钻井液化学介绍PPT资料.pptx

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（2）钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢；

（3）不能进行井内压力控制；

（4）只适用于钻直井。

顿顿钻钻钻钻井井法法转盘旋转法井底动力钻具旋转法转盘旋转钻井法钻头吃入地层破碎岩石清洗井底循环洗井液转盘旋转钻柱加压设计井深转盘旋转钻井法旋转钻井法旋转钻井法目前这种方法在世界各国被广泛使用。

钻杆完成起下钻具、传递扭矩、为钻头施加钻压、提供洗井液的入井渠道等任务；

钻头在一定的钻压作用下旋转破岩，提高了破岩效率；

在破岩的同时，井底岩屑被清除出来；

提高了钻井速度和效益。

旋旋转转钻钻井井法法特特点点连续管钻井法连续管钻井法（柔杆钻井法柔杆钻井法）钻头、加压装置、动力机下放至井底循环洗井液延伸井眼钻头旋转，破碎岩石为动力机提供动力清洗井底连续管连续管钻井示意图（5）具有巨大的发展潜力，目前正在发展、完善中。

（1）连续管钻井实现了起、下钻的连续机械化，节省了时间和劳动量；

（2）在起下钻时仍能保持洗井液的正常循环；

（3）由洗井液直接提供破岩钻进的能量，大大提高了能量的有效利用率；

（4）为全自动化控制提供了很好的条件；

连连续续管管钻钻井井法法特特点点钻井液的发展钻井液的发展天然钻井液天然钻井液细分散钻井液细分散钻井液粗分散钻井液粗分散钻井液聚合物钻井液聚合物钻井液第一节第一节钻井液的功能与组成钻井液的功能与组成第二章第二章钻井液化学钻井液化学第一节第一节钻井液的功能与组成钻井液的功能与组成一、钻井液的循环一、钻井液的循环泥浆泵泥浆泵泥浆罐泥浆罐地面高压管汇地面高压管汇立管立管水龙带水龙带水龙头水龙头方钻杆方钻杆钻钻杆杆钻铤钻铤钻头钻头钻柱与井壁形成的环形空间钻柱与井壁形成的环形空间从井口返出，流经固控设备进行处理从井口返出，流经固控设备进行处理钻井液的循环钻井液的循环钻井液的循环钻井液的循环海上钻井平台海上钻井平台南海争端1985年年11月月4日，马来西亚发行了日，马来西亚发行了“马来西亚的石油工业马来西亚的石油工业”邮票邮票3枚，分别为海上钻井、第一座炼油厂、石油和天然气田地图。

第枚，分别为海上钻井、第一座炼油厂、石油和天然气田地图。

第3枚邮票上的地图枚邮票上的地图“石油和天然气田地图石油和天然气田地图”清楚地显示马来西亚所清楚地显示马来西亚所主张的南海领海和南沙岛礁，中国的大片领海被侵占。

主张的南海领海和南沙岛礁，中国的大片领海被侵占。

二、钻井液的功能二、钻井液的功能第一节第一节钻井液的功能与组成钻井液的功能与组成钻井液有以下钻井液有以下基本功能基本功能1.1.携带和悬浮岩屑携带和悬浮岩屑2.2.稳定井壁和平衡地层压力稳定井壁和平衡地层压力3.3.冷却和润滑钻头、钻具冷却和润滑钻头、钻具4.4.传递水动力传递水动力钻井液的基本功能钻井液的基本功能（11）携带和悬浮岩屑）携带和悬浮岩屑携带作用：

携带作用：

钻井液循环时，通过其本身的循环，将井底被钻头破碎的岩屑携至地面，以保持井眼清洁，使起下钻畅通无阻，并保证钻头在井底始终接触和破碎新地层，不造成重复切削，保持安全快速钻进。

