鉆井液基礎(chǔ)知識(shí)完整版

1、 匯報(bào)提綱 鉆井液知識(shí)概論第一部分第一部分 復(fù)雜情況鉆井液工藝第三部分第三部分 保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù)第四部分第四部分 鉆井液性能及調(diào)整第二部分第二部分 鉆井液發(fā)展趨勢(shì)第五部分第五部分 第一部分、鉆井液知識(shí)概論 1 1、定義、定義: : 鉆井液（drilling fluid)：油氣鉆井過(guò)程中以其多種功能 滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體。鉆井液也叫泥漿 (Mud)。 2 2、組成、組成 分散介質(zhì)（比如：水、油） 分散相（比如：膨潤(rùn)土） 鉆井液處理劑 鉆井液 3 3、鉆井液的主要作用、鉆井液的主要作用 鉆井液在鉆井中作用如下： （1） 平衡地層壓力 （2） 懸浮、攜帶巖屑 （3） 穩(wěn)定井壁 （4）

2、冷卻和潤(rùn)滑鉆頭、鉆具 （5） 清潔井底，利用水力功率幫助破巖 （6） 防止各種污染 （7） 錄取巖性，油氣水顯示等地層資料 第一部分、鉆井液知識(shí)概論 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 4 4、鉆井液循環(huán)線路、鉆井液循環(huán)線路 第一部分、鉆井液知識(shí)概論 5 5、鉆井液的組成、鉆井液的組成 （2）油基鉆井液： 油+水（分散相）+乳 化劑+親油固體+加重劑等 （1）水基鉆井液： 水+膨潤(rùn)土+各種處理劑+加重劑等 第一部分、鉆井液知識(shí)概論 6 6、鉆井液的類型、鉆井液的類型 （1 1）根據(jù)連續(xù)相流體介質(zhì)的不同可分為以下類型）根據(jù)連續(xù)相流體介質(zhì)的不同可分為以下類型 鉆

3、井液體系鉆井液體系 液體類液體類氣體類氣體類氣液類氣液類 空氣空氣天然氣天然氣 其它其它 氣體氣體 油油 基基 鉆井液鉆井液 水水 基基 鉆井液鉆井液 充氣充氣 鉆井液鉆井液 ( (以液為主以液為主) ) 泡沫泡沫 鉆井液鉆井液 ( (以氣為主以氣為主) ) 普普 通通 油油 基基 油油 包包 水水 乳乳 狀狀 液液 粗粗 分分 散散 體體 系系 細(xì)細(xì) 分分 散散 體體 系系 不不 分分 散散 體體 系系 合成基合成基 鉆井液鉆井液 第一部分、鉆井液知識(shí)概論 (1)鉆井液 (2)防塌鉆井液 (3)防卡鉆井液 (4)堵漏(鉆井)液 (5)完井鉆井液等 （2 2）根據(jù)鉆井液的作用分為）根據(jù)鉆井液的

4、作用分為 廣 義 (1) 鉆井液 (2)完井液 (3)固井液 (4)修井液 (5)射孔液 (6)酸化壓裂液 (7)隔離液等 狹 義 第一部分、鉆井液知識(shí)概論 （3 3）根據(jù)鉆井液）根據(jù)鉆井液( (水基水基) )中粘土分散的程度中粘土分散的程度 細(xì)分散鉆井液細(xì)分散鉆井液 粗分散鉆井液粗分散鉆井液 不分散鉆井液不分散鉆井液 （4 4）根據(jù)鉆井液）根據(jù)鉆井液( (水基水基) )中含鹽量分類中含鹽量分類 (1) (1)淡水鉆井液淡水鉆井液 (2)(2)鹽水鉆井液鹽水鉆井液( (普通普通/ /飽和飽和) ) (3)(3)鈣處理鉆井液鈣處理鉆井液( (石灰石灰/ /石膏石膏/ /氯化鈣氯化鈣) ) (4)

5、(4)鉀基鉆井液等鉀基鉆井液等 第一部分、鉆井液知識(shí)概論 匯報(bào)提綱 鉆井液知識(shí)概論第一部分第一部分 復(fù)雜情況鉆井液工藝第三部分第三部分 保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù)第四部分第四部分 鉆井液性能及調(diào)整第二部分第二部分 鉆井液發(fā)展趨勢(shì)第五部分第五部分 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 鉆井液基本性能: 密 度：比重計(jì) 抑 制 性: PH礦化度、防侵污、防塌等 濾失造壁性: 濾失量、泥餅性能等 流 變 性: 粘度、切力等 固 相 含量： 含 砂 量： 鉆井液特殊性能: 高溫高壓性能、乳化穩(wěn)定性、潤(rùn)滑性等。 1 1、鉆井液密度、鉆井液密度 g/cm3 （進(jìn)出口泥漿密度差0.02 g/cm3 ） t/m3 a 影響井

6、下安全（井噴、井漏、井塌和卡鉆等） b 與油氣層損害有關(guān) c 影響鉆井速度 （1）定義：?jiǎn)挝惑w積鉆井液的質(zhì)量。 （2）對(duì)鉆井的影響 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 （3）鉆井液密度的測(cè)試 鉆井液比重稱（鉆井液密度計(jì)） 1-稱桿；2-主刀口；3-泥漿杯；4-杯蓋；5-校 正筒；6-游碼； 7-底座；8-主刀墊；9-檔壁 現(xiàn)場(chǎng)最常用密度計(jì) 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 （4）鉆井液密度調(diào)整 a.方法：加入高密度材料 b.加重材料 高密度不溶性礦物或礦石粉末 高密度的可溶性鹽類 提高鉆井液密度 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 鉆井常用高密度不溶性礦物或礦石加重材料 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 1.80 (10

