，表明它有较好的钻井液流变参数范围，所以可大幅度地提高钻井速度，有效地提高岩屑携带效率，保证井下安全。钻井液中的岩屑由于重力的作用而下沉，因此，切力越大，悬浮岩屑能力越强，反之越小。,3钻井液的粘度和切力对钻井工作的影响 （1）影响粘度、切力升高的因素。当粘度与切力发生变化时，会引起钻井液中固相与固相、液相与液相、液相与固相之间的三种摩擦阻力影响因素的变化。一是增加了粘土含量（本身发生水化分散与吸附）；二是固体颗粒之间形成局部网状结构；三是加入水溶性高分子化合物，使长链高分子在钻井液中伸展或卷曲，增加了滤液粘度，并促使粘土颗粒形成网状结构；四是提高固相颗粒分散度，使颗粒之间距变小，易互相碰撞接触形成网状结构等。以上几方面会引起粘度与切力升高，流动性变差。,（2）影响粘度、切力降低的因素。当钻井液受油气侵、粘土侵、盐侵、钙侵等污染后变稠，需要采取降低粘度的措施。一是增加钻井液中自由水的含量，适当补充清水，以减少摩擦阻力；二是加入稀释剂，增加水化性，减弱或拆散局部的网状结构，放出自由水；三是升高温度，使增稠剂性能减弱，在分子之间由于热运动而使距离增大，使内摩擦力降低。,（3）钻井液的粘度和切力控制不当危害。钻井液的粘度和切力必须维持适当的数值，否则会引起一些不良的后果。 1）粘度、切力过大的危害。流动阻力大，能量消耗多，功率低，钻速慢；净化不良（固控设备不易充分发挥效力），易引起井下复杂情况；易泥包钻头，压力波动大，易引起卡、喷、漏和井塌等事故；脱气较难，影响气测并易造成气侵。 2）粘度和切力过低的危害。洗井不良，井眼净化效果差；冲刷井壁加剧，引起井塌等井下事故；岩屑过细影响录井。,4对钻井液粘度、切力的要求 （1）尽可能采用较低的粘度及切力，不同密度其数值的大小有不同的最佳范围。 （2）低固相钻井液若使用宾汉模式，其动塑比值一般应保持在0.48左右（ISO制为4.8）。 （3）若使用幂律模式，其n值（流型指数）一般可保持在0.50.7之间。,5粘度和切力的调整 钻进时，一旦钻井液的粘度、切力发生变化，可采用下列方法加以调整。 （1）对原浆性能影响不大时可加清水，稀释降低粘度、切力。 （2）最常用的办法是加降粘剂，降低粘度和切力，不同的钻井液体系应选用不同的降粘剂。 （3）根据粘度、切力升高的原因而采用相适应的措施降低粘度和切力。如钙污染引起的粘度、切力升高，应加入除钙剂，即加入有机磷酸盐类效果最佳。若因造浆强的地层而引起的，应加入强抑制剂效果较好。 （4）提高粘度和切力可采用高聚物有机增粘剂，如高粘CMC或复合离子型聚丙烯酸盐类。 （5）若携砂能力差，加改性石棉最理想。而在饱和盐水钻井液中可用抗盐膨润土来增加粘度和切力。 （6）正电胶钻井液具有较高的悬浮能力和携岩能力。,三、钻井液造壁性能,1滤失量 滤失量也叫失水量，即钻井液滤液进入地层的多少。在井眼内钻井液中的部分水分因受压差的作用而渗透到地层中去，这种现象叫滤失。滤失的多少叫滤失量。 （1）钻井液在井内静止条件下的滤失作用称为静滤失。 （2）钻井液在井内循环条件下，即滤饼形成和破坏达到动态平衡时的滤失作用称为动滤失，在一定剪切速率下测定的滤失量，称为动滤失量（动失水）。,（3）在钻井过程中，地层被钻开，滤饼在未形成之前，钻井液中的大量水分在短时间内迅速渗入地层，这种情况下的滤失作用称为瞬时滤失。 （4）钻井液的滤失量分为API滤失量，即在686Pa、常温下测定的滤失量。 （5）高温高压滤失量，即在1034.25Pa及150下测定的滤失量。,2滤饼的概念 由于钻井液液柱与地层间的压差作用，在滤失的同时，粘土颗粒在井壁周围形成一层堆积物，此堆积物叫滤饼。滤饼的好坏（质量）用渗透性即致密程度、强度、摩阻性及厚度来表示。