第一講 鉆井液認(rèn)識(shí)

1、導(dǎo)入新課導(dǎo)入新課鉆井液的功用鉆井液的功用1 鉆井液的類型及組成鉆井液的類型及組成2 鉆井液技術(shù)的發(fā)展概況鉆井液技術(shù)的發(fā)展概況3 鉆井液（Drilling Fluid）是指油氣鉆井過程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱。鉆井液又稱做鉆井泥漿，或泥漿。 p 鉆井液的定義鉆井液的定義p 鉆井液循環(huán)系統(tǒng)鉆井液循環(huán)系統(tǒng)泥漿罐泥漿泵地面高壓管匯 立 管水龍帶水龍頭方鉆桿 鉆 鋌 鉆柱與井壁的環(huán)形空間鉆 頭 鉆 桿 固控設(shè)備1.攜帶和懸浮巖屑攜帶和懸浮巖屑攜帶作用：攜帶作用：鉆井液循環(huán)時(shí)，通過其本身的循環(huán)，將鉆井液循環(huán)時(shí)，通過其本身的循環(huán)，將井底被鉆頭破碎的巖屑攜至地面，以保持井眼清潔，井底

2、被鉆頭破碎的巖屑攜至地面，以保持井眼清潔，使起下鉆暢通無阻，并保證鉆頭在井底始終接觸和使起下鉆暢通無阻，并保證鉆頭在井底始終接觸和破碎新地層，不造成重復(fù)切削，保持安全快速鉆進(jìn)。破碎新地層，不造成重復(fù)切削，保持安全快速鉆進(jìn)。懸浮作用：懸浮作用：在停止循環(huán)時(shí)，鉆井液將井內(nèi)的鉆屑懸在停止循環(huán)時(shí)，鉆井液將井內(nèi)的鉆屑懸浮在鉆井液中，使鉆屑不會(huì)很快下沉，防止一些井浮在鉆井液中，使鉆屑不會(huì)很快下沉，防止一些井下復(fù)雜情況的發(fā)生。下復(fù)雜情況的發(fā)生。p 鉆井液的功用鉆井液的功用 2.2.穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力 鉆井液鉆井液鉆井液鉆井液壓力壓力地層壓力地層壓力井壁井壁P=gh 2.2. 穩(wěn)定井

3、壁和平衡地層壓力穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力 (1)(1)平衡地層壓力平衡地層壓力 選擇合適的鉆井液密度，使液柱壓力大于地層壓力，選擇合適的鉆井液密度，使液柱壓力大于地層壓力， 防防止井涌、井噴。止井涌、井噴。 (2) (2)穩(wěn)定井壁穩(wěn)定井壁 一是選擇合適的鉆井液密度：使液柱壓力能夠平衡地層一是選擇合適的鉆井液密度：使液柱壓力能夠平衡地層壓力，從而防止井塌等井下復(fù)雜情況的發(fā)生。壓力，從而防止井塌等井下復(fù)雜情況的發(fā)生。 二是鉆井液具有良好的濾失造壁性能：在井壁上形成一二是鉆井液具有良好的濾失造壁性能：在井壁上形成一層層薄而韌薄而韌的泥餅，以穩(wěn)固已鉆開的地層并阻止液相侵入地層，的泥餅，以穩(wěn)固已鉆開的地層

4、并阻止液相侵入地層，減弱泥頁巖水化膨脹和分散程度。減弱泥頁巖水化膨脹和分散程度。3.3.冷卻和潤滑鉆頭、鉆具冷卻和潤滑鉆頭、鉆具 （1 1）熱量來源）熱量來源 井底溫度高；井底溫度高； 鉆頭與井底巖石鉆頭與井底巖石/ /鉆柱與井壁摩擦而產(chǎn)生鉆柱與井壁摩擦而產(chǎn)生熱量。熱量。 （2 2）冷卻和潤滑機(jī)理）冷卻和潤滑機(jī)理 通過鉆井液不斷地循環(huán)作用，將這些熱通過鉆井液不斷地循環(huán)作用，將這些熱量及時(shí)帶走；量及時(shí)帶走； 利用鉆井液良好的潤滑作用，降低摩擦。利用鉆井液良好的潤滑作用，降低摩擦。4.4.傳遞水動(dòng)力傳遞水動(dòng)力 鉆井液在鉆頭噴嘴處以極高的流速鉆井液在鉆頭噴嘴處以極高的流速?zèng)_擊井底，從而提高了鉆井速度