7、) CaBr2 2.3 0(40) ZnBr2 1.40 (60) CaCl2 1.20 (20) NaCl 1.16(20) KCl 飽和鹽水密度 g/cm3 水溶性鹽 鉆井常用可溶性鹽類加重材料 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 （5 5）加重材料用量計(jì)算）加重材料用量計(jì)算 2 1 12 VV )( 12 VVm V1-加重前鉆井液總體積； V2-加重后鉆井液總體積； -所用加重加重材料密度； 1 -加重前鉆井液密度； 2 -加重后鉆井液密度； m -需要加重材料質(zhì)量。 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 降低鉆井液固相含量（機(jī)械+化學(xué)絮凝） 加水稀釋（增加處理劑用量和鉆井液費(fèi)用） 混油（影響地質(zhì)錄井和

8、測(cè)井解釋） 充氣（需額外設(shè)備） （6 6）降低鉆井液密度）降低鉆井液密度 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 （1）pH值表示法 鉆井液對(duì)pH值要求： 一般控制在（8-11）范圍，即維持在一 個(gè)較弱的堿性環(huán)境。 原 因 粘土具有適當(dāng)?shù)姆稚⒍?，便于控制和調(diào)整鉆井液性能 可以使有機(jī)處理劑充分發(fā)揮其效能 對(duì)鉆具腐蝕性低 可抑制體系中鈣、鎂鹽的溶解 2 2、鉆井液酸堿性及其調(diào)整、鉆井液酸堿性及其調(diào)整 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 預(yù)防硫化氫 （2）常用鉆井液pH值： 分散鉆井液pH值大于10 石灰鈣處理鉆井液pH值1112 石膏鈣處理鉆井液pH值9.510.5 聚合物鉆井液pH值 8左右 （3） pH值測(cè)試方法

9、： 用pH試紙或pH計(jì)測(cè)量pH值，此方法缺點(diǎn)是不能反映維持鉆井液堿 性的離子種類和類型。 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 氫氧化鉀（KOH） 燒堿（NaOH） 純堿（Na2CO3) NaOH Na+ + OH KOH K+ + OH Na2CO3 2 Na+ + CO32 CO32 + H2O HCO3 + OH HCO3 + H2O H2CO3 + OH Ca 2+ + CO32 Ca CO3 NaHCO3 Na+ + HCO3 HCO3 + H2O H2CO3 + OH Ca 2+ + OH + NaHCO3 Ca CO3 + Na+ + H2O 碳酸氫鈉（NaHCO3) 鉆井常用pH值調(diào)節(jié)劑

10、 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 3 3、鉆井液濾失造壁性、鉆井液濾失造壁性 （1）濾失、造壁性概念: 在壓力差作用下，鉆井液中的自由水向井壁孔隙或裂縫滲透， 鉆井液中的固相顆粒附著在井壁上形成泥餅的過(guò)程。 隨著泥餅的不斷加厚以及在壓差作用下被壓實(shí)，泥餅對(duì)裸眼井 壁起到有效穩(wěn)定和保護(hù)作用，這是鉆井液的造壁性。 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 （2）與鉆井液濾失造壁性有關(guān)的鉆井問(wèn)題： 1、井壁穩(wěn)定 2、油氣層保護(hù) 3、鉆井速度 4、井下安全 （3）濾失類型 瞬時(shí)濾失：鉆井液與新地層接觸的瞬間，泥餅尚未形成時(shí)的濾失。 動(dòng)濾失：鉆井液在循環(huán)過(guò)程中的濾失。 靜濾失：鉆井液停止循環(huán)時(shí)發(fā)生的濾失。 第二部分、鉆井

11、液性能及調(diào)整 （4）濾失量的測(cè)定 1-壓力表； 2-通氣閥； 3-鉆井液； 4-濾餅； 5-濾紙； 6-量筒； 7-濾液 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 （5）濾失量的調(diào)節(jié) 濾失量的調(diào)節(jié)通常采用在鉆井液中加入降濾失劑的方式進(jìn)行。 （6）常用濾失量調(diào)節(jié)劑 羧甲基纖維素鈉鹽（NaCMC，CMC）； 水解聚丙烯腈鹽類（NaHPAN、CaHPAN、NH4HPAN）； 腐植酸類（NaHm、NaNHm、CrHm、SH23、SH24）； 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 4 4、鉆井液流變性、鉆井液流變性 （1）鉆井液流變性定義： 是指在外力作用下，鉆井液發(fā)生流動(dòng)和變形的特性，其中流動(dòng) 是主要的方面。 該特性通常用鉆

12、井液的流變曲線和塑性粘度（Plastic Viscosity）、動(dòng)切力（Yield Point）、靜切力（Gel Strength）、 表觀粘度（Apparent Viscosity）等流變參數(shù)來(lái)進(jìn)行描述的。 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 （2）與鉆井液流變性有關(guān)的鉆井問(wèn)題 攜帶巖屑，保證井底和井眼的清潔 鉆井液的主要功能之一就是清洗井底并將巖屑攜帶到地面上來(lái)。 巖屑的清除分兩個(gè)過(guò)程，一是巖屑被沖離井底，二是巖屑從環(huán)形間 隙被攜帶到地面。 鉆井液清洗井眼的能力除取決于循環(huán)系統(tǒng)的水力參數(shù)外，還取 決于鉆井液的性能，特別是其中的流變性能。 鉆井速度 較好的流變性能夠帶來(lái)較理想的鉆井速度 第二部分、鉆

