鉆井液技術(shù)培訓(xùn)(鉆井液性能測量)

陳先貴鉆井五公司技術(shù)管理中心鉆井液根底知識一、鉆井液根底知識二、粘土礦物根底知識三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響

目錄

一、鉆井液根底知識油氣是關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)開展和平安的重要戰(zhàn)略資源。但總體來說，油氣勘探開發(fā)難度加大，煤層氣規(guī)模化開發(fā)剛剛起步，亟需攻克重大科學(xué)問題和技術(shù)瓶頸，發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)油氣資源并高效開發(fā)是石油工業(yè)穩(wěn)定開展的根底，為此?國家中長期科學(xué)和技術(shù)開展規(guī)劃綱要〔2006－2021〕?把能源列為重點(diǎn)支持領(lǐng)域，把“大型油氣田及煤層氣開發(fā)〞列為國家優(yōu)先開展的16個重大專項(xiàng)之一，這是實(shí)施“深化東部、開展西部、加快海上、拓展海外〞油氣戰(zhàn)略的重大舉措，突破特殊地質(zhì)環(huán)境和深水、煤層氣等油氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，將潛在的油氣資源轉(zhuǎn)化為可采儲量，增強(qiáng)油氣資源的根底保障能力，為油氣工業(yè)的可持續(xù)開展和能源平安提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

一、鉆井液根底知識從簡單構(gòu)造向復(fù)雜沖斷帶開展從中淺層向深層、超深層延伸從構(gòu)造圈閉向巖性地層圈閉開展油氣勘探六大趨勢針對六個趨勢，亟需開展新一代石油地質(zhì)勘探理論和配套的勘探工程技術(shù)，為勘探部署提供科學(xué)指導(dǎo)和技術(shù)支撐。成熟盆地進(jìn)入精細(xì)勘探階段天然氣勘探進(jìn)入了快速開展時期從碎屑巖為主向碳酸鹽巖和火山巖勘探開展隨著油氣勘探的不斷深入，勘探難度日益增加，勘探對象趨于多樣化和復(fù)雜化，呈以下趨勢：