规定室内在一定的压差下，通过45cm2士0.6cm2过滤面积的滤纸，经30分钟滤液的数量为滤失量（毫升）。同时，在滤纸上沉积的固相颗粒的厚度为滤饼厚度（厚度），它是室内评价钻井液造壁性能好坏的指标之一。,3滤矢量与虑饼的关系 虑饼的厚度与钻井液的虑矢量有密切的关系，同一钻井液其虑矢量越大，滤饼越厚；但不同的钻井液，滤矢量相同，其滤饼厚度不一定相同。致密而坚韧的滤饼能够有效控制钻井液的进一步滤失。在其他条件相同的情况下，压差对虑矢量也有影响，不同的钻井液存在三种不同的情况，有的随压差增大而增大；有的随压差变化而变化；有的则随虑矢量的增大而减小。,4影响滤矢量与滤饼质量的因素 影响因素有：膨润土的含量；固相颗粒的水化分散性；滤液的粘度；地层岩石的孔隙度与渗透性；液柱压力与地层压力的差值；井下温度；滤失时间。5滤饼的摩擦系数 滤饼表面有一定的粘滞性，当物体在其表面产生相对运动时，将受到一定的摩擦阻力。滤饼的摩擦系数越大，钻具靠近井壁时产生的摩擦阻力也越大，容易造成粘附卡钻或起下钻遇阻、遇卡等现象。同时，对钻具的磨损也越严重，钻具容易产生早期疲劳。因此，钻井液中通常要加入润滑剂来降低滤饼的摩擦系数。,6钻井工艺对滤失量和滤饼质量的要求 滤饼质量高，摩擦系数低，有利于防止粘附卡钻，有利于井壁稳定，能够防止井壁坍塌与剥蚀掉块。 钻井液虑矢量过大，滤饼质量差（厚而松软）的危害： （1）易造成地层孔隙堵塞而损害油气层。滤液大量进入油气层，会导致油气层渗透率等物性变化，损害油气层，降低产能。 （2）滤饼在井壁堆积太厚，使环空间隙变小，导致泵压升高。 （3）易使钻头泥包，造成下钻遇阻、遇卡或堵死水眼。 （4）在高渗透地层易造成滤饼过厚而引起遇卡，甚至发生粘附卡钻。 （5）导致电测不顺利和电测结果失真。 （6）易导致松软易垮塌地层的坍塌，形成不规则的井眼，引起井漏等。,7钻井液滤失量的确定规则 （1）井浅时可放宽，井深时要从严。 （2）裸眼时间段可放宽，裸眼时间长要从严。 （3）使用不分散处理剂时可放宽，使用分散性处理剂时要从严。 （4）矿化度高者可放宽，矿化度低者要从严。 （5）在油气层中钻进，滤失量愈低愈有利于减少损害，尤其是在高温高压时，滤失量应在1015m（钻井液管理条例规定一般地层为20mL）。,（6）在易塌地层钻进，滤失量需严格控制，最好不大于5mL；一般地层可根据具体情况确定（如易造浆地层可以大些）。 （7）要求滤饼薄而坚韧，以利于保护井壁，避免压差卡钻。 （8）低滤失量可根据钻井液的类型及当时的具体情况而选用适当的降滤失剂。目前较常用的是低粘度CMC；若降滤失量的同时又希望提高粘度，可采用中粘度CMC。聚合物钻井液常用聚丙烯腊盐类（钠盐、钙盐或铵盐）。在超深井段应选用抗温能力强的酚醛树脂（SMP-1）。使用饱和盐水钻井液时可选用SMP-2。 总之，要根据钻井实际情况，以井下情况正常为原则，正确制定并及时调整钻井液滤失量，既要快速节省，又要井下安全、不损害油气层。,四、固相含量,1基本概念 固相含量一般是指钻井液中水不溶物的全部含量及可溶性盐类。 含砂量是指钻井液中不能通过200目筛子（即边长为74微米）的砂子。常以质量分数或体积分数（%）来表示，其中包括加重材料、粘土及钻屑。前两者属于有用固相，后者为无用固相。,对各种化学剂基本不起化学反应的固相叫惰性固相（如加重材料及钻屑）；与处理剂起化学反应的叫活性固相（如粘土）。 （1）粘土。一类具有可塑性的、软的、有各种颜色的泥土。一般是含水氧化侣的硅酸盐，由长石和其它硅酸盐分解而成，颗粒的直径约为0.1100m。 （2）有用固相。钻井液配方中有用的固相，如适量的土、化学处理剂、加重剂等。 （3）无用固相。对钻井液性能有害的固相，如钻屑、劣质粘土和砂粒。,2固相含量与钻井的关系 钻井液中固相含量越低越好，一般控制在0.5%以下。