13、井液性能及調(diào)整 懸浮巖屑與加重材料 通常用觸變性強(qiáng)弱表示鉆井液懸浮巖屑與加重材料的能力 。 觸變性指攪拌后鉆井液變稀，靜置后又變稠的性質(zhì)。一般用終切 力和初切力之差表示。 鉆井液應(yīng)具有良好的觸變性。在停止循環(huán)時(shí)，切力能迅速增大 到某個(gè)適當(dāng)數(shù)值，既有利于懸浮巖屑與加重材料 ，又不至于循 環(huán)時(shí)開(kāi)泵泵壓過(guò)高。 井眼規(guī)則和井下安全 對(duì)于破碎的不穩(wěn)定井壁，利用較粘稠的泥漿還可以起到較好 的粘結(jié)護(hù)壁作用。 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 泥漿的粘稠性大又有不利的方面： a. 使井底碎巖效率降低，這種影響主要表現(xiàn)在鉆頭噴嘴處的紊流 流動(dòng)阻力對(duì)鉆速的影響。鉆井液粘度越大，紊流流動(dòng)阻力越大， 從而降低了鉆頭在井底的

14、碎巖效率。 b. 增加泥漿循環(huán)的流動(dòng)阻力； c. 增大對(duì)井壁的液壓力激動(dòng)破壞。 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 1-牛頓流體 2-假塑性流體 3-塑性流體 4-膨脹流體 （3）流變曲線： 鉆井液流動(dòng)特點(diǎn) 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 (4)常用流變參數(shù)計(jì)算 關(guān)于切力關(guān)于切力 在在600r/min600r/min下攪拌下攪拌 60s60s，靜止，靜止10s10s后在后在 3r/min3r/min下讀取并記錄下讀取并記錄 最大讀數(shù)值最大讀數(shù)值 再在再在600r/min600r/min下攪下攪 拌拌60s60s，靜止，靜止10min10min后后 在在3r/min3r/min下讀取并記下讀取并記 錄最大讀

15、數(shù)值。錄最大讀數(shù)值。 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 馬氏漏斗： ZMN型馬式漏斗粘度計(jì)由錐體馬式漏斗、孔徑1.6mm的濾網(wǎng)和 946ml量杯組成。錐體上口直徑152mm，錐體下口直徑與導(dǎo)流管直徑 4.76mm，錐體長(zhǎng)度305mm，漏斗總長(zhǎng)356mm，篩底以下的漏斗容積 1500ml。 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 無(wú)用固相：鉆屑 （2）固相控制方法 沉降法 稀釋法 機(jī)械設(shè)備法：振動(dòng)篩、除砂器、除泥器、離心機(jī) 化學(xué)法：使用絮凝劑 5、鉆井液固相含量：鉆井液中全部固相的體積占鉆井液總體積 的百分?jǐn)?shù) （1）鉆井液固相類型 有用固相：配漿粘土、加重材料 固控: 在保存適量有用固相的前提下,盡可能清除無(wú)用固

16、相的工藝。 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 （3）固相含量與井下安全的關(guān)系 使鉆井液流變性不穩(wěn)定 泥餅質(zhì)量差 鉆井液性能難以維護(hù) 固相含量高，對(duì)油氣層損害嚴(yán)重 （4）固相含量對(duì)鉆速的影響 固相含量越高，鉆速越小。 固相類型不同，鉆速影響不一樣。 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 6 6、鉆井液含砂量、鉆井液含砂量 （1）鉆井液含砂量定義: 指鉆井液中不能通過(guò)200目篩網(wǎng)，即粒徑大于74微米的砂粒占鉆井液 總體積的百分?jǐn)?shù)。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，該數(shù)值越小越好，一般要求控制在0.5 以下。 （2）鉆井液含砂量過(guò)大會(huì)對(duì)鉆井過(guò)程造成以下危害： 使鉆井液密度增大，對(duì)提高鉆速不利； 使形成的泥餅松軟，導(dǎo)致濾失量增大，不利于

17、井壁穩(wěn)定，影響固井質(zhì)量 泥餅中砂粒含量過(guò)高會(huì)使泥餅?zāi)Σ料禂?shù)增大，易造成壓差卡鉆； 增加對(duì)鉆頭和鉆具的磨損，縮短其使用壽命。 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 （3）降低鉆井液含砂量的方法： 利用振動(dòng)篩、除砂器、除泥器等設(shè)備，對(duì) 鉆井液的固相含量進(jìn)行有效的控制。 （4）含砂量的測(cè)量 第二部分、鉆井液性能及調(diào)整 匯報(bào)提綱 鉆井液知識(shí)概論第一部分第一部分 復(fù)雜情況鉆井液工藝第三部分第三部分 保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù)第四部分第四部分 鉆井液性能及調(diào)整第二部分第二部分 鉆井液發(fā)展趨勢(shì)第五部分第五部分 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 1 1、防漏與堵漏鉆井液技術(shù)、防漏與堵漏鉆井液技術(shù) （1）井漏：是在鉆井、固井、測(cè)試

