【正文】 2022/2/16 1 鉆井液基礎(chǔ)知識(shí) . 2022/2/16 2 （一）鉆井液 2022/2/16 3 （ 1）鉆井液概述 2022/2/16 4 （ ） 鉆井中與泥漿相關(guān)的問(wèn)題 1） 卡鉆 2） 成本 3） 轉(zhuǎn)矩和拉力 （ 遇阻遇卡 ） 4） 井壁不穩(wěn) 5） 固井質(zhì)量 6） 測(cè)井困難 7） 鉆速 8） 井漏 9） 井涌井噴 10） 打撈作業(yè) 2022/2/16 5 （ ）泥漿的功用 1）從井內(nèi)清除鉆屑和塌塊 2）潤(rùn)滑鉆頭和鉆柱 3）用相對(duì)不滲透的泥餅涂敷井壁 4）控制井下地層壓力 5）懸浮鉆屑和加重材料 6）在地面釋放出無(wú)用固相 7）懸浮一部分鉆柱和套管的重量 8）防止地層污染 9）確保對(duì)所鉆地層的評(píng)估 10）傳遞水力清洗能力到鉆頭 11）支持和保護(hù)井眼井壁 12）防護(hù)鉆柱和套管過(guò)分腐蝕 2022/2/16 6 （ ）從井內(nèi)清除鉆屑和塌塊 1) 鉆頭水眼的水力噴射從井底釋放鉆屑 2）泥漿從鉆頭 下除去鉆屑 3）環(huán)空泥漿將鉆屑和塌塊升舉到地面 4）以下因素影響泥漿的攜帶能力： a, 環(huán)空流動(dòng)速度 b, 鉆井液密度 c, 鉆井液粘度 2022/2/16 7 （ ） 潤(rùn)滑鉆頭和鉆柱 鉆頭和鉆柱與地層的摩擦產(chǎn)生熱； 循環(huán)的泥漿使熱消散； 如果有研磨作用的固體顆粒極少時(shí)泥漿能起到潤(rùn)滑 劑的作用。 2022/2/16 8 （ ） 用相對(duì)難滲透的泥餅涂敷井壁 1） 目的是達(dá)到可接受的濾餅； 2） 濾餅阻塞泥漿進(jìn)入滲透性地層的通道； 3） 膨潤(rùn)土 、 降濾失劑 、 膠體穩(wěn)定劑等影響濾餅 質(zhì)量和濾失量 。 2022/2/16 9 （ ） 控制井下地層壓力 1） 鉆井液的密度起到控制地層壓力的作用； 2） 正常的地層壓力梯度是 ； 3) 異常的地層壓力要求泥漿加入加重材料； 4） 井內(nèi)的靜液柱壓力可以如下計(jì)算： P(psi) =D(ft) W (lb/gal) 2022/2/16 10 ()懸浮鉆屑和加重材料 與 ()在地面釋放出無(wú)用固相 1）固相顆粒由于鉆井液的靜切力而懸?。? 2）鉆井液的流動(dòng)特性是很重要的：特別是 屈服值使鉆井液在流動(dòng)中攜帶鉆屑； 3）必須利用固控設(shè)備有效地清除固相，鉆井液的粘度和剪切稀釋性影響固控設(shè)備的清除固相效果。 2022/2/16 11 （ ）懸浮一部分鉆柱和套管的重量 1）懸掛在地面的鉆柱和套管的重量減少相當(dāng)于井 內(nèi)排出的泥漿重量； 2）鉆井液的懸浮力等于所排出的鉆井液體積的重 量。 2022/2/16 12 （ ）防止地層污染 與 （ ）確保對(duì)所鉆地層的評(píng)估 1）最大限度減少對(duì)潛在儲(chǔ)層的損害； 2）使測(cè)井順利；提高對(duì)地層的評(píng)價(jià)效果； 3）維持井眼的完整性； 4）要求的最佳泥漿性能，避免對(duì)電測(cè)得干擾。 2022/2/16 13 ()傳遞水力清洗能力到鉆頭 1)傳遞到鉆頭的水力和水馬力盡量大； 2）增大泥漿泵功率 3）減少循環(huán)系統(tǒng)沿途的壓力損失。 2022/2/16 14 （ ）支持和保護(hù)井眼井壁 1）作用到井壁上的鉆井液靜液柱壓力有助于 維持井眼的穩(wěn)定； 2）有些地層（鹽層）的塑性流動(dòng)可能得到阻 止； 3）鉆井液的抑制性能可能能夠穩(wěn)定敏感性的 地層（頁(yè)巖層）； 4）在水敏性地層盡量降低濾失量。 2022/2/16 15 （ ）防護(hù)鉆柱和套管過(guò)分腐蝕 1）金屬會(huì)受到硫化氫、氧和二氧化碳的腐蝕； 2）細(xì)菌的腐蝕也必須盡量減輕； 3）適當(dāng)?shù)拿芏绕胶獾貙託怏w的入侵； 4）添加清除劑和緩蝕劑。 