一、鉆井液根底知識陸上油氣勘探開發(fā)開展現(xiàn)狀與趨勢〔1〕油氣開發(fā)開展現(xiàn)狀原油產(chǎn)量保持穩(wěn)步增長，總體進(jìn)入高采出程度和高含水階段。但可采儲量的采出程度到達(dá)75.5％，綜合含水到達(dá)84.1％，總體進(jìn)入“雙高〞階段。天然氣開發(fā)進(jìn)入快速開展階段。2006年產(chǎn)量到達(dá)585.53億立方米。已探明的剩余可采儲量有3.36萬億立方米，儲采比57，天然氣開發(fā)具有廣闊的開展前景。注水開發(fā)成為廣泛應(yīng)用的主體開發(fā)技術(shù)。注水開發(fā)油田的產(chǎn)量約占全國總產(chǎn)量的85％以上，對于我國石油產(chǎn)量的持續(xù)增長發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。聚合物驅(qū)已大規(guī)模應(yīng)用，化學(xué)驅(qū)取得重大進(jìn)展，處于世界領(lǐng)先地位。目前聚合物驅(qū)原油年產(chǎn)量已到達(dá)千萬噸以上的規(guī)模，約占全國原油年產(chǎn)量的10％；化學(xué)驅(qū)有望成為我國三次采油的主體接替技術(shù)。稠油油藏開發(fā)初步形成了蒸汽吞吐熱采配套技術(shù)。目前稠油年產(chǎn)量已到達(dá)千萬噸以上的規(guī)模。低滲透油氣田開發(fā)根本形成了有效的配套技術(shù)。儲層改造技術(shù)、超前注水保持能量開發(fā)技術(shù)等，使低滲透油藏成為近年來國內(nèi)原油增儲上產(chǎn)的重要領(lǐng)域。頁巖油資源開發(fā)處于淺層挖掘式開采階段。世界頁巖油資源約為常規(guī)石油資源的2.5倍，殼牌石油公司正在著手開展深部頁巖油原位開采技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。一、鉆井液根底知識陸上油氣勘探開發(fā)開展現(xiàn)狀與趨勢〔2〕油氣開發(fā)六個開展趨勢改善水驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)將成為高含水油田提高采收率的主體技術(shù)。提高水驅(qū)采收率，繼續(xù)保持我國在注水開發(fā)技術(shù)上的國際領(lǐng)先水平。以分子設(shè)計(jì)、生物合成等理論來指導(dǎo)驅(qū)油用化學(xué)劑的研制是當(dāng)前外表活性劑、聚合物研制領(lǐng)域的重要開展方向。形成具有驅(qū)油劑新產(chǎn)品和技術(shù)，繼續(xù)保持和開展我國在三次采油技術(shù)方面的領(lǐng)先地位。中深層稠油蒸汽驅(qū)和蒸汽輔助重力驅(qū)將成為稠油開發(fā)的主體接替技術(shù)。形成蒸汽驅(qū)/混合〔汽〕氣驅(qū)、蒸汽輔助重力泄油〔SAGD〕和火燒驅(qū)油等配套技術(shù)。攻克特低滲油氣藏開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)特低滲油田的高效經(jīng)濟(jì)開發(fā)。重點(diǎn)開展裂縫、相對高滲儲層發(fā)育區(qū)的識別和預(yù)測方法、儲層高效改造技術(shù)、井網(wǎng)優(yōu)化和提高采收率方法等研究，攻克特低滲油氣藏的經(jīng)濟(jì)開發(fā)技術(shù)。開展高酸性氣田開發(fā)配套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)特殊氣田平安高效開發(fā)。開展高酸性氣田氣藏工程、平安鉆井與完井、采氣工程、集輸工藝與平安控制技術(shù)研究，到達(dá)高效、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、平安、環(huán)保的開發(fā)目標(biāo)。探索頁巖油資源勘探開發(fā)與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)頁巖油工業(yè)化開發(fā)與應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)頁巖油工業(yè)化開發(fā)與應(yīng)用。一、鉆井液根底知識針對油氣勘探開發(fā)、特別是陸上油氣勘探開發(fā)的開展現(xiàn)狀、趨勢與需求,鉆井已不單是構(gòu)建油氣通道，而是成為提高勘探發(fā)現(xiàn)率、開發(fā)采收率的工程技術(shù)?！八母擗曁攸c(diǎn)：高投入、高產(chǎn)出、高風(fēng)險(xiǎn)、高技術(shù)“六更〞方向：更深、更快、更廉價、更清潔、更平安、更聰明。鉆井液被稱為鉆井的“血液〞，越來越受到重視。鉆井液亦稱鉆井泥漿，是用各種原材料和化學(xué)添加劑配制成的一種流體，其各項(xiàng)性能均可調(diào)控。鉆井液被稱為鉆井的“血液〞，在目前降低鉆井本錢的大前提下，鉆井液本錢占鉆井本錢的比重卻在逐步上升，國內(nèi)外的共識是“提高鉆井液本錢，降低鉆井總本錢〞，一般井鉆井液本錢占鉆井本錢的4-8%，無論什么井型低于4%被認(rèn)為是不平安的，特殊井占8-12%或更高。一、鉆井液根底知識1、鉆井的目的〔1〕鑿開地層，建立地下油氣資源的輸出通道?！?〕獲取地下巖石和油、氣、水等有關(guān)信息。2、鉆井液的概念鉆井液亦稱鉆井泥漿，是用各種原材料和化學(xué)添加劑配制成的一種流體，被稱為鉆井的“血液〞，其各項(xiàng)性能均可調(diào)控。

3、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)一、鉆井液根底知識

一、鉆井液根底知識鉆井液循環(huán)系統(tǒng)示意圖

一、鉆井液根底知識鉆井液循環(huán)系統(tǒng)示意圖

一、鉆井液根底知識鉆井液循環(huán)系統(tǒng)示意圖

一、鉆井液根底知識1914～1916年清水作為旋轉(zhuǎn)鉆井的洗井介質(zhì)，即開始使用“泥漿〞。從20～60年代，以分散型水基鉆井液為主要類型的階段在這期間，經(jīng)歷了從細(xì)分散體系向粗分散體系的轉(zhuǎn)變，同時也出現(xiàn)了早期使用的油基泥漿和氣體型鉆井流體。其中有代表性的技術(shù)措施包括：1921～1922年，重晶石和氧化鐵粉開始用作加重材料；1926年，開始使用膨潤土作為懸浮劑；4、鉆井液技術(shù)的開展階段