18、等各種井下作業(yè)中，各種工作 液(包括鉆井液、水泥漿、完井液及其它流體等)在壓差作用下漏入 地層的現(xiàn)象。 （2）井漏危害：一旦發(fā)生漏失，不僅延誤鉆井時(shí)間，損失鉆井液， 損害油氣層，干擾地質(zhì)錄井工作，而且還可能引起井塌、卡鉆、井 噴等一系列復(fù)雜情況與事故，甚至導(dǎo)致井眼報(bào)廢，造成重大的經(jīng)濟(jì) 損失。 (3)漏失的分類 按漏速分類：按漏速可將漏失分為以下五類 漏 失 通 道 漏 失 通 道 形 態(tài) 自然漏失通道 人為漏失通道 孔 喉 裂 縫 洞 穴 混 合 型 按漏失地層通道分類： 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 （4）確定漏層的方法 觀察鉆進(jìn)情況 通過(guò)鉆進(jìn)時(shí)憑經(jīng)驗(yàn)觀察，可以判斷天然裂縫、孔隙或洞穴地層

19、一類漏層的位置。例如，當(dāng)鉆開(kāi)天然裂縫性巖層時(shí)，鉆井液通常會(huì) 突然漏失，并伴隨有扭矩增大和憋跳鉆現(xiàn)象。如上部地層沒(méi)有發(fā)生 過(guò)漏失，則此現(xiàn)象便是漏層在井底的可靠顯示。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 觀察巖心和鉆屑情況 通過(guò)對(duì)巖心的觀察，可以了解地層的傾角、接觸關(guān)系、孔隙、 溶洞、裂隙及斷層等的發(fā)育情況；通過(guò)巖心收獲率可以判斷地層的 破碎程度；通過(guò)對(duì)這些觀察結(jié)果的綜合分析，可以了解漏失通道情 況，判斷漏層層位。 觀察鉆井液性能的變化情況 鉆井液性能的變化通常能反應(yīng)井底巖石性質(zhì)、以此判斷漏層位置。 除上述幾種方法外，還有綜合分析鉆井過(guò)程中的各種資料、水 動(dòng)力學(xué)測(cè)試、儀器測(cè)試法等。 第三部分、復(fù)雜情況鉆

20、井液工藝 (5)井漏的預(yù)防 設(shè)計(jì)合理的井身結(jié)構(gòu)； 降低井筒中鉆井液的動(dòng)壓力； 提高地層的承壓能力。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 （6）堵漏原理 在鉆井液中加入堵漏材料，使之在距井筒很近范圍的漏失通道 里建立一道堵塞隔墻，用以隔斷鉆井液的通道。 當(dāng)堵漏材料到達(dá)漏層時(shí)，其固相顆粒的形狀、尺寸、漿液的 流變性能等都要適應(yīng)漏失通道的復(fù)雜形態(tài)，這樣才能按設(shè)計(jì)的數(shù)量 進(jìn)入漏層。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 堵劑進(jìn)入漏層后，不能讓其源源不斷進(jìn)人地層深處。進(jìn)入地 層的堵劑必須能抵御各種流體充填物的干擾。在各種流動(dòng)阻力的作 用下，使之在近井筒漏失通道某處發(fā)生滯流、堆集而充滿一定范圍 的漏失通道空間。 充滿一

21、定范圍漏失空間的堵劑，在高溫、壓差或化學(xué)反應(yīng)等 作用下，以機(jī)械堆砌或化學(xué)生成物的堆集方式，建立具有一定機(jī)械 強(qiáng)度的隔墻，并與漏失通道有比較牢固的粘結(jié)強(qiáng)度才能有效地封堵 住漏層，不致于發(fā)生暫堵現(xiàn)象。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 （7）堵漏方法 (1)調(diào)整鉆井液性能與鉆井措施； (2)靜止堵漏； (3)橋接材料堵漏法； (4)高濾失漿液堵漏法； (5)暫堵法； (6)化學(xué)堵漏法； (7)無(wú)機(jī)膠凝物質(zhì)堵漏法； (8)復(fù)合堵漏法 常 用 堵 漏 方 法 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 2、井噴的預(yù)防與處理 （1）井噴：是指地層流體失去控制，噴到地面，或是竄至其它地 層里的現(xiàn)象。它是鉆井工程較為常見(jiàn)的惡

22、性事故。輕則使油氣層受 到破壞，影響鉆井工期；重則使油氣井報(bào)廢，延誤油氣田的勘探開(kāi) 發(fā)工作。 （2）鉆進(jìn)過(guò)程中井噴發(fā)生的原因 鉆到油、氣、水層時(shí)，鉆井液當(dāng)量密度低于地層的壓力系數(shù) 就會(huì)發(fā)生井噴。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 如鉆井液氣侵嚴(yán)重，沒(méi)有及時(shí)采取措施，一旦液柱壓力降低 到小于地層孔隙壓力，就會(huì)發(fā)生井噴。鉆井過(guò)程中鉆井液氣侵的嚴(yán) 重程度與鉆井液密度、地層中的含氣量、鉆速以及環(huán)空返速等因素 有關(guān)。 如果鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生井漏， 井筒內(nèi)鉆井液液面下降，液柱壓力 降低。當(dāng)液柱的靜液壓力降至低于 高壓油、氣、水層壓力時(shí)，就會(huì) 引起井噴。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 （3）起鉆過(guò)程中井噴發(fā)生的原因