5、和破沖擊井底，從而提高了鉆井速度和破巖效率。如：高壓噴射鉆井。巖效率。如：高壓噴射鉆井。5.5.獲取地層信息獲取地層信息 通過鉆井液攜帶出的巖屑可以獲取通過鉆井液攜帶出的巖屑可以獲取地層信息。地層信息。 u 鉆井液的組成鉆井液的組成水基鉆井液水基鉆井液是由膨潤土、水（或鹽水）、各種處理劑、加重材料以及鉆屑所組成的多相分散體系。油基鉆井液油基鉆井液是以水滴為分散相，油為連續(xù)相，并添加適量乳化劑、潤濕劑、親油的固體處理劑（有機(jī)土、氧化瀝青等）、石灰和加重材料等所形成的乳狀液體系。p分類方法分類方法 按密度大?。悍羌又劂@井液和加重鉆井液 按與粘土水化作用強(qiáng)弱：非抑制性和抑制性鉆井液 按流體介質(zhì)：水基

6、、油基和氣體型和合成基鉆井液 按固相含量：低固相鉆井液和無固相鉆井液 u 鉆井液的分類鉆井液的分類水基鉆井液分散鉆井液鈣處理鉆井液保護(hù)油氣層的鉆井液氣體型鉆井流體合成基鉆井液油基鉆井液鉀基聚合物鉆井液聚合物鉆井液飽和鹽水鉆井液鹽水鉆井液1.1.分散鉆井液分散鉆井液 定義：用淡水、膨潤土和各種對(duì)粘土與鉆屑起分散作用定義：用淡水、膨潤土和各種對(duì)粘土與鉆屑起分散作用的處理劑配制而成的水基鉆井液。的處理劑配制而成的水基鉆井液。2. 2. 鈣處理鉆井液鈣處理鉆井液 定義：體系中中時(shí)時(shí)有一定定度定義：體系中中時(shí)時(shí)有一定定度CaCa2+ 2+ 和分散劑的水基鉆和分散劑的水基鉆井液。井液。3.鹽水鉆井液和飽和

7、鹽水鉆井液鹽水鉆井液和飽和鹽水鉆井液定義：用鹽水或或水配制而成。時(shí)鹽量從定義：用鹽水或或水配制而成。時(shí)鹽量從1至飽和之前。至飽和之前。 飽和鹽水鉆井液飽和鹽水鉆井液 ：鉆井液中：鉆井液中NaCl時(shí)量達(dá)到飽和的鉆井液體系。時(shí)量達(dá)到飽和的鉆井液體系。4.聚合物鉆井液聚合物鉆井液 定義定義: :以某些具有絮凝和包被作用的高分子聚合物作為主以某些具有絮凝和包被作用的高分子聚合物作為主處理劑的水基鉆井液體系。處理劑的水基鉆井液體系。 特點(diǎn)：密度和固相含量低，利于保護(hù)油氣層；剪切稀釋性特點(diǎn)：密度和固相含量低，利于保護(hù)油氣層；剪切稀釋性強(qiáng)；穩(wěn)定井壁強(qiáng)；穩(wěn)定井壁5.鉀基聚合物鉆井液鉀基聚合物鉆井液 以各種聚合

8、物的鉀（或或、鈣）鹽和以各種聚合物的鉀（或或、鈣）鹽和KCl為主處理劑的防為主處理劑的防塌鉆井液體系塌鉆井液體系6.油油基鉆井液基鉆井液 以油作為連續(xù)相的鉆井液為油基鉆井液，水或親油的固體以油作為連續(xù)相的鉆井液為油基鉆井液，水或親油的固體做分散相，并添加適量處理劑、石灰、加重材料等所形成的分做分散相，并添加適量處理劑、石灰、加重材料等所形成的分散體系。散體系。7.合成合成基鉆井液基鉆井液 合成基鉆井液是合成基鉆井液是以合成的有機(jī)化合物作為連續(xù)相，鹽水作以合成的有機(jī)化合物作為連續(xù)相，鹽水作為分散相為分散相，并含有乳化劑、降濾失劑、流型改進(jìn)劑的一類新型，并含有乳化劑、降濾失劑、流型改進(jìn)劑的一類新型

9、鉆井液。鉆井液。 8.氣體型鉆井流體氣體型鉆井流體 以空氣或天然氣為流動(dòng)介質(zhì)或分散有氣體的鉆井流體。主以空氣或天然氣為流動(dòng)介質(zhì)或分散有氣體的鉆井流體。主要適用于鉆低壓油氣層、易漏失地層以及某些稠油油層。要適用于鉆低壓油氣層、易漏失地層以及某些稠油油層。 特點(diǎn)是密度低，鉆速快，可有效保護(hù)油氣層，并能有效防特點(diǎn)是密度低，鉆速快，可有效保護(hù)油氣層，并能有效防止井漏等復(fù)雜情況的發(fā)生。止井漏等復(fù)雜情況的發(fā)生。氣體型鉆井流體分為氣體型鉆井流體分為4 4種類型：種類型：（1 1）空氣或天然氣鉆井流體）空氣或天然氣鉆井流體 （2 2）霧狀鉆井流體）霧狀鉆井流體 （3 3）泡沫鉆井流體）泡沫鉆井流體 （4 4）