固相含量过大，有以下危害。 （1）固相含量高，钻井液柱压力大，钻速降低。 （2）固相颗粒愈细对钻速影响愈大，而且深入油层会造成永久性堵塞，油气层受损害严重。 （3）固相含量高、滤失量大时，滤饼厚，摩阻系数增大，因而易引起井下复杂情况的发生。,（4）固相含量高，钻井液的流变性难以控制，且流阻大，功耗多，钻井效率低。 （5）含砂量大，易造成钻头、钻具等机械设备的磨损。 （6）在固相含量高时，钻井液受外界影响大且敏感（如对温度、各种污染物等的影响变大）。 尽管如此，为了到达必需的钻井液性能，仍需要一定量的有用固相。如膨润土可提高钻井液粘度和切力，加重剂可提高钻井液的密度。,3降低固相含量的方法 （1）机械除砂。利用振动筛、除砂器、除泥器等设备降低固相含量。 （2）化学除砂。加入化学絮凝剂，将细小的砂子变大而沉降。 （3）降低钻井液粘度有利于降低固相含量。因此在现场维护钻井液时，对固相含量有下列,4. pH值对钻井工艺的影响 （1）pH值过高，0H-在粘土表面吸附，会促进泥页岩的水化膨胀和分散，对巩固井壁、防止缩径和坍塌都不利，往往会引起井下复杂情况的发生。另外，高pH值的钻井液具有强腐蚀性，缩短了钻具及设备的使用寿命。 （2）通过PH值的变化，可以预测井下情况。如盐水侵、石膏侵、水泥侵等都会引起pH的变化。,五、钻井液的酸碱度,钻井液的酸碱度用pH值来表示。 1pH值的控制方法 凡是能提高钻井液中H+质量浓度或降低0H-质量浓度的物质都能降低钻井液的pH值；反之，凡是能降低钻井液H+质量浓度或提高0H-质量浓度的物质都能提高钻井液的pH值。,在实际操作中，对钻井液的酸碱度有以下要求。 （1）一般钻井液的pH值控制为8.59.5，Pf为1.31.5毫升。 （2）饱和盐水钻井液的Pf在1毫升以上，而海水钻井液的Pf控制在1.31.5毫升。 （3）深井耐高温钻井液应严格控制二氧化碳含量，一般应把Mf/Pf的比值控制在3以内，最大不超过5。Mf为甲基橙碱度，Pf为酚酞碱度。,六、可溶性盐类,在钻井液中含有多种水溶性盐类，它来源于地层、加入的化学剂及配浆用水。常用总矿化度、含盐量（指氯化钠含量）、含钙量及游离石灰含量表示。 总矿化度是指钻井液中所含水溶性无机盐的总质量浓度。含盐量单指其中的氯化钠的含量；而含钙量即指所含游离钙的浓度；游离石灰（或称自由石灰）的含量指的是在钻井液中未溶解的氢氧化钙含量。这些水溶性盐类含量均可采用一般化学分析方法加以测定。,可溶性盐对钻井液性能及地质作业的影响有： （1）含盐量高的钻井液电阻率必然低，若不符合地层水矿化度的要求，自然电位测井所得曲线即成为直线，给电测解释造成较大的困难，可能会误判地层性质。 （2）配制较高含盐量的钻井液需消耗较多处理剂，费用较大，且会加剧钻具腐蚀，降低使用寿命。 （3）无机盐类尤其是钾盐具有抑制粘土膨胀及分散的作用，故可以减轻粘土含量高对油层的损害，并要控制地层造浆，有利于防塌。,（4）饱和盐水的钻井液可抑制岩盐的溶解，获得规则井眼，有利于钻井。 因此，针对各种具体情况，对钻井液中的各种含盐量有不同的要求。例如淡水钻井液的含盐量不得超过10千克/立方米时，而钻岩盐层的钻井液中盐的含量应随时保持饱和状态，甚至可以过饱和状态。对水敏性地层，含一定量K+的钻井液有利于防塌。,第二节 钻井液常用处理剂,钻井液常用处理剂主要有如下十六大类。 1粘土类 （1）膨润土。主要以蒙脱石为主，因其所吸附的阳离子的不同而分为钠土和钙土两种。由于钠土水化能力较弱，造浆率较高，适合钻井液使用。但钠土一般较少，多为钙士。实际使用时，常把钙土改造成人造钠土（一般采用纯碱，有的也用烧碱进行改造），才能满足钻井液用土的需要。,天然土矿必须经机械加工成粒度大小适宜的粉末后才好使用。