23、 起鉆過(guò)程中，有下述原因可引起井筒中鉆井液作用在油氣水層 的壓力下降。當(dāng)壓力一旦降至低于地層孔隙壓力時(shí)就會(huì)引起井噴。 起鉆時(shí)未及時(shí)灌鉆井液，造成井內(nèi)液柱壓力下降。 起鉆時(shí)鉆井液停止循環(huán)，失去循環(huán)壓力，使鉆井液作用在地 層的壓力下降。 起鉆過(guò)程中，因鉆頭或鉆鋌泥包、地層縮徑。鉆井液粘度和 切力過(guò)大、起鉆速度過(guò)快等原因，使上提鉆具時(shí)產(chǎn)生很高的抓吸壓 力，因而造成并內(nèi)液柱壓力下降。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 （4）下鉆過(guò)程中井噴發(fā)生的原因 鉆井過(guò)程中如鉆井液切力過(guò)大，下鉆時(shí)下放速度過(guò)快，就會(huì)形 成過(guò)大的激動(dòng)壓力。如裸眼井段存在易漏地層，當(dāng)井筒液柱壓力加 上激動(dòng)壓力超過(guò)地層漏失壓力或破裂壓力時(shí)，就

24、會(huì)發(fā)生井漏。井漏 的發(fā)生導(dǎo)致鉆井液液面下降引起井噴。 此外，油氣層被鉆穿后，如起鉆后鉆井液在井下靜止時(shí)間過(guò)長(zhǎng)， 地層中氣體不斷擴(kuò)散至井中，油氣上竄，引起液柱壓力下降，當(dāng)下 鉆過(guò)程中此壓力降到低于地層壓力時(shí)，也會(huì)引起并噴。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 （5）下鉆后循環(huán)過(guò)程中井噴發(fā)生的原因（后效） 油、氣、水層被鉆穿后，由于起鉆上提鉆具所發(fā)生的抽吸作用， 會(huì)將地層中的油氣抽至井中，再加上起鉆后鉆井液在井中靜止，地 層中的氣體會(huì)通過(guò)井壁擴(kuò)散到井筒內(nèi)，因而下鉆至油、氣、水層等 部位循環(huán)鉆井液時(shí)，隨著鉆井液不斷上返，鉆井液中的氣體便不斷 膨脹。當(dāng)氣體膨脹所產(chǎn)生的壓力大于上部液柱壓力時(shí)、鉆井液就會(huì) 送出

25、井口，井內(nèi)液柱壓力不斷下降。如果該壓力降至低于油氣層壓 力時(shí)，油氣就會(huì)大量侵入井中造成井噴。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 （6）預(yù)防井噴的技術(shù)措施 工程措施包括：控制在油氣層鉆進(jìn)時(shí)的機(jī)械鉆速，以防因鉆 速過(guò)快而造成油氣進(jìn)入井筒；依據(jù)地層壓力設(shè)計(jì)合理的井身結(jié)構(gòu)， 防止上噴下漏或下噴上漏造成液柱壓力下降而引起井噴；按井的類 別正確選用井控裝置，發(fā)現(xiàn)溢流應(yīng)及時(shí)使用井控裝備，以防止井噴 的發(fā)生等。 鉆井液技術(shù)措施：選用合理的鉆井液密度；進(jìn)入油、氣、水 層前，調(diào)整好鉆井液性能；嚴(yán)防井漏；及時(shí)排除氣侵氣體；注意觀 測(cè)鉆井液的體積；儲(chǔ)備一定數(shù)量的加重鉆井液；分段循環(huán)鉆井液。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝

26、3、卡鉆的預(yù)防與解除 （1）定義：鉆井過(guò)程中，鉆具在井下既不能轉(zhuǎn)動(dòng)又不能上下活 動(dòng)而被卡死的現(xiàn)象稱為卡鉆。 （2）卡鉆發(fā)生的原因：井塌、井漏和井噴等各種井下復(fù)雜情況 和事故處理不當(dāng)，最后都可能導(dǎo)致卡鉆。在正常鉆進(jìn)過(guò)程中，若采 用的工程或鉆井液措施不當(dāng)也會(huì)發(fā)生卡鉆。如果油氣井發(fā)生卡鉆， 必須立即停鉆進(jìn)行處理，輕則延誤鉆井時(shí)間，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致井的 報(bào)廢，給鉆井工程帶來(lái)極大損失。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 （3）壓差卡鉆 定義：是指鉆具在井中靜止時(shí)，在鉆井液與地層孔隙壓力之間是指鉆具在井中靜止時(shí)，在鉆井液與地層孔隙壓力之間 的壓差作用下，緊壓在井壁泥餅上而導(dǎo)致的卡鉆。的壓差作用下，緊壓在井壁泥餅

27、上而導(dǎo)致的卡鉆。 (1)降低鉆井液密度降低鉆井液密度 (2)減少鉆具與井壁的接觸面積減少鉆具與井壁的接觸面積 (3)降低泥餅?zāi)Σ料禂?shù)，采用優(yōu)質(zhì)鉆井液降低泥餅?zāi)Σ料禂?shù)，采用優(yōu)質(zhì)鉆井液 (4)減少巖屑床的厚度減少巖屑床的厚度 (1)用油或解卡液浸泡用油或解卡液浸泡 (2)用稀鹽酸浸泡用稀鹽酸浸泡 (3)降低鉆井液密度以減小壓差降低鉆井液密度以減小壓差 防止壓差卡鉆的措施 解除壓差卡鉆的方法 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 （4）沉砂卡鉆的預(yù)防與解除 沉砂卡鉆防止要點(diǎn)：使鉆井液保持使用合適的粘度與切力，能有效地?cái)y帶 和懸浮鉆屑與重晶石；還應(yīng)設(shè)計(jì)合理的環(huán)空運(yùn)速，較好地清洗井眼與井底，保持 井眼清潔；此外