一、鉆井液根底知識鉆井液技術(shù)的開展階段1930年，研制出最早的泥漿處理劑—丹寧酸鈉；1931～1937年，研制出各種泥漿測量儀器，提出了對泥漿性能控制的要求；1944～1945年，Na-CMC〔鈉羧甲基纖維素〕作為降濾失劑，開始應(yīng)用于鉆井液中；1955年，F(xiàn)CLS〔鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽〕作為稀釋劑，開始應(yīng)用于鉆井液中；從60年代開始，石灰鉆井液、石膏鉆井液和氯化鈣鉆井液等粗分散水基泥漿體系開始廣泛使用。

一、鉆井液根底知識鉆井液技術(shù)的開展階段70-80年代，以聚合物不分散鉆井液為主要類型的階段

聚合物鉆井液是國內(nèi)外水基鉆井液開展最迅速的一類，它的出現(xiàn)標(biāo)志著鉆井液工藝技術(shù)進(jìn)入了科學(xué)開展階段。聚合物鉆井液大體上又分為以下幾種類型：局部水解聚丙烯酰胺體系；氯化鉀聚合物鉆井液體系；羥乙基纖維素體系；聚丙烯與聚乙二醇共聚物〔COP/PPG〕體系

一、鉆井液根底知識鉆井液技術(shù)的開展階段這一階段，油基鉆井液也有了進(jìn)一步的開展：

50年柴油為基油的油基鉆井液

70年代—開展了低膠質(zhì)油包水乳化鉆井液

80年代—低毒油包水、水包油乳化鉆井液在抗高溫深井鉆井液方面：

研制出以Resinex為代表的抗高溫處理劑，使深井鉆井液技術(shù)取得了很大進(jìn)展。

一、鉆井液根底知識鉆井液技術(shù)的開展階段〔1〕聚合物鉆井液進(jìn)一步開展

〔2〕MMH鉆井液

〔3〕合成基鉆井液

〔4〕聚合醇鉆井液

〔5〕甲酸鹽鉆井液

〔6〕硅酸鹽鉆井液……90年代以來〔1〕高性能水基鉆井液

〔2〕油基泡沫鉆井液

〔3〕水基成膜鉆井液〔隔離膜、超低滲透膜〕(4)微泡沫鉆井液近年來，

一、鉆井液根底知識鉆井液技術(shù)的開展階段HPAN類和PAM或HPAM低固相不分散鉆井液體系磺化酚醛樹脂抗高溫的深井鉆井液體系起步--20世紀(jì)70年代起步－發(fā)展－提高開展--20世紀(jì)80～90年代丙烯酸多元共聚物處理劑及其泥漿體系SK聚合物80A51聚合物陽離子〔正電膠〕FA367聚合物黑色正電膠儲層保護(hù)－暫堵技術(shù)提高--90年代后期至本世紀(jì)初AMPS聚合物聚合醇、多元醇甲酸鹽稀硅酸鹽和合成基第二代合成基鉆井液正電體系超低滲透水基半透膜超高溫〔200℃以上〕體系高性能水基鉆井液提高承壓能力(封堵與堵漏)降低坍塌壓力技術(shù)提高機(jī)械鉆速鉆井液技術(shù)儲層保護(hù)－理想填充、成膜技術(shù)

國內(nèi)外鉆井液技術(shù)開展方向一、鉆井液根底知識提高泥漿抑制性提高泥漿封堵性加速評價方法(儀器、裝置)與評價標(biāo)準(zhǔn)研究重視對油基(合成基…)鉆井液的研究抗高溫水基鉆井液有利于提高鉆井速度

提高鉆井液抑制性井壁穩(wěn)定的需要；降低地層坍塌壓力的需要；擴(kuò)大平安密度窗口的需要；抑制地層造漿的需要；高溫重泥漿流變性控制的需要；保護(hù)儲層的需要……一、鉆井液根底知識

提高鉆井液抑制性鉆井液抑制能力：抑制粘土水化能力抑制粘土水化膨脹、分散能力抑制水化能力：參加處理劑〔以電解質(zhì)、聚合物……為主〕降低鉆井液中水相活度a水至小于地層粘土的a水，從而消除或減少粘土外表水化和滲透水化。抑制水化分散能力:抑制粘土澎漲分散,(聚合物包被作用…等)一、鉆井液根底知識

提高鉆井液封堵性一、鉆井液根底知識井壁穩(wěn)定的需要;降低地層坍塌壓力的需要;提高地層承壓能力和破裂壓力的需要;擴(kuò)大平安密度窗口的需要;堵漏的需要;保護(hù)儲層的需要……