它具有白、灰、灰黄及紫红等颜色，易吸潮而结块，所以一般宜用聚乙烯薄膜袋为内层而以聚丙烯编织袋为外层包装。钠膨润土有下列几种用途。 1）用作配浆材料：这是最基本的用途，用它与淡水可配成各种原浆，再经过必要的化学处理成为符合钻井要求的基浆，即可用于钻井。 2）用来降低钻井液的滤失量。钠土可以在淡水中水化而分散成较细的胶粒.形成渗透性较低的滤饼，从而降低滤失量。,3）用来提高钻井液的粘切。由于在淡水中分散的粘土片带负电荷，其端边带有正电荷，故可以互相形成所谓“卡片”状结构，产生一定的结构强度，可使钻井液粘切力上升 4）用作堵漏剂的组分。用粘土、柴油及乳化剂可配制柴油-膨润土堵剂。特别适用于封堵含水漏层，效果较好。 膨润土质量的好坏不但影响所配钻井液的性能，而且与所配钻井液接受化学处理剂的能力有很大关系。使用不合格的膨润土不但用量大，而且须多用药剂处理，极不经济。 膨润土在入井前或进库前，必须经过严格检验，不符合质量标准的严禁入井。,（2）抗盐土。主要有凹、凸棒石土两种。它是一种富含镁的纤维状粒土矿物。该种土质经特殊加工才能发挥其应有效能，因为它是一种纤维状物，不能用一般膨润土的碾磨设备来加工，否则把其纤维剪断后即失掉了在盐水中的造浆能力。它的悬浮体所具有的流变特性主要取决于其长纤维条间的力学（机械）的干扰作用，而不是由颗粒间的静电引力产生的。故各种电解质对它影响不大，它能在盐水甚至饱和盐水中分散并产生较高的粘度和切力。,该土有以下几种用途。 1）用来配制盐水钻井液，尤其是海水及饱和盐水钻井液。 2）用作盐水钻井液（包括海水及饱和盐水钻井液）的增粘、增切处理剂。 3）用来提高盐水钻井液携带钻屑的能力。 4）用来改善盐水钻井液在环空中的流型。 5）海泡石土不但可以抗较高的温度而用于地热井（260以上），而且可部分被酸溶解，它也是配制完井液及修井液的好材料，有利于油井酸化增产。,（3）有机土。有机土是指在油中分散的亲油性粘土。它不属于天然矿物，是人工制成的特种土类。 由于使用阳离子表面活性剂种类的不同以及制造工艺的差异，我国目前已有801、812、821、4602等多种型号的有机土出售。其用途如下。 1）主要用作油基钻井液、油包水乳化钻井液的配浆材料。 2）是油基解卡剂的重要成分。 3）用来调节油基钻井液和油包水乳化钻井液的粘度、切力，稳定胶体，降低滤失量。,2加重材料 加重材料有两大类：即固体加重材料与液体加重材料。 加重材料必须具备的条件是本身密度较大的惰性物，不与钻井液中的其它组分发生化学反应；本身强度低，磨损性小，易粉碎又不磨损钻井泵的配件；对钻具腐蚀性小。,现介绍目前使用的几种加重材料： （1）重晶石粉。它是一种以硫酸钡为主要成分的天然矿石，经过机械加工而成粒度适宜的粉末状产品。常见的有白色、浅黄色或棕黄色。硫酸钡分子式为BaS04，相对分子质量为234.7，有微毒性，不溶于水、有机溶剂、酸或碱溶液。是目前用量最大的一种钻井液加重材料。其主要用途是用作水基及油基钻井液的加重剂，可使其密度达2.00克/立方厘米以上；可作重晶石封堵剂，封堵喷、漏同时发生的井内漏层；用作高压层固井用的水泥浆加重剂。,（2）石灰石粉。它是一种以碳酸钙为主要成分的天然矿石，经过机械加工而成粒度适合的粉未产品。其天然矿石可来源于石灰岩、方解石、海贝壳等。碳酸钙的分子式为CaC03，纯品为白色粉末，含有杂质时常呈灰色、灰白色、灰黑色、浅黄色或浅红色，不溶于水，可溶于酸而放出二氧化碳气体。有利于油层酸化，但密度较低，不宜用来配制密度超过1.30克/立方厘米的钻井液。主要用途是用于完井液及修井液的加重剂，不同粒度配合使用可用作油层漏失的暂堵剂，也可用作固相降滤失剂，尤其是对聚合物钻井液降低初滤失量较为有效。,（3）钛铁矿粉。