28、，在極軟地層中鉆進(jìn)時(shí)、應(yīng)注意控制鉆速，防止環(huán)空中的鉆屑質(zhì) 量分?jǐn)?shù)過(guò)高。 沉砂卡鉆處理措施：一旦發(fā)生沉砂卡鉆，應(yīng)盡一切可能憋通鉆頭水眼，恢 復(fù)循環(huán)(注意開(kāi)泵時(shí)采用小排量)，并提高鉆井液粘度與切力，邊循環(huán)邊活動(dòng)鉆具， 以期達(dá)到逐漸清除沉砂和解卡的目的。切忌用大排量猛開(kāi)泵，或盲目地猛提、硬 壓、強(qiáng)轉(zhuǎn)鉆具致使沉砂擠壓很更緊卡得更死，甚至造成井漏或井塌等更為復(fù) 雜的井下情況。如仍然無(wú)法恢復(fù)循環(huán)，只有采取套銑倒扣的方法解卡。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 （5）井塌卡鉆：是指在鉆井過(guò)程中突然發(fā)生井塌而造成的卡鉆。 防止井塌卡鉆的根本方法是搞清地層特性，采取有效措施保持井壁 穩(wěn)定，防止突發(fā)性井塌的發(fā)生。 （

29、6）砂橋卡鉆：是由于井壁不穩(wěn)定或洗井效果不好、使井徑不規(guī) 則而引起的。砂橋卡鉆的預(yù)防和處理方法與井塌卡鉆相似。 （7）掉塊卡鉆：當(dāng)井內(nèi)掉入較大的巖塊，不能順利地通過(guò)環(huán)形空 間，在某段井徑較規(guī)則或較小的環(huán)空處卡住而造成的卡鉆。為了防 止掉塊卡鉆，鉆井過(guò)程中應(yīng)采取有效措施，保持井壁穩(wěn)定；使用好 鉆頭，防止掉牙輪；地面謹(jǐn)慎操作，防落物。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 （8）縮徑卡鉆 定義：是指已鉆過(guò)井段的井眼直徑小于所使用的鉆頭直徑，即井 徑縮小的現(xiàn)象?？s徑卡鉆一般發(fā)生在起下鉆過(guò)程中。當(dāng)鉆頭起 至縮徑井段發(fā)生遇卡，上提過(guò)猛而卡死；或在下鉆過(guò)程中，鉆 頭下至縮徑井段遇阻，劃眼中措施不當(dāng)而卡死。 預(yù)防措

30、施： 采用低密度，低固相、低失水的優(yōu)質(zhì)泥漿或混油于其中； 在下鉆遇阻井段劃眼以擴(kuò)大縮徑處井眼的直徑； 經(jīng)常活動(dòng)鉆具。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液工藝 （9）鉆頭泥包卡鉆： 定義：是指在上提鉆具的過(guò)程中因鉆頭泥包而遇阻所造成 的卡鉆。 形成原因：由于在易吸水膨脹的泥巖地層中鉆進(jìn)時(shí)，由于環(huán) 空返速過(guò)低，鉆井液粘度高、濾失量大，吸水膨脹的泥巖巖屑粘附 在鉆頭上，而沒(méi)能及時(shí)被上返的鉆井液所清洗掉而造成的。 鉆頭泥包卡鉆預(yù)防措施：選用合適的環(huán)空返速，及時(shí)攜帶巖 屑，依據(jù)地層特性，選用抑制性強(qiáng)的鉆井液；在鉆井液中加入鉆頭 防泥包劑，改善鉆井液的潤(rùn)滑性能，降低巖屑在鉆頭上的粘附力等。 第三部分、復(fù)雜情況鉆井液

31、工藝 匯報(bào)提綱 鉆井液知識(shí)概論第一部分第一部分 復(fù)雜情況鉆井液工藝第三部分第三部分 保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù)第四部分第四部分 鉆井液性能及調(diào)整第二部分第二部分 鉆井液發(fā)展趨勢(shì)第五部分第五部分 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) 1 1、保護(hù)油氣層對(duì)鉆井液的要求、保護(hù)油氣層對(duì)鉆井液的要求 （1）鉆井液密度可調(diào)，滿足不同壓力油氣層近平衡壓力鉆井需要 （2）鉆井液中固相顆粒與油氣層滲流通道匹配 （3）鉆井液必須與油氣層巖石相配伍 （4）鉆井液濾液組分必須與油氣層中流體相配伍 （5）鉆井液的組分與性能都能滿足保護(hù)油氣層的需要 保保 護(hù)護(hù) 油油 氣氣 層層 的的 水水 基基 鉆鉆 井井 液液 2)2)水包油鉆井

32、液水包油鉆井液 1)1)無(wú)固相清潔鹽水鉆井液無(wú)固相清潔鹽水鉆井液 3)3)無(wú)膨潤(rùn)土?xí)憾滦途酆衔镢@井液無(wú)膨潤(rùn)土?xí)憾滦途酆衔镢@井液 4)4)低膨潤(rùn)土聚合物鉆井液低膨潤(rùn)土聚合物鉆井液 6)6)正電膠鉆井液正電膠鉆井液 7)7)甲酸鹽鉆井液甲酸鹽鉆井液 8)8)聚合醇聚合醇 ( (多聚醇多聚醇) )鉆井液鉆井液 9)9)屏蔽暫堵鉆井液屏蔽暫堵鉆井液 5)5)改性鉆井液改性鉆井液 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) 濾失量和粘度控制：加入對(duì)油氣層無(wú)（低）傷害的聚合物來(lái)控制 腐蝕控制：加入緩蝕劑 特 點(diǎn)： 大大降低固相和水敏損害 缺 點(diǎn)： 成本高、工藝復(fù)雜、對(duì)處理劑和 固 控設(shè)備要求高、腐蝕較嚴(yán)重、易發(fā)生漏