10、充氣鉆井液）充氣鉆井液 9.9.保護(hù)油田氣層的鉆井液（完井液）保護(hù)油田氣層的鉆井液（完井液） 指在儲(chǔ)層中鉆進(jìn)時(shí)使用的一類鉆井液。當(dāng)一口井鉆達(dá)其目指在儲(chǔ)層中鉆進(jìn)時(shí)使用的一類鉆井液。當(dāng)一口井鉆達(dá)其目的層時(shí)，所設(shè)計(jì)的鉆井液不僅應(yīng)能滿足鉆井工程和地質(zhì)的要的層時(shí)，所設(shè)計(jì)的鉆井液不僅應(yīng)能滿足鉆井工程和地質(zhì)的要求，而且還應(yīng)滿足保護(hù)油氣層的需要。求，而且還應(yīng)滿足保護(hù)油氣層的需要。10.10.不侵入地層的鉆井液不侵入地層的鉆井液 特點(diǎn)：通過使用加入到水基或油基鉆井液中的專用聚合物特點(diǎn)：通過使用加入到水基或油基鉆井液中的專用聚合物型添加劑，使聚合物膠束在井筒周圍一定深度的地層形成一型添加劑，使聚合物膠束在井筒周圍

11、一定深度的地層形成一個(gè)具有一定強(qiáng)度的封堵層。個(gè)具有一定強(qiáng)度的封堵層。 1.1.初步形成時(shí)期初步形成時(shí)期 1888-1928 1888-1928年；年； 2.2.快速發(fā)展時(shí)期快速發(fā)展時(shí)期 1928-1948 1928-1948年；年； 3.3.高速發(fā)展時(shí)期高速發(fā)展時(shí)期 1948-1965 1948-1965年；年； 4.4.科學(xué)化時(shí)期科學(xué)化時(shí)期 1965 1965年年- -現(xiàn)在?，F(xiàn)在。u 水基鉆井液技術(shù)的發(fā)展水基鉆井液技術(shù)的發(fā)展1. 1. 初步發(fā)展時(shí)期初步發(fā)展時(shí)期 自然造漿階段自然造漿階段主要解決問題：主要解決問題： 攜帶鉆屑攜帶鉆屑 控制地層壓力控制地層壓力典型技術(shù)：典型技術(shù)： 水水+ +鉆屑

12、鉆屑+ +地面土地面土 使用重晶石、鐵礦粉（使用重晶石、鐵礦粉（19201920年年) )2. 2. 快速發(fā)展時(shí)期快速發(fā)展時(shí)期 細(xì)分散泥漿階段細(xì)分散泥漿階段主要解決問題：主要解決問題： 泥漿性能的穩(wěn)定泥漿性能的穩(wěn)定 井壁穩(wěn)定井壁穩(wěn)定典型技術(shù)：典型技術(shù)： 性能測定儀器研制出來性能測定儀器研制出來 使用膨潤土、單寧、燒堿、褐煤使用膨潤土、單寧、燒堿、褐煤3. 3. 高速發(fā)展階段高速發(fā)展階段 粗分散泥漿階段粗分散泥漿階段主要解決問題：主要解決問題： 石膏、鹽污染石膏、鹽污染 溫度影響溫度影響典型技術(shù)：典型技術(shù)： 各種鹽水、鈣處理泥漿各種鹽水、鈣處理泥漿 油基泥漿油基泥漿 處理劑品種處理劑品種1616大類大類4. 4. 科學(xué)發(fā)展時(shí)期科學(xué)發(fā)展時(shí)期 聚合物不分散鉆井液階段聚合物不分散鉆井液階段主要解決問題：主要解決問題： 快速鉆井快速鉆井 保護(hù)油氣層保護(hù)油氣層典型技術(shù)：典型技術(shù)： 不分散低固相鉆井液不分散低固相鉆井液 氣體鉆井氣體鉆井 保護(hù)油氣層的完井液保護(hù)油氣層的完井液小小 結(jié)結(jié)1.鉆井液的定義、循環(huán)系統(tǒng)及功用2.鉆井液的組成3.鉆井液