一、鉆井液根底知識

目前國內(nèi)外(水基、油基)鉆井液封堵技術(shù)并未真正過關(guān).⑴.不同目的不同封堵作用及其對應(yīng)的作用機(jī)理不清晰⑵.井壁快速形成淺層、零滲透的封堵層：①.對地層微米級孔喉(隙)的封堵(已根本解決);②.對0.1mm以上微裂縫的封堵(根本可解決);③.對微米級微裂縫的封堵(根本未解決);④.對納米級細(xì)微孔隙、裂縫的封堵(完全末解決);一、鉆井液根底知識⑶.隔段式段塞封堵作用:d(△P)/dL<段塞啟動壓力梯度未完全解決。⑷.井壁外表“隔離膜〞封堵⑸.符合不同要求、表達(dá)不同作用機(jī)理的封堵能力、封堵程度的評價裝置與方法(未解決)⑹.研發(fā)符合不同要求、表達(dá)不同作用機(jī)理的系列配套封堵劑;

一、鉆井液根底知識需重點(diǎn)解決的問題:體系與處理劑配套問題;環(huán)保問題;平安問題;提高機(jī)械鉆速問題;本錢問題;泥漿回收率問題;泥漿封堵能力問題…。5、鉆井液的作用〔主要有以下八個方面〕：一、鉆井液根底知識

沖洗井底攜帶和懸浮巖屑冷卻與潤滑鉆頭鉆具穩(wěn)定井壁獲取地層信息傳遞功率

保護(hù)油氣層平衡地層壓力

鉆井液的作用

6、鉆井液的組成

一、鉆井液根底知識鉆井液由分散介質(zhì)、分散相和鉆井液處理劑組成。分散介質(zhì)：在體系中成連續(xù)相分布的為分散介質(zhì)，鉆井液中的分散介質(zhì)可以是水、油或是氣體。分散相：在體系中分散很細(xì)的懸浮顆?！舶ü腆w、液體、氣體等〕較均勻地分布在連續(xù)相中，此懸浮顆粒稱為分散相。鉆井液中的分散相可以是粘土、密度調(diào)整材料、處理劑等材料。連續(xù)相+分散相〔固相〕+添加劑1〕一種流動介質(zhì)─水、油或者氣體〔連續(xù)相〕2〕一些分散介質(zhì)─不溶于上述連續(xù)相的固體或流體〔分散相〕3〕添加劑─調(diào)節(jié)性能所需的物質(zhì)例如水基鉆井液：水+粘土+處理劑一、鉆井液根底知識連續(xù)相

?水：水基鉆井液

?油：油基鉆井液

?合成基液體：合成基鉆井液

?氣體：空氣、氮?dú)狻?霧、泡沫)固相?配漿材料(膨潤土、凹凸棒石、海泡石等)?加重材料(重晶石、石灰石、鐵礦粉等)?鉆屑?堵漏材料、固體潤滑劑等?不溶性化學(xué)沉淀物?某些處理劑中的不溶物一、鉆井液根底知識添加劑?降濾失劑?增粘劑?絮凝劑?稀釋劑(解絮凝劑)?頁巖抑制劑?殺菌劑?除鈣劑?緩蝕劑?外表活性劑?潤滑劑?乳化劑?消泡劑?發(fā)泡劑?pH控制劑一、鉆井液根底知識