33、失，很少用做鉆井液； 使用范圍： 套管下至油層頂部的單一壓力體系的裂縫 性油層或強(qiáng)水敏油層； 廣泛作為射孔液、壓井液、修井液； （1）無(wú)固相清潔鹽水鉆井液 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) (2)水包油鉆井液 定義：水包油鉆井液是將一定量油分散于水或不同礦化度鹽水中， 形成以水為分散介質(zhì)、油為分散相的無(wú)固相水包油鉆井液。 油、水 水相增粘劑 主、輔乳化劑 組成： 密度控制方法： 調(diào)節(jié)油水比 加入不同數(shù)量和種類的鹽 最低密度可達(dá)0.89g/cm3 濾失量和流變性控制：由油相或水相中加入的油氣層低傷害處理劑來(lái)控制。 特 點(diǎn)：大大降低固相損害；可以實(shí)現(xiàn)低密度。 使用范圍： 特別適用于套管下至油層頂部的

34、低壓、裂縫發(fā)育、 易發(fā)生漏失的油氣層。 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) (3)無(wú)膨潤(rùn)土?xí)憾滦途酆衔镢@井液 組成：由水相、聚合物和暫堵劑固相粒子配制而成 密度：采用不同種類和加量的可溶性鹽來(lái)調(diào)節(jié) 流變性能控制：通過(guò)加入低損害聚合物和高價(jià)金屬離子來(lái)調(diào)控 濾失量控制：通過(guò)加入各種與油氣層孔喉直徑相匹配的暫堵劑來(lái)控 制，這些暫堵劑在油氣層中形成內(nèi)泥餅，阻止鉆井液中固相或?yàn)V液 繼續(xù)侵入 。 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) 暫 堵 劑 種 類 酸溶性暫堵劑 水溶性暫堵劑 油溶性暫堵劑 單向壓力暫堵劑 細(xì)目或超細(xì)目碳酸 鈣、碳酸鐵等 細(xì)目或超細(xì)目氯化 鈉、硼酸鹽等 樹(shù)脂、石蠟、瀝青 類產(chǎn)品等 改性纖維素、果

35、 殼、木屑等 脆性油溶性樹(shù)脂-架 橋粒子。聚苯乙烯、 酚醛樹(shù)脂、二聚松 香酸等。 塑性油溶性樹(shù)脂-填 充粒子。乙烯-醋酸 乙烯樹(shù)脂、乙烯-丙 烯酸脂、石蠟、磺 化瀝青、氧化瀝青 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) (4)低膨潤(rùn)土聚合物鉆井液 配伍性及所必須的流變性能與濾失性能可通過(guò)選用不同種類的聚合 物和暫堵劑來(lái)達(dá)到。 使用膨潤(rùn) 土的優(yōu)點(diǎn) 流變性易控制 濾失量低 處理劑用量少 鉆井液成本低 特點(diǎn)： 盡可能降低膨潤(rùn)土含量，使鉆井液既 能獲得安全鉆進(jìn)所必須的性能，又不 會(huì)對(duì)油氣層產(chǎn)生較大的損害。 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) （5）改性鉆井液 若采用長(zhǎng)段裸眼鉆開(kāi)油氣層，技術(shù)套管沒(méi)能封隔油氣層以上地

36、層，為了減少對(duì)油氣層的損害，在鉆開(kāi)油氣層之前，對(duì)鉆井液進(jìn)行 改性，使其與油氣層特性相匹配，不誘發(fā)或少誘發(fā)油氣層潛在損害 因素。 優(yōu)點(diǎn) 成本低 應(yīng)用工藝簡(jiǎn)單 對(duì)井身結(jié)構(gòu)和鉆井工藝無(wú)特殊要求 對(duì)油氣層損害程度小 被廣泛作為鉆開(kāi)油氣層的鉆井液 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) 改性方法： a. 降低鉆井液中膨潤(rùn)土和無(wú)用固相含量，調(diào) 節(jié)固相顆粒級(jí)配; b. 按照所鉆油氣層特性調(diào)整鉆井液配方，盡可 能提高鉆井液與油氣層巖石和流體的配伍性; c. 選用合適類型的暫堵劑及加量 d. 降低靜濾失量、動(dòng)濾失量和HTHP濾失量，改 善流變性與泥餅質(zhì)量 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) 正電膠鉆井液 這是一類用混合層狀

37、金屬氫氧化物 (Mixed Metal Hydroxide，簡(jiǎn)稱 MME)處理的鉆井液。 a. 正電膠鉆井液特殊的結(jié)構(gòu)與流變學(xué)性質(zhì)-亞微 粒子很少，向“豆腐塊”一樣整體流動(dòng) b. 正電膠對(duì)巖心中粘土顆粒膨脹的強(qiáng)烈抑制作用 c. 整個(gè)鉆井液體系中分散相粒子的負(fù)電性減弱 正電膠鉆井液保護(hù)油氣層的機(jī)理為: 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) 甲酸鹽鉆井液 高密度下易實(shí)現(xiàn)低固相、低粘度； 高礦化度鹽水能預(yù)防粘土水化膨脹、分散運(yùn)移； 鹽水不含鹵化物，不需緩蝕劑，腐蝕速率極低； 儲(chǔ)層傷害小，是目前發(fā)展較快的一種鉆井液體系。 組成：以甲酸鉀、甲酸鈉、甲酸鹽為主要材料 + 鹽 水 配制的鉆井完井液。 密度調(diào)節(jié)：