V返V沉悬浮作用：

悬浮作用：

在接单根起下钻或因故停止循环时，钻井液又将井内的钻屑悬浮在钻井液中，使钻屑不会很快下沉，防止沉砂卡钻等情况的发生。

（22）稳定井壁和平衡地层压力）稳定井壁和平衡地层压力地层地层压力压力钻井液钻井液压力压力钻井液钻井液井壁井壁稳定井壁稳定井壁

（1）选择合适的钻井液密度选择合适的钻井液密度：

使液柱压力能够平衡地层压力，从而防止井塌等井下复杂情况的发生。

（2）钻）钻井液具有良好的滤失造井液具有良好的滤失造壁性能：

壁性能：

在井壁上形成一层薄而韧的泥饼，以稳固已钻开的地层并阻止液相侵入地层，减弱泥页岩水化膨胀和分散的程度。

平衡地层压力：

选择合适的钻井液密度，使液柱压力大于地层压力，防止井喷。

（33）冷却和润滑钻头钻具）冷却和润滑钻头钻具热热量量来来源源v通过钻井液不断地循环作用，将通过钻井液不断地循环作用，将这些热量及时带走。

这些热量及时带走。

v井底温度高。

井底温度高。

v钻头与井底岩石钻头与井底岩石/钻柱与井壁钻柱与井壁摩擦而产生热量。

摩擦而产生热量。

冷冷却却和和润润滑滑机机理理v利用钻井液良好的润滑作用，降利用钻井液良好的润滑作用，降低摩擦低摩擦（44）传递水动力）传递水动力

（1）直接破碎岩石：

）直接破碎岩石：

钻井液在钻头喷嘴处以极高的流速冲击井底，从而提高了钻井速度和破岩效率。

高压喷射钻井正是利用了这一原理，即采用高泵压钻进，使钻井液所形成的高速射流对井底产生强大的冲击力，从而显著地提高了钻速。

（2）带动井下工具）带动井下工具：

在使用涡轮或螺杆钻具钻进时，钻井液由钻杆内以较高流速流经涡轮叶片或螺杆转子，使涡轮或螺杆旋转并带动钻头破碎岩石。

1.清除井中岩屑；

2.清洁井底；

3.平衡地层压力；

4.冷却和润滑钻头、钻铤、钻杆；

5.起介质的作用使钻屑在地面泥浆池中沉降；

6.在井壁上形成滤饼；

7.防止地层坍塌；

钻井液的功能钻井液的功能8.避免损害产层；

9.承担钻柱和套管的部分重量；

10.减少下套管的费用；

11.防止钻杆疲劳、腐蚀；

12.有利于电测解释；

13.将地面水马力（N泵N损失）传输到钻头上；

14.在执行上述功能而不伤害钻井人员；

钻井液的功能钻井液的功能第一节第一节钻井液的功能与组成钻井液的功能与组成三、钻井液的组成三、钻井液的组成分散介分散介质分散相分散相钻井液处理剂钻井液处理剂降滤失剂降滤失剂增粘剂增粘剂降粘剂降粘剂絮凝剂絮凝剂组成组成粘土、密度调整材料（悬浮体）粘土、密度调整材料（悬浮体）油或水（乳状液）油或水（乳状液）气体（泡沫）气体（泡沫）钻井液处理剂钻井液处理剂组成组成水、油、气体水、油、气体分散介分散介质分散相分散相钻井液处理剂钻井液处理剂钻井液处理剂钻井液处理剂：

是为调节钻井液性能而加入钻井液中的化学剂。

钻井液处理剂，若按元素组成，可分为无机钻井液处理剂（包括无机的酸、碱、盐和氧化物等）和有机钻井液处理剂（如表面活性剂和高分子等）；

若按用途，则可分为下列15类，即钻井液pH值控制剂、钻井液除钙剂、钻井液起泡剂、钻井液絮凝剂、页岩抑制剂（又称防塌剂）、钻井液缓蚀剂、钻井液降粘剂、钻井液增粘剂、钻井液降滤失剂、钻井液润滑、解卡剂、温度稳定剂、密度调整材料、堵漏材料。

在钻井液处理剂按用途分类中最后两类之所以称为材料是因为它们用量较大，一般超过5%。

钻井液的组成钻井液的组成水水基基钻钻井井液液是是由由膨膨润润土土、水水（或或盐盐水水）、各各种种处处理理剂剂、加加重重材材料料以以及及钻钻屑屑所所组组成成的的多相分散体系。

多相分散体系。

油基钻井液油基钻井液是以水滴为分散相，油为连续是以水滴为分散相，油为连续相，并添加适量的乳化剂、润湿剂、亲油相，并添加适量的乳化剂、润湿剂、亲油的固体润湿剂（有机土、氧化沥青等）、的固体润湿剂（有机土、氧化沥青等）、石灰和加重材料等所组成的乳状液体系。

石灰和加重材料等所组成的乳状液体系。

钻井液的组成钻井液的组成气气体体型型钻钻井井液液体体是是以以气气体体为为连连续续相相或或以以液液体体为为连连续续相相气气体体含含量量很很大大的的一一类类钻钻井井液液体体系系。