7、鉆井液的類型(Class)根據(jù)連續(xù)相流體介質(zhì)的不同，可將鉆井液分為以下類型

一、鉆井液根底知識鉆井液體系液體氣體氣液混合物空氣天然氣廢氣油

基鉆井液水基鉆井液充氣鉆井液(以液為主)泡沫鉆井液(以氣為主)普通油基油包水乳狀液粗分散體系細(xì)分散體系不分散體系8、鉆井液處理劑分類鉆井液處理劑是為調(diào)節(jié)鉆井液性能而參加鉆井液中的化學(xué)劑。鉆井液處理劑分類：①按元素組成：分為無機(jī)處理劑〔包括無機(jī)的酸、堿、鹽、氧化物等〕和有機(jī)處理劑〔如外表活性劑和高分子〕；②按用途：分為16類，即：降濾失劑、增粘劑、乳化劑、消泡劑、殺菌劑、除鈣劑、起泡劑、降粘劑、絮凝劑、泥頁巖抑制劑〔又稱防塌劑〕、緩蝕劑、潤滑劑、解卡劑、溫度穩(wěn)定劑、密度調(diào)整材料、堵漏材料。一、鉆井液根底知識1、粘土礦物的組成粘土礦物的化學(xué)成分是含鋁〔鎂〕硅酸鹽，顆粒粒徑大約在1-5um，大多數(shù)小于2um，具有塑性和粘性。絕大多數(shù)是晶質(zhì)，并具有層狀結(jié)構(gòu)，晶體的原子結(jié)構(gòu)是決定它們性質(zhì)的首要因素。2、粘土礦物的分類粘土礦物的種類繁多，與鉆井液關(guān)系較為密切的粘土礦物有：蒙脫石、伊利石、高嶺石和間層粘土，它們是泥頁巖中常見的粘土成分，與井壁穩(wěn)定性有關(guān)。二、粘土根底知識鉆井用膨潤土造漿率一般大于12m3/t，一級膨潤土造漿率大于等于16m3/t〔1噸粘土能配出視粘度為16mPa.s的鉆井液的立方數(shù)〕。粘土給鉆井液提供膠體根底，它是增粘、降失水的根底材料，被稱為“有用固相〞，但粘土含量不能過多，否那么會給鉆井液流變性的控制帶來嚴(yán)重困難。二、粘土根底知識未水化的K+直徑為2.66?，四面體的六角形孔穴的直徑為2.8?，因此，鉀離子的大小正好使它能夠嵌入相鄰氧層的六角形孔穴之中，一方面中和了粘土的局部負(fù)電荷，另一方面單位層間的許多鉀離子以靜電引力把相鄰的單位層拉得很緊，水分子不易進(jìn)入層間，所以伊利石不表現(xiàn)層間膨脹，其水化分散性也很小。這也是為什么鉀離子能防塌的原因。二、粘土根底知識間層粘土：間層粘土又稱混層粘土，是由兩種或兩種以上的粘土結(jié)構(gòu)單位層相間堆迭形成的粘土礦物。間層粘土有規(guī)那么間層和不規(guī)那么間層之分，間層粘土分布廣泛，是泥頁巖的常見組分，當(dāng)易膨脹和不易膨脹的粘土形成間層粘土?xí)r，遇水時就產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致裂開或跨塌。二、粘土根底知識〔3〕粘土顆粒粒度分布根據(jù)美國石油協(xié)會〔API〕的規(guī)定，粘土可分成三大類：粘土〔或膠體〕粒度小于2μm；泥質(zhì)粒度2-74μm；砂質(zhì)粒度大于74μm。二、粘土根底知識〔4〕粘土的吸附作用物質(zhì)在界面上自動濃集的現(xiàn)象，稱為吸附，粘土外表濃集處理劑中的某些分子〔或離子〕的現(xiàn)象，稱為粘土的吸附作用。鉆井液性能的穩(wěn)定，處理劑改善鉆井液性能，地層鹽損害鉆井液性能等，大多是通過吸附作用改變粘土顆粒外表性質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的。吸附到達(dá)飽和，即使再增加濃度也不再吸附的吸附量，叫做最大吸附量〔吸附平衡〕。二、粘土根底知識