38、通過(guò)加入的鹽酸鹽來(lái)調(diào)節(jié)?；旱淖罡呙?度可達(dá)2.3g/cm3?？筛鶕?jù)油氣層的壓力和 鉆井完井液的設(shè)計(jì)要求予以調(diào)節(jié)。 特點(diǎn)： 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) 聚合醇 (多聚醇)鉆井液 在濁點(diǎn)溫度以下，聚合醇與水完全互容，呈溶解態(tài); 高于濁點(diǎn)溫度時(shí)，聚合醇以游離態(tài)分散在水中，這種 分散相就可作為油溶性可變形粒子起封堵作用。 用聚合醇為主要材料配置的鉆井液。 聚合醇的濁點(diǎn)溫度與體系的礦化度、聚合醇分子量 有關(guān)，將濁點(diǎn)溫度調(diào)節(jié)到低于油氣層的溫度，借助 聚合醇在水中有濁點(diǎn)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)保護(hù)油氣層的目的。 機(jī) 理 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) 屏蔽暫堵鉆井液 當(dāng)長(zhǎng)裸眼井段中存在多套壓力層系時(shí)，如： a.上部

39、井段存在高孔隙壓力或處于強(qiáng)地應(yīng)力作用下的易坍塌泥巖層 或易發(fā)生塑性變形的鹽膏層和含鹽膏泥巖層，下部為低壓油氣層； b.多套低壓油氣層之間有高孔隙壓力的易坍塌泥巖互層； c.老油區(qū)因采油或注水而形成的過(guò)高壓差而引起的油氣層損害。 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) 2.油基鉆井液 種類：油包水型鉆井液、全油基鉆井液 能有效地避免油層的水敏作用 對(duì)油氣層損害程度低 優(yōu)點(diǎn)： 缺點(diǎn)： 成本高 對(duì)環(huán)境易產(chǎn)生污染 容易發(fā)生火災(zāi) 可能使油層潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，降低油相滲透率 與地層水可能形成乳狀液堵塞油層 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) 3.氣體類鉆井液 對(duì)于低壓裂縫油氣田、低壓強(qiáng)水敏或易發(fā)生嚴(yán)重井漏 的油氣田及枯竭油氣

40、田，其油氣層壓力系數(shù)往往低于 0.8，為了降低壓差的損害，必須降低鉆井液的密度 氣體類鉆井 液是以氣體 為主要組分 實(shí)現(xiàn)低密度。 種 類 空氣 霧 泡沫流體 充氣鉆井液 下過(guò)技術(shù)套管的下部漏 失地層、強(qiáng)敏感性和低 壓油氣層 少量地層水進(jìn)入井中 在低流速下有較高的 粘度，攜屑能力強(qiáng) 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) 4.合成基鉆井液 定義：以人工合成或改性的有機(jī)物為連續(xù)相，鹽水為分散相，再 加入乳化劑、降濾失劑、流型改進(jìn)劑、加重劑等組成。合成基液有 醋類、醚類、聚a-烯烴、醛酸醇、線性a-烯烴、內(nèi)烯烴、線性石蠟、 線性烷基苯等。 特點(diǎn)：具有油基鉆井液的許多優(yōu)點(diǎn)：潤(rùn)滑性好、摩阻力小、攜屑 能力強(qiáng)、井

41、眼清潔、抑制性強(qiáng)、鉆屑不易分散、井眼規(guī)則、不易卡 鉆、有利于井壁穩(wěn)定、對(duì)油氣層損害程度低、不含熒光物質(zhì)。主要 用在水平井和大位移井中。但成本高。 第四部分、保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù) 匯報(bào)提綱 鉆井液知識(shí)概論第一部分第一部分 復(fù)雜情況鉆井液工藝第三部分第三部分 保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù)第四部分第四部分 鉆井液性能及調(diào)整第二部分第二部分 鉆井液發(fā)展趨勢(shì)第五部分第五部分 第五部分、鉆井液發(fā)展趨勢(shì) 1、國(guó)內(nèi)鉆井液發(fā)展歷程 （1）50-60年代 分散鉆井液 鈣處理鉆井液（以石灰、石膏及氯化鈣為絮凝劑） 鹽水鉆井液 （2）70年代-80年代中期 低固相鐵鉻鹽混油（或鹽水）鉆井液 褐煤氯化鈣鉆井液 褐煤石膏鉆井液 低固相飽和鹽水鉆井液 高分子有機(jī)處理劑已廣泛應(yīng)用于鉆井液中。 （3）1986-1990年（“七五”期間） 研制出以FA-367、XY-27和JT-888等處理劑組成的兩性離子聚 合物鉆井液體系，和由陽(yáng)離子包被劑、降濾失劑、降粘劑、防塌劑 等組成的全陽(yáng)離子聚合物鉆井液體系； （4）19911995年（“八五”期間） 聚合物鉆井液技術(shù)又有了新的進(jìn)步。其中兩性離子聚