它是一种以氧化铁与四氧化三铁为主要成分的混合型矿石，经过机械加工而成粒度适合的粉末产品。为棕色或黑褐色，不溶于水，部分溶于酸，能溶于热而浓的磷酸及盐酸。其主要用途是用于完井液及修井液的加重材料，便于对油层酸化解堵，减轻对产层的损害。由于其密度大于重晶石粉，故可以用来配制超高密度的钻井液。但由于成本较高，货源较少，一般不使用。 （4）液体加重剂。主要是一些可以在水中溶解而形成较高密度的无机盐类水溶液。,3降滤失剂 降滤失剂的品种较多，国内已在现场使用的约30余种。 （1）羧甲基纤维素钠盐，代号为Na-CMC，简称CMC。目前常用的有三种类型，即低粘CMC、中粘CMC及高粘CMC。CMC为白色纤维状粉末，具有吸湿性，无臭、无味、无毒，不易发酵，不溶于酸、醇等有机溶剂，易分散于水中形成胶液，热稳定性可达90140，抗氯化钠强而抗钙较差。其主要用途为用作各种水基钻井液的降滤失剂；亦可用于石膏钻井液中，但钙含量过高会形成羧酸钙沉淀而失效；可用来配制低固相钻井液，尤其是进行交联处理后可作一般无土相完井液使用；在钻井液中含量很高时亦具有一定抑制页岩水化膨胀的作用。,（2）水解聚丙烯腈盐类。聚丙烯腈经加碱水解可形成不同的盐。聚丙烯腈即腈纶。目前这类产品都是以其废丝或做衣服、人造毛皮的下角料为原料进行水解而得到的各种盐类。常用的有下列几种。 1）水解聚丙烯腈钠盐，代号为Na-HPAN。相对分子质量大约为8万11万左右，聚合度235376，水解度60%左右。它是用腈纶废丝与烧碱进行水解反应后而制得的主要用作聚合物钻井液的降滤失剂，对粘度稍有增加，抗氯化钠可达饱和而抗钙较差，耐高温。 2）水解聚丙烯腈钙盐，代号为NH-HPAN或NPAN。聚合度为235376，水解度60%左右。它是腈纶废丝在高温高压及引发剂下进行水解反应而成。用作防塌降滤失剂，是不分散钻井液的良好处理剂，抑制能力强，不提粘，耐高温，使用时钻井液碱度不宜过高。,（3）乙烯基单元多体共聚物。本体系由乙烯基单体与其不同盐类共聚而成的水溶性高聚物。 1）乙烯基单元多体共聚物（不含有硫酸盐），代号为PAC142。它是用丙烯腈、丙烯酰胺及丙烯酸盐加多种引发剂，气化脱溶剂瞬间聚合而成。相对分子质量为80万100万。它主要用作不分散钻井液的降滤失剂，有一定的增粘作用，不抗盐，耐高温。,2）共聚型聚丙烯酸钙，代号CPA-3。相对分子质量为150万200万。它是用丙烯酰胺、丙烯腈及丙烯酸钙加多种引发剂，采用气化脱溶剂瞬间聚合而成。主要用作不分散钻井液的抗钙降滤失剂，具有调节流型、提高携砂能力、耐高温、抗剪切、降解等作用。 3）乙烯基单元多体共聚物（含有磺酸钠），代号为PAC。相对分子质量4万8万。它是用丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯磺酸盐加多种引发剂，采用汽化脱溶剂瞬间聚合而成。主要用作不分散钻井液的降滤失剂，稍有降粘作用，抗钙能力较强，抗盐达饱和，并可耐高温。,（4）酚醛树脂类。该类产品常用的有三种，即磺甲基化酚醛树脂（简称磺化酚醛树脂）、磺化酚醛树脂与褐煤接枝共聚物和磺化酚醛树脂与木质素接枝共聚物。 1）甲基化酚醛树脂，代号为SMP或SP。相对分子质量1万左右。它是由苯醛与磺化基（甲醛与焦亚硫酸钠配成）进行磺甲基化反应缩合而成的。主要用作抗高温（200220）、抗盐（型可抗13%氯化钠l盐水，型可抗饱和氯化钠盐水）、抗钙达2000毫克/升的降滤失剂，pH值使用范围为811，并有降低滤饼摩阻，减少滤饼渗透性的效能，适用于超深井段。,2）磺化酚醛树脂与揭煤接枝共聚物，代号SCSP。相对分子质量200010000。它是用磺化基先形成磺化酚醛树脂再与腐植酸接枝共聚而成。主要用作抗高温（200220）、抗盐及抗钙的降滤失剂，基本不增稠，适用于超深井段。 