为为了了维维持持稳稳定定的的性性能能，还还需需添添加加些些发发泡泡剂剂、稳定剂等处理剂。

稳定剂等处理剂。

合合成成基基钻钻井井液液是是以以合合成成的的有有机机化化合合物物作作为为连连续续相相，盐盐水水作作为为分分散散相相，并并含含有有乳乳化化剂剂、降降滤失剂、流型改进剂的一类钻井液。

滤失剂、流型改进剂的一类钻井液。

在钻井工作中，钻井液在不停地循环，钻井液的各项性能在不断变化，而且这些性能之间都相互联系、影响、制约。

一旦钻井液性能失调，就会发生钻井故障（事故）。

所以，钻井液的性能需要及时监测并调整。

1.密度2.流变性3.滤失造壁性（滤液、滤饼）4.pH（或碱度）5.固相含量（含砂量、膨润土含量）6.抑制性/分散性现场检测的现场检测的钻井液主要性能：

钻井液主要性能：

第二节第二节钻井液密度及其调整钻井液密度及其调整第二章第二章钻井液化学钻井液化学第二节第二节钻井液密度及其调整钻井液密度及其调整一、钻井液密度定义一、钻井液密度定义二、为什么要调整钻井液密度二、为什么要调整钻井液密度（11）防止）防止喷、塌、漏、塌、漏钻井事故的井事故的发生生定义：

单位体积钻井液定义：

单位体积钻井液的质量（用的质量（用表示表示）单位：

单位：

g/cmg/cm33或或t/mt/m33（22）钻井液密度钻井液密度与油气层损害有关与油气层损害有关（33）钻井液密度钻井液密度影响钻井速度影响钻井速度钻井液密度秤钻井液密度与钻井工作的关系钻井时，靠钻井液液柱的压力（Pf）来平衡地层的压力Pl（即地层孔隙流体的压力）Pf=hldf1）若PlPf（=hldf）df过高，钻井液将增稠，流动性变差，需消耗大量循环设备功率，影响钻速；

还会引起井漏等事故，损害油、气层。

2）若：

PlPf（=hldf）df过低，Pf不能平衡Pl，地层中的流体（油、气、水）易侵入钻井液而引起井喷等事故。

3）当：

Pl=Pf（=hldf）df适宜，可维持平衡钻井。

三、怎样调整钻井液密度三、怎样调整钻井液密度第二节第二节钻井液密度及其调整钻井液密度及其调整11、调整整钻井液密度原井液密度原则平衡地层压力和地层构造应力平衡地层压力和地层构造应力22、调整整钻井液密度方法井液密度方法（11）降低钻井液密度）降低钻井液密度降低降低钻井液固相含量井液固相含量加水稀加水稀释混油混油充气充气（22）提高）提高钻井液密度井液密度方法：

加入高密度材料方法：

加入高密度材料加重材料加重材料高密度不溶性矿物或矿石粉末高密度不溶性矿物或矿石粉末高密度的可溶性盐类高密度的可溶性盐类第二节第二节钻井液密度及其调整钻井液密度及其调整表表11高密度不溶性矿物或矿石高密度不溶性矿物或矿石名称名称分子式分子式密度密度g/cmg/cm33酸溶性酸溶性重晶石重晶石BaSOBaSO444.2-4.64.2-4.6石灰石石灰石CaCOCaCO332.7-2.92.7-2.9酸溶酸溶铁矿粉铁矿粉FeFe22OO334.9-5.34.9-5.3酸溶酸溶钛铁矿粉钛铁矿粉TiOTiO22.Fe.Fe22OO334.5-5.14.5-5.1酸溶酸溶方铅矿方铅矿PbSPbS7.4-7.77.4-7.7酸溶酸溶第二节第二节钻井液密度及其调整钻井液密度及其调整水溶性盐水溶性盐饱和盐水密度饱和盐水密度g/cmg/cm33KClKCl1.16（20）1.16（20）NaClNaCl1.20（20）1.20（20）CaClCaCl221.40（60）1.40（60）CaBrCaBr221.80（10）1.80（10）ZnBrZnBr222.30（40）2.30（40）表表22可溶性盐类加重材料可溶性盐类加重材料第二节第二节钻井液密度及其调整钻井液密度及其调整还可用还可用:

有机盐如甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯等。

有