二、粘土根底知識粘土的吸附物理吸附化學(xué)吸附離子交換吸附吸附劑分子分子引力吸附質(zhì)分子吸附劑化學(xué)鍵力作用吸附質(zhì)粘土所吸附的離子交換吸附溶液中的離子離子交換吸附的特點(diǎn)：A、等電量或等當(dāng)量相互交換〔如一個鈣離子與兩個鈉離子〕。B、離子交換吸附的反響是可逆的，吸附和脫附速度受離子濃度的影響。如鉆井液中的粘土吸附了鈉離子，當(dāng)遇到鈣侵時，鈣與粘土外表吸附的鈉進(jìn)行等當(dāng)量交換，使性能變壞，這時參加純堿，即增加溶液中的鈉離子濃度，同時鈣離子與純堿生成碳酸鈣沉淀，減少了鈣的濃度，鈉又把粘土外表吸附的鈣離子交換下來，使鉆井液性能又得到改善。二、粘土根底知識離子交換吸附強(qiáng)弱的規(guī)律如下：二、粘土根底知識A．離子價數(shù)越高，交換到粘土外表上去的能力越強(qiáng)。B．相同價數(shù)的不同離子，離子半徑小的，水化半徑大，離子中心離粘土外表遠(yuǎn)的，吸附弱；反之，離子半徑大的，水化半徑小，離子中心離粘土外表近，吸附強(qiáng)。C．離子濃度越高吸附能力越強(qiáng)。例如，用膨潤土配漿、處理水泥侵，參加純堿就是利用提高溶液中鈉離子的濃度，并與粘土上吸附的高價離子鈣、鎂等發(fā)生離子交換的結(jié)果?！?〕粘土顆粒遇水后的作用二、粘土根底知識粘土在水中極易分散成細(xì)小的顆粒，形成粘土-水的懸浮體，使粘土顆粒具有較強(qiáng)的帶電性、水化分散性、離子交換性以及外表吸附性。①粘土的電荷：粘土的負(fù)電荷與正電荷的代數(shù)和即為粘土的凈電荷數(shù)，由于粘土的負(fù)電荷一般都多于正電荷，因此，粘土一般都帶負(fù)電荷。鉆井液受水泥侵后，性能變壞，就是因?yàn)殁}離子與粘土外表吸附的鈉離子進(jìn)行交換后，使粘土的水化膜變薄，粘土的負(fù)電性減少，從而使粘土顆粒聚集，破壞了穩(wěn)定性。參加純堿后使局部鈣離子沉淀，顆粒負(fù)電性增強(qiáng)，水化膜變厚，鉆井液性能就會穩(wěn)定。晶格距離鈣膨潤土最大為1.7nm，鈉土最大為4.0nm，因此鈉土水化膜較厚、水化作用較強(qiáng)，鈣土水化作用較弱。二、粘土根底知識②粘土礦物水分二、粘土根底知識A．化學(xué)結(jié)合水〔晶格水〕：在粘土礦物中鋁氧八面體中的氧和羥基層，一般在溫度高于300℃時，結(jié)晶受到破壞失去水分。B．自由水〔液態(tài)水〕：水分可以在粘土顆粒間自由移動，當(dāng)參加電解質(zhì)后，粘土顆粒形成局部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包住了一局部自由水，這種水就和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一起運(yùn)動，相當(dāng)于增加了鉆井液中的固相含量，自由水減少，使鉆井液變稠。C．吸附水〔束縛水〕：具有極性的水分子可以吸附到帶電的粘土外表上，在粘土顆粒周圍形成一層水化膜，這局部水隨粘土顆粒一起運(yùn)動。

二、粘土根底知識③粘土水化作用的影響因素A．不同陽離子對粘土水化的影響：粘土吸附的陽離子不同，形成的水化膜厚度就不同。B．粘土礦物的本性對水化膜的影響：粘土礦物的結(jié)晶構(gòu)造不同，水化作用有很大差異。二、粘土根底知識〔6〕粘土顆粒的連接方式面——面邊——邊邊——面可以同時發(fā)生，也可以以某一種方式為主?！?〕粘土顆粒大小對鉆井和鉆井液的影響二、粘土根底知識顆粒大小對鉆井液性能的影響主要取決于顆粒面積的大小，當(dāng)大顆粒分散成小顆粒后，體積雖然沒有改變，但外表積增加了，就會使吸附的水增多，導(dǎo)致鉆井液性能變壞。例如，一顆直徑100um的鉆屑被攜帶到地面后，未被去除而留在鉆井液中，經(jīng)過屢次循環(huán)和鉆頭屢次切削，就會變成12.5萬個直徑為2um的小顆粒。不但增加了去除困難，還使外表積增加了50倍，這就需要用50倍的水來覆蓋其外表，使鉆井液的塑性粘度、屈服點(diǎn)、靜切力大大提高，流動性變壞，直接影響鉆進(jìn)速度。因此，在鉆進(jìn)時，第一次循環(huán)就必須采取措施，將井底返到地面的鉆屑盡可能多地去除掉，以提高機(jī)械鉆速，減少對油氣層的損害。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響鉆井液的性能是指鉆井液密度、粘度、切力、濾失量、泥餅、含砂量、pH值和固相含量等，鉆井液流動性的好壞是由鉆井液性能決定的，人們說鉆井液是鉆井的“血液〞，表達(dá)了鉆井液在鉆井過程中的重要性，鉆井液性能的好壞直接影響鉆井速度和井下平安，甚至可以決定一口井的成敗。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響1．鉆井液密度是指單位體積的鉆井液質(zhì)量，它的值是同體積的鉆井液與4℃時純水的質(zhì)量之比。(1)、密度與鉆井的關(guān)系

