钻井与完井工程教材第三章钻井液.docVIP

PAGE 1 PAGE 60 第三章 钻井液 一口油气井钻井成功在很大程度上取决于钻井液的性质和性能。钻井液始终是为钻井工程服务的，它的发展与钻井工程的发展紧密相关。由于初期的钻井液是由最简单的泥土和水组成，“泥浆”就成为钻井液沿用至今的代名词。实际上，这种称呼既不正确更不准确。钻井液的定义是指具有各种各样功能以满足钻井工程需要的循环流体。 第一节 钻井液的功能、组成和类型 一、钻井液的功能 油气钻井的基本功能是打开找油、找气和采油、采气的通道，是实现油气勘探开发的重要工程手段。为油气钻井、完井服务是钻井液的目的，钻井、完井的需要是钻井液发展的动力。因此，钻井液的功能就体现在油气井钻井、完井的两个方面，即在整个钻进过程中，要保持安全优质快速低成本钻井；在进入油气层时，要具有保护储层的作用。所以，钻井液的功用也就是钻井、完井对钻井液的基本要求。 在钻井方面，钻井液的主要功能有 清洗井底，携带岩屑。 冷却、润滑钻头和钻柱。 形成泥饼，保护井壁。 控制和平衡地层压力。 悬浮岩屑和加重材料。 提供所钻地层的地质资料。 传递水功率。 防止钻具腐蚀。 在保护油气储集层方面，钻井液（此时称完井液）的主要功用是保护油气层的渗透性，尽量降低对原始油气层物化性质的损害。主要表现在以下两方面： 控制固相粒子含量及级配，防止固相粒子对油气层的损害。 保持液相与地层的相容性。 二、钻井液的组成和类型 钻井液属于复杂的多相多级胶体-悬浮体分散体系。它既可以是固体分散在液体中，或者是液体分散在另一种液体中，也可以是气体分散在液体中，或者是液体分散在气体中所形成的分散体系。钻井液的基本成分由分散相+分散介质+化学处理剂组成。各相具体成分可以是： 处理剂（各种维护分散体系稳定和调整分散体系性能的化学添加剂）。 在以水为连续相的水基钻井液中，通常用重量体积百分含量表示钻井液配方中各组分，不考虑处理剂本身的体积。例如，某种水基钻井液组分为：1000ml水 + 50g膨润土 + 20g处理剂。用组分表示的钻井液配方为：5%膨润土浆+2%处理剂。 随着钻井工艺技术的不断发展，钻井液的种类越来越多。目前，国内外对钻井液已有各种不同的分类方法，其中较简明的分类方法有以下几种： 按照密度大小可将钻井液分为高密度钻井液和低密度钻井液，高低密度的界限一般为1.35g/cm3。 按照与粘土水化作用强弱程度可将钻井液分为抑制性钻井液和非抑制性钻井液；按照连续相性质可将钻井液分为水基钻井液、油基钻井液和气基钻井液。 根据美国石油学会(API)和国际钻井承包商协会(IADC)认可的钻井流体共有九个类别：①不分散钻井液；②分散钻井液；③钙处理钻井液；④聚合物钻井液；⑤低固相钻井液；⑥盐水钻井液；⑦油基钻井液；⑧合成基钻井液；⑨空气、雾、泡沫和充气钻井流体（俗称低压钻井液）。 1.不分散钻井液（Non-dispersed Drilling Fluids） 该类型钻井液特指未经处理的天然泥浆或者仅仅轻度处理的泥浆，用在浅井或者上部井段钻进。一般不添加处理剂或者用极少量处理剂处理。需要说明的是，此处的“不分散”是指不作任何处理（或少量处理）的意思，与我国定义钻井液中加入有机高分子絮凝剂和包被剂以增强钻井液抑制性的不分散含义不同。 2.分散钻井液（Dispersed Drilling Fluids） 该类钻井液是指以水、膨润土和各类分散剂（如木质素磺酸盐、褐煤或单宁）配制而成的水基钻井液。通常用在需要高密度的中深井、深井或对井壁泥饼质量要求严格的地区钻井。 3.钙处理钻井液（Calcium treated Drilling Fluids） 滤液中钙离子含量大于120mg/l的钻井液，其特点是抑制粘土水化和抗可溶盐侵污能力强。根据提供钙离子的无机盐类型又分为石灰钻井液、石膏钻井液和氯化钙钻井液。 4.聚合物钻井液（Polymer Drilling Fluids） 主要靠天然改性的或者人工合成的线性长链高分子聚合物调整钻井液的流变性、滤失性等工艺性能，由于长链高分子聚合物对钻屑有包被作用，因而对钻屑有比较强的稳定作用。该类型钻井液可用于浅井、深井，是目前国内外使用最普遍的钻井液类型。 5.低固相钻井液（Low Solids Drilling Fluids） 这种钻井液的核心是控制固相的总量和固相类型，以利于提高钻井速度。其标准为：总固相体积百分含量在6~10%；粘土含量小于等于3%；钻屑与膨润土之比小于2。 6.盐水钻井液（Saltwater Drilling Fluids） 主要指无机盐酸盐钻井液。盐水钻井液的含盐量可由10000ppm到饱和含量。盐的含量可来自配浆水