2022/2/16 16 泥漿的主要功能 攜帶、懸浮巖屑 控制壓力 形成泥餅 破巖、清巖 保護(hù)油氣層 傳遞水功率 3 2022/2/16 17 （ 2）鉆井液的組成 2022/2/16 18 (）粘土 水基鉆井液的組成 多相分散體系 1）水（淡水或鹽水） 2）活性固體顆粒（膨潤(rùn)土和泥頁(yè)巖鉆屑） 3）惰性固體顆粒（加重材料和砂巖鉆屑） 4）化學(xué)藥品（處理劑） 2022/2/16 19 （ ）水的優(yōu)點(diǎn) 1）通常大量和易于獲得； 2）高溫穩(wěn)定；高沸點(diǎn)； 3）溫度升高時(shí)粘度下降； 4）極好的溶劑；促進(jìn)其它化學(xué)藥品的電離。 2022/2/16 20 （ ）活性固體顆粒 1）商品粘土 － 膨潤(rùn)土、 搬土 ； 2）可水化的鉆屑 － 泥巖、泥頁(yè)巖、含粘土的鉆屑。 2022/2/16 21 （ ）惰性固體顆粒 加重材料（重晶石等）； 非活性鉆屑固體顆粒： 1）砂巖鉆屑； 2）石灰?guī)r鉆屑； 3）黑硅石（燧石）鉆屑； 4）白云石鉆屑； 5）不含粘土成分和一般無(wú)機(jī)鹽的鉆屑。 2022/2/16 22 （ ）化學(xué)藥品 無(wú)機(jī)物： 1）磷酸鹽（焦磷酸鹽 SAPP、四磷酸鹽）； 2）燒堿（氫氧化鈉）； 3）碳酸氫鈉（小蘇打）； 4）碳酸鈉（純堿） 5）氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、溴化鈣、溴化鋅等。 有機(jī)物： 1）單寧、栲膠、淀粉、瀝青等及其化學(xué)加工產(chǎn)品； 2）木質(zhì)素磺酸鹽； 3）褐煤（純褐煤、堿性褐煤、化學(xué)加工褐煤 等）； 4）各種聚合物及其衍生物； 5）各種有機(jī)鹽（甲酸鉀、甲酸鈉、甲酸銫等等）。 2022/2/16 23 （ ）油基鉆井液的組成 1）分散相水滴； 2）連續(xù)相油； 3）乳化劑； 4）潤(rùn)濕劑； 5）親油固體 (有機(jī)土、氧化瀝青等）； 6）石灰； 7）稀釋劑、提切劑、高溫穩(wěn)定劑、封堵劑等 7）加重材料等。 2022/2/16 24 （ 3）鉆井液性能 2022/2/16 25 （ ）鉆井液性能分類 1）密度； 2）流動(dòng)性； 3）濾失性； 4）化學(xué)成分； 5）潤(rùn)滑性； 6）其它（抑制性、抗溫性、熒光度、對(duì)生物的毒性等）。 2022/2/16 26 （ ）鉆井液性能測(cè)定和計(jì)算項(xiàng)目 密度 馬氏漏斗粘度 表觀粘度 塑性粘度 動(dòng)切力（屈服值） 動(dòng)塑比 切力（靜切力 初切、終切） API濾失量 API濾失泥餅 HTHP濾失量 HTHP濾失量的泥餅 含砂量 pH值 n值 (流型指數(shù)） K值（稠度系數(shù)） 浮筒切力 礦化度 濾液、水總硬度 泥漿潤(rùn)滑性 泥餅粘附系數(shù) 砂床濾失性 Pf(濾液酚酞堿度 ) Pm(泥漿酚酞堿度 ) Mf（濾液甲基橙堿度） 固相含量 /含油量 /含水量 亞甲基蘭吸附容量（膨潤(rùn)土含量） 高密度固相含量 低密度固相含量 巖屑含量 CL含量 K+含量 Mg2+含量 Ca2+含量 硫酸根含量 碳酸鹽含量 鉆井液電阻率 油基泥漿電穩(wěn)定性 油基泥漿堿度 油基泥漿油水比 油基泥漿水相活度 2022/2/16 27 （ )鉆井液密度 鉆井液密度是指單位體積鉆井液的質(zhì)量。其單位可用 g/cm3或 kg/m3來(lái)表示（英制用Ib/gal，即磅 /加侖， 1 g/cm3 = Ib/gal ）。 