在鉆井過程中，鉆井液在井內(nèi)保持不斷地循環(huán)，如果鉆井液密度控制不好，就會發(fā)生油氣水侵、井塌、井漏或井噴等事故，其主要原因是鉆井液密度大小的影響，總的來說有兩點(diǎn)，一是平衡地層壓力，通過鉆井液液柱對井底產(chǎn)生壓力，同時對井壁有一定的支撐力，保證井眼穩(wěn)定；二是密度的大小直接關(guān)系到鉆井速度的快慢，所以，鉆井液密度的設(shè)計(jì)以平衡地層為基準(zhǔn)，做到“壓而不死，活而不噴〞。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響①、損害油氣層；②、降低鉆井速度；③、過大壓差易造成壓差卡鉆；④、易壓漏、蹩漏地層；⑤、易引起過高的粘切；⑥、抗污染能力下降。

易發(fā)生井噴、油氣水侵、井塌等事故，同時攜屑能力下降。鉆井液密度過高的危害鉆井液密度過低的危害

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響提高鉆井液密度方法降低鉆井液密度方法一般向鉆井液中參加密度較大的惰性物質(zhì)，如重晶石、碳酸鈣等。機(jī)械法：通過使用震動篩、除砂器、離心機(jī)等固控設(shè)備把鉆井液中的有害固相除掉。稀釋法：參加一定量的清水或低密度基漿稀釋鉆井液，使其密度下降。使用化學(xué)絮凝劑把鉆井液中有害固相絮凝沉淀掉也可到達(dá)降低密度的目的，但這種方法對鉆井液性能不好控制。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響2．鉆井液的粘度、切力〔1〕塑性粘度：塑性粘度反映層流時鉆井液中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的破壞與恢復(fù)到達(dá)動態(tài)平衡的條件下，鉆井液中固相與固相之間、固相與液相之間、液相與液相之間的內(nèi)摩擦的總和，用PV表示。影響塑性粘度的主要因素是固相含量，固相含量越高，塑性粘度越大；此外，粘土的分散度和高分子增粘劑對塑性粘度也有影響。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響〔2〕漏斗粘度：是用一定體積的鉆井液流過規(guī)定尺寸的小孔所需要的時間來表示。它直觀的反映出鉆井液的表觀粘度。常用漏斗粘度計(jì)和旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測定鉆井液的表觀粘度。漏斗粘度計(jì)主要是在固定的流速梯度下測定不同稠度鉆井液的表觀粘度。用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測定表觀粘度時，對不同稠度的鉆井液，一律在固定的流速梯度〔600轉(zhuǎn)/分〕下進(jìn)行測定，這樣在比較不同鉆井液的表觀粘度時就有一個共同的根底。因此，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測得的表觀粘度能更好地比較鉆井液的稠度。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響〔3〕切力〔初切力、終切力〕：鉆井液中的粘土顆粒，由于形狀不規(guī)那么，外表帶電性和親水性不均勻，易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；破壞鉆井液中單位面積上網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所需要的最小切應(yīng)力，稱為鉆井液的切力。初切力是鉆井液靜止10秒鐘所測得的切力，用G10″表示。終切力是鉆井液靜止10分鐘所測得的切力，用G10′表示。初切力與終切力的差值表示了鉆井液的另一特征——觸變性，即網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)隨靜止時間的長短而恢復(fù)的程度。差值越大，觸變性越強(qiáng)；差值越小，觸變性越弱。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響〔4〕鉆井液粘度、切力與鉆井的關(guān)系鉆井液的粘度對鉆井的影響主要是鉆井液從鉆頭水眼處噴射至井底的粘度對鉆速的影響，粘度高，在井底易形成一個類似粘性墊子的液層，它降低和減緩了鉆頭對井底的沖擊力和切削作用，使鉆速降低。不分散低固相鉆井液具有很好的剪切稀釋效應(yīng)，在環(huán)形空間的低速度梯度范圍內(nèi)，它的粘度比分散型鉆井液高，而在鉆頭水眼處的高速度梯度范圍內(nèi)粘度可接近清水，說明它有較好的鉆井液流變參數(shù)，所以可以大幅度提高鉆井速度，有效的提高巖屑的攜帶效率，保證井下平安。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響3．鉆井液濾失量及泥餅濾失量也叫失水量，即鉆井液濾液進(jìn)入地層的多少。在井眼內(nèi)鉆井液中的局部水分因受壓差的作用而滲透到地層中去，這種現(xiàn)象叫濾失。濾失的多少叫濾失量?！?〕、與濾失相關(guān)的幾個概念靜濾失：鉆井液在井內(nèi)靜止條件下的濾失作用稱為靜濾失。動濾失量：鉆井液在井內(nèi)循環(huán)條件下，即泥餅形成和破壞到達(dá)動態(tài)平衡時的濾失作用稱為動濾失，在一定剪切速率下測定的濾失量，稱為動濾失量。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響