3）磺化酚醛树脂与木质素接枝共聚物，代号为SLSP。它是用磺化基先磺化酚醛树脂再与木质素接枝共聚而成。主要用作抗高温（200）、抗盐10%、抗氯化钙1%的降滤失剂，并可降低滤饼摩阻系数，有一定防塌效果和降粘作用。,（5）腐植酸类。这类产品由褐煤中抽提出的腐植酸，40%以上者较为适用。它不是一种单纯的化合物，而是一种分子大小不等、结构不同、组成不一的混合物。其分子中含有多种官能团，其相对分子质量从1000多到4000多。目前常用的有下列几个品种。 1）腐植酸钠，代号为Na-Hm（或NaC）。由褐煤加烧碱或氢氧化钾抽取腐植酸盐，去掉杂质而成。主要用作淡水的降滤失剂，具有一定的降粘效果，抗温性强，但不抗盐类。 2）硝基腐植酸钠，代号为Na-NHm。它是以硝酸处理褐煤而制成的产品。主要用作淡水钻井液的降滤失剂，抗钙能力有所提高，并有较强的抗盐作用。,4降粘剂 降粘剂品种较多，目前国内在用的已达13种以上。主要分为两大类，一是强分散剂，适用于分散型钻井液；二是低分子量聚合物，如乙烯单元多体聚合物，适用于不分散钻井液中。 （1）单宁酸钠（或单宁碱液），代号NaT。相对分子质量为152。它系五倍子经过烧碱抽炼而成。主要用作分散型钻井液的降粘剂，但抗盐性、抗钙差。也可用作水泥的缓凝剂。,（2）磺甲基单宁酸钠，代号SMT（用栲胶制成的称磺甲基栲胶酸钠，代号SMK）。相对分子质量为211。它系用五倍子或橡胶提炼出单宁或栲胶，再用磺化基进行磺化而成。主要用作分散型淡水钻井液的降粘剂，效果比单宁酸钠或栲胶酸钠更好，并提高了抗温及抗盐的能力。亦可用作水泥缓凝剂。 （3）铁铬木质素磺酸盐，简称铁铬盐，代号FCLS。它系用酸法造纸的纸浆废液抽取木质素磺酸钙，再和铁盐及铬盐反应而成。主要用作抗盐、抗钙的分散型钻井液降粘剂，抗温达170180以上。当质量浓度足够大时，即具有抑制作用和一定的降滤失能力。,（4）磺甲基褐煤（或称磺化褐煤），代号SMC。它是从褐煤中抽取腐植酸后，再用磺化基（甲醛与焦亚硫酸钠混合配成）进行磺甲基化而成，有的混入红矾钠以提高抗温能力。它用作淡水钻井液的高温降粘剂，抗温达200以上，具有较好的降滤失作用，但抗盐能力较差。 （5）铬腐植酸，代号CrHm。它是由腐植酸钠与重铬酸钠在80以上反应而成。主要用作超深井段高温降粘剂，抗温可达200以上，具有一定抗盐能力，并能降低钻井液的滤失量。,（6）低分子量聚丙烯酸盐。目前共有两种，其代号为X-A40及X-B40。前者不含磺酸盐而后者引入磺酸基团。其相对分子质量均为50008000。它们是用丙烯酸或丙烯磺酸钠聚合而成。它们主要用作不分散型钻井液的降粘剂，前者抗盐不抗钙，后者抗盐达20000毫克/升，抗钙达10000毫克/升，抗温160以上。 （7）有机磷，代号EDTMPS。学名为乙二胺四甲叉磷酸盐，相对分子质量92，为一种定型的化工材料，有化学工业部颁布的质量标准。它主要用作聚合物钻井液的降粘剂，尤其钻井液受钙侵后效果更佳，如钻水泥塞时使用。抗钙达0.3%，抗盐达3%。,5增粘剂 （l）代号HV-CMC。粘度在600mPas以上。它由棉花纤维碱化后再与氯乙酸反应而成。其聚合度较高，而醚化度在0.81之间。主要用作淡水或盐水钻井液的增粘剂，抗钙能力较差。,（2）复合离子型聚丙烯酸盐，代号为PAC，相对分子质量200万300万。它由丙烯酸盐（钠、钙）与丙烯酰胺共聚而成。主要用作不分散钻井液抗钙、抗温、抗盐、调整流型的增粘剂，并具有降滤失作用。是较强的“包被剂”，适用于配制低固相钻井液，控制造浆力强。 （3）羟乙基纤维素，代号为HEC。它由纤维碱化后经环氧乙烷羟乙基化而成。主要用作完井液及修井液的提粘切剂，尤其在盐水中增粘效果更好，有一定降滤失作用。便于油层酸化，保护产层。