2022/2/16 28 （ ）鉆井液密度的意義 1）提供充足的液柱壓力，平衡地層流體壓力，避免地層流體污染泥漿，防噴；平衡地層構(gòu)造應(yīng)力，有利于井眼穩(wěn)定； 2）密度不能高至壓裂地層而引起井漏，密度高會(huì)降低鉆速； 3）密度降低有利于阻止井漏，提高鉆速，減少壓差卡鉆幾率，有利于儲(chǔ)層保護(hù)，但容易引發(fā)井涌井噴； 4）井內(nèi)靜液柱壓力可以如下計(jì)算： P(psi) =D(ft) W (lb/gal) 是換算常數(shù) 2022/2/16 29 （ ）密度過(guò)大時(shí)的不利影響 1）損害儲(chǔ)層； 2）降低鉆速； 3）易壓差卡鉆； 4）易憋漏地層； 5）易引起過(guò)高的粘度和切力； 6）多消耗材料和動(dòng)力； 7）泥漿的抗污染能力降低。 2022/2/16 30 （ ）密度過(guò)低的不利影響 1）易井涌井噴； 2）易井塌，井眼不穩(wěn)定； 3）易縮徑； 4）泥漿攜帶鉆屑能力下降。 2022/2/16 31 （ ）密度的設(shè)計(jì)與控制 1）根據(jù)地層的空隙壓力、破裂壓力及鉆井液的流變參數(shù)確定密度； 2）正常下，密度設(shè)計(jì)附加值為： 氣層： 35 MPa。 油層： MPa； 3）通常用重晶石加重（可加重至 ）； 4）對(duì)于非酸敏性又要酸化的產(chǎn)層用酸溶性加重劑如石灰石（加重至 ），鐵礦粉或鈦鐵礦粉（可加重到 ）； 5）加重前的泥漿低密度固相含量必須控制，所需密度愈高加重前的固相含量就要愈低，粘度亦應(yīng)愈低； 6）加重時(shí)不能太猛，每循環(huán)周增加 。 2022/2/16 32 （ ）密度測(cè)定的要點(diǎn) 1）泥漿比重計(jì)基座應(yīng)放置在水平臺(tái)面上； 2）泥漿比重計(jì)的泥漿杯和橫梁應(yīng)清潔干燥； 3）用于測(cè)定的泥漿應(yīng)當(dāng)是均勻一致和有代表性的； 4）泥漿比重計(jì)應(yīng)當(dāng)經(jīng)常用清水進(jìn)行校正； 5）如果泥漿試樣有起泡，應(yīng)加消泡劑并緩慢攪拌除氣，或 用壓力式泥漿比重計(jì)； 6）泥漿試樣有泡沫是密度測(cè)定的主要誤差根源； 7）泥漿比重計(jì)的泥漿杯和橫梁不干凈影響測(cè)定的準(zhǔn)確性； 8）泥漿杯磨損或腐蝕使容積增大，泥漿杯蓋蓋不嚴(yán)實(shí)或容 納氣體也使測(cè)定有誤差； 9）泥漿杯沒(méi)有裝滿泥漿會(huì)使測(cè)定不準(zhǔn)確； 10）比重計(jì)沒(méi)有校正，支點(diǎn)刀口和橫梁損壞將引起測(cè)定不 準(zhǔn)確。 2022/2/16 33 （ ）密度有關(guān)的知識(shí) 1）泥漿的密度直接和固相的數(shù)量與平均比重及液相的密度有關(guān)； 2）密度的重要性在于使井內(nèi)泥漿液柱具有適當(dāng)?shù)膲毫刂频貙訅毫陀兄诜€(wěn)定井眼； 3）泥漿液柱的壓力與其垂直深度的增加而成比例的增加； 4）淡水的密度是 ,或 。 5)正常鉆進(jìn)時(shí)泥漿密度是在增加的，因?yàn)殂@屑在泥漿中不可能完全除去，會(huì)在泥漿內(nèi)累積，而鉆屑的密度一般都比在用的泥漿密度大； 6）泥漿中有目的地加入高密度的固體粉末以增加泥漿密度，最常用的是重晶石（密度 ）； 7）其它不溶性加重材料是：碳酸鈣、氧化鐵、硫化鉛等； 可溶性加重材料是：氯化鈉、氯化鈣、溴化鈣、氯化鉀、溴化鋅、甲酸鈉、甲酸鉀等等。 2022/2/16 34 （ ）影響密度升降的因素 1）增加密度： 添加加重劑 /增大屈服值以增大當(dāng)量循環(huán)密度 /泥漿除氣 /灌滿井眼 /增加鉆速與鉆屑累積 /降低泵排量以增大鉆屑濃度 /增大泵壓以增大當(dāng)量循環(huán)密度 /油基泥漿添加鹽水 /加入較高密度的泥漿。 2）降低密度： 加水（油） /固控設(shè)備除去固相 /控制鉆速 /井下油氣侵入/加入較低密度的膠液或泥漿 /加強(qiáng)固控設(shè)備的固相清除能力 /降低屈服值或泵排量和泵壓以降低當(dāng)量循環(huán)密度 /使用泡沫鉆井液/降低鉆