瞬時濾失：在鉆井過程中，地層被鉆開，泥餅在未形成之前，鉆井液中的大量水分在短時間內(nèi)迅速滲入地層，這種情況下的濾失作用稱為瞬時濾失。

泥餅：由于鉆井液液柱與地層間的壓差作用，在濾失的同時，粘土顆粒在井壁周圍形成一層堆積物，此堆積物叫泥餅。泥餅質(zhì)量的好壞用致密性、強(qiáng)度、潤滑性及厚度來衡量。泥餅的摩阻系數(shù)：泥餅外表有一定的粘滯性，當(dāng)一物體在其外表產(chǎn)生相對運(yùn)動時，將受到一定的摩擦阻力。泥餅的摩擦系數(shù)大，在鉆具靠近井壁時，產(chǎn)生的摩擦阻力較大，容易造成粘附卡鉆或起下鉆遇阻、遇卡等現(xiàn)象。另外，對鉆具磨損比較嚴(yán)重，產(chǎn)生鉆具早期疲勞。因此，泥餅?zāi)Σ料禂?shù)越小對鉆井越有利。參加潤滑劑可降低泥餅的摩擦系數(shù)。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響〔2〕、鉆井工藝對濾失量和泥餅質(zhì)量的要求

泥餅質(zhì)量好，濾失量小，泥餅致密、韌性好具有潤滑作用，有利于防止粘附卡鉆，有利于井壁穩(wěn)定。反之，泥餅質(zhì)量差，濾失量大，泥餅厚而虛，會引起一系列的問題。所以，一般要求鉆井液濾失量越小越好，泥餅致密，薄而堅(jiān)韌。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響〔3〕．鉆井液的失水和造壁性的調(diào)節(jié)影響鉆井液失水的因素有泥餅的滲透性、壓差、濾液粘度、作用時間、溫度、地層的滲透性、鉆井液環(huán)空液流的流速、流態(tài)和泥餅的剪切強(qiáng)度。通過改善泥餅的質(zhì)量〔滲透性和抗剪強(qiáng)度〕、確定適當(dāng)?shù)你@井液密度以減小液柱壓差、提高濾液粘度、縮短鉆井液浸泡時間、控制鉆井液回返速度和流態(tài)〔平板型層流〕等方法來減小鉆井液進(jìn)入地層的失水量，建立薄而韌的泥餅。致密的、滲透性小的泥餅是控制失水量的關(guān)鍵，也是獲得良好的造壁性所必須的。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響(4)．鉆井液濾失量確實(shí)定原那么雖然濾失量過大危害較多，但并非越小越好。一方面瞬時濾失量大有利于鉆頭破碎巖石。另一方面過分降低濾失量會造成處理劑的大量消耗。確定原那么如下：A井淺時可放寬，井深時要從嚴(yán)。B裸眼時間短時可放寬，裸眼時間長時要從嚴(yán)。C使用不分散處理劑時可適當(dāng)放寬，否那么要從嚴(yán)。D礦化度高者可放寬，礦化低者要從嚴(yán)。E在油氣層中鉆進(jìn)，濾失量愈低愈有利減少損害。F在易塌地層鉆進(jìn)時，濾失量最好不大于5mL。

三、鉆井液性能參數(shù)及對鉆井的影響4．鉆井液固相含量〔1〕、根本概念固相含量：指鉆井液中不溶物的全部含量。含砂量：是指鉆井液中不能通過200目篩子的砂子含量?！?〕、固相含量與鉆井的關(guān)系①、固相含量高，鉆井液液柱壓力大，鉆速降低。②、固相顆粒越細(xì)對鉆速影響越大，而且會深入油層造成永久性堵塞，損害油氣層。③、固相含量大時濾失量大，泥餅厚，易引起井下復(fù)雜。④、固相含量高，鉆井液性能難以控制，鉆