,6页岩抑制剂 页岩抑制剂俗称防塌剂。防止地层坍塌必须根据坍塌层的特性及引起的原因采用相应的防塌剂。目前尚没有对任何页岩坍塌都有效的处理剂。其品种较多，大体上有三大类。,（1）聚合物钾盐。 1）聚丙烯酸钾，代号为KHPAM或HZN101（）。相对分子质量300万以上，水解度30%40%。主要用丙烯酸钾与丙烯酰胺引发共聚而成。用作淡水及盐水钻井液的防塌剂，并兼有一定的降滤失作用，有些增粘。 2）水解聚丙烯腈钾盐，代号K-PAN。分子量8万11万。它由腈纶废丝用氢氧化钾水解而成。其主要用途为淡水和盐水钻井液的防塌降滤失剂，增粘不严重，抗盐不抗钙，抗温170以上。 3）腐植酸钾，代号KHm。它由氢氧化钾抽取褐煤而成。主要用作防塌降滤失剂，有一定的降粘作用，抗高温而不抗盐。,（2）沥青制品。 该类是以矿物油沥青或植物油残渣改性而成的，现介绍下列几种。 1）磺化沥青。有两种产品，其代号为FT-342、FT-341（膏状）及FT-1，均为粉状产品。它由用发烟硫酸或三氧化硫对沥青进行磺化而成。主要用作页岩微裂缝及破碎带的封闭剂而起到防塌作用，并兼有较好的润滑能力。 2）水分散沥青，代号SR。它由不同软化点的氧化沥青粉与多种乳化剂配成。主要用作页岩微裂缝及破碎带的封闭剂而起到防塌作用，并兼有较好的润滑能力。,（3）无机盐类。 无机盐类的主要作用是降低页岩的表面渗透水化、制止膨胀，而钾与铵离子即有固定粘土晶格的作用。它们是通用化学药剂，国家有统一的质量标准。,7润滑剂 润滑剂的种类很多，目前在用的（国内）不少于20种。基本分固体及液体两大类。 （1）RT-443润滑剂。它由以特种矿物油和植物油为基础油再配合多种表面活性剂而成。主要用作探井及定向井的防卡剂，有减扭矩的良好作用。本品为液体，直照荧光为5级，对地质录井无干扰。,（2）低荧光粉状防卡剂，代号RH。它由以白油为基础油并与多种表面活性剂复配而成。本品荧光小于3级，对地质录井无干扰。主要用作探井及定向井的防卡剂。有降低滤饼摩阻系数及扭矩，防止卡钻的良好作用。 （3）RH-3润滑剂。它由多种表面活性剂优选组配而成（其中个别组分是根据需要而研制的）。主要用作探井及定向井的防卡剂，具有较大的极压膜强度，对降低扭矩和摩阻系数都有明显效果。本品荧光较低，对地质录井无干扰。,（4）无荧光钻井液润滑剂，代号RT-00l。它是以白油为基础油，再加入经筛选的表面活性剂组配而成。本品荧光低，对地质录井无干扰，抗温150，不起泡，主要用作探井及定向井的防卡剂，并可降低扭矩，对钻井液性能无影响。 （5）塑料小珠或简称塑料珠，代号HZN-102。它是由苯乙烯与二乙烯苯的共聚物经成珠而成，是一种具有一定强度的固体，按需要可选用不同的粒度配比，一般3080微米较好。它可像轴承液珠一样来降低摩阻力。它主要用作探井与定向井的防卡减阻剂，抗温达200以上，不影响钻井液性能。,8消泡剂 （1）甘油聚醚，代号XBS-300、GB-300及N-33025。它是由丙三醇与环氧乙烷反应而成。主要用作各类水基钻井液的消泡剂。 （2）硬脂酸铝。它由硬酸脂与硫酸铝反应而成，不溶于水，与少量柴油混合使用。主要用作水基钻井液的消泡剂。 （3）AF-35消泡剂。它是由聚醚、硬脂酸铝及三乙醇胺复配而成。主要用作水基钻井液的消泡剂。,9絮凝剂 目前国内大量使用的絮凝剂主要是聚丙烯酰胺类。 （1）部分水解聚丙烯酰胺，代号PHP。相对分子质量大都在300万以上，水解度以30%40%最佳。目前以使用固体为多，其主要用作水基不分散钻井液的絮凝剂，抑制造浆能力强，可维持钻井液的低密度，具有一定增粘作用。它由丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚而成，也有用丙烯酰胺均聚后再加碱水解而成的。,（2）丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚物，代号80A51。相对分子质量400万以上。它是由丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚物再加其它辅料而成，属新剂产品。主要用作不分散钻井液的絮凝剂，具有更强的抑制造浆能力，可更好的控制钻井液密度，并可调节流型及具有一定的降滤失作用。,10解卡剂 解卡剂分为液体及固体两种。 （1）粉末固体解卡剂，代号为SR-301。是油包水型的油基浸泡液。它是由氧化沥青粉、油酸、环烷酸、0P-7、石灰及渗透剂JFC组成的。使用时加柴油及水配制而成。主要用作滤饼粘卡（或称压差卡钻）的解卡剂。也可把它改造成各种油基钻井液而用于取心液及完井液。 （2）液体解卡剂，代号有AYA-150、DJK-1等。主要用作滤饼粘卡的解卡液。,11堵漏剂 我国除了惰性材料外，已定型并在全国使用的正式产品较少，多数是根据自己油田的情况临时配制的。 （1）惰性堵漏剂。它是一种由惰性材料组配而成的混合材料，基本包括三大类：一是粒状，如贝壳粉、果壳粉、蛭石等；二是片状，如云母片、塑料废纸片、花生壳；三是各种植物纤维状，如棉子壳、皮屑等。从大小看，可分为粗、中、细三种，可根据漏失特性而采用不同形状、不同大小的惰性材料复配而成。 （2）N型脲胺树脂，又称尿素甲醛树脂。调配不同配比可获得不同稠度和凝固时间的浆液。若加入固体物，效果更佳。,12缓蚀剂 国内已成为正式产品并有固定厂家生产的只有碱式碳酸锌除硫剂。主要用作各种钻井液的除硫剂。13杀菌剂 国内常用甲醛，又称福尔马林，为白色有刺激性液体。主要用作水基钻井液中易发酵处理剂（如淀粉类）的防发酵剂，以免处理失效。亦可用来消灭钻井液中的细菌，减轻钻具腐蚀。而多聚甲醛、硼砂、苯酚及各种季铵盐类都有较好的效果。,14乳化剂 它属于表面活性剂范围。目前国内主要用在油包水乳化液、解卡液及提高处理剂稳定性上。若亲水亲油值（BLH）大于7者为亲水性，若小于7者为亲油性。 （1）渗透剂（或浸湿剂），代号JFC。主要用来配制解卡剂。 （2）快渗剂T，简称快T。主要用来配制解卡剂。其质量指标是渗透力为标准品1005%时为合格。,（3）斯盘-80，代号span-80。主要用作油包水型钻井液的乳化剂。在深井中亦用来稳定性能。 （4）0P系列乳化剂。属于非离子型表面活性剂，耐温达204，耐酸、耐碱、抗钙、抗镁。BLH值为8以上。主要用作抗高温的水包油钻井液的乳化剂。 （5）烷基苯磺酸钙。主要用作油包水型钻井液的乳化剂。,15泡沫剂 （1）烷基磺酸钠，代号AS。主要用作泡沫钻井液的发泡剂及高温钻井液稳定剂。 （2）烷基苯磺酸钠，代号ABS。主要用作泡沫钻井液的泡沫剂及油包水钻井液的高温稳定剂。16其它处理剂 它是指不包括在以上15类之内的钻井液处理剂，主要是一些无机盐类。,第三节 钻井液有关计算,1增密度计算 G=V1（1-0）/（1-2） 式中 G所需加重剂质量，千克； V原钻井液体积，立方米； 0原钻井液密度，千克/立方米 1加重剂密度，千克/立方米； 2加重后钻井液密度，千克/立方米。,2降密度计算 V水=V（0-1）/（1-水） 式中 V水降低钻井液密度所需水量，立方米； V原钻井液的体积，立方米； 0原钻井液的密度，千克/立方米； 1加水稀释后钻井液的密度，千克/立方米； 水水的密度，千克/立方米。,3表观粘度AV（表） AV（表）=1/2600（mPas）4塑性粘度PV（表） PV（表）=600-300（mPas）5屈服值（动切力）YP（0） YP（0）=0。4788（300- PV）（Pa）6.流性指数n n=3.322lg600-300,