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钻井设计毕业论文目 录前言（1）第一章 地质资料（2）1 地质概况（2）2 施工要求及注意事项（6）3 附图及附表（8）第二章 钻机主要设备 （11）1 钻机介绍（11）2 本井钻机选型（14）第三章 钻井液设计 （20）1 钻井液概况（20）2 本井钻井液设计（25）第四章 钻井工程设计（30）1 井身结构设计（30）2 轨道设计（31）3 钻具组合设计（34）4 钻头选择（40）6 油气井压力控制（43）7 油气层保护（50）8 固井设计（51）9取心设计 （58）10.完井设计 （58）第五章 健康、安全与环境管理要求 （65）结论 （70）致谢 （71）参考文献 （72）前 言“一口井设计”是对四年来所学知识的全面综合应用，是检验所学知识牢固性的依据。通过这次设计培养了自己独立思考，查阅资料和解决问题的能力，树立了信心，为今后工作打下坚实的基础，同时也是做好今后工作的前提和保障。因此，充分认识这一教学环节是很必要的，是非常重要的。本次论文选择高890-斜13位于正理庄油田高890-3井井口方位98距离353m，此位于济阳坳陷东营凹陷博兴洼陷带正理庄-樊家鼻状构造地带东部高890-1块。一开地层胶结疏松，井径大，钻屑携带困难钻井液体系为膨润土浆。在近一学期的毕业设计中，遇到的一个个问题，通过请教老师和同学，查找相关资料而逐步得到解决。每一给细节问题的解决都是设计成功的保证，是保证设计成功的前提。这次毕业论文的成功设计是与各位老师的悉心教导分不开的，尤其是李效新老师，为了达到设计的准确性，每一个微小细节，李老师都不辞劳苦的为我们查阅资料，并结合自己的经验，倾囊相授。借此，对所有的指导老师表示衷心的感谢。由于本人水平有限，知识掌握不够深入，加上时间仓促，设计中难免有疏漏和贻误之处，敬请读者批评指正。谢谢！第一章 地质资料钻井是石油、天然气勘探与开发的主要手段。钻井工程质量的优劣和钻井速度的快慢，直接关系到钻井成本的高低、油田勘探开发的综合经济效益及石油工业发展速度。钻井设计设计前提是掌握给经所在区域的地质资料，包括地层岩石、土壤类型及其工程力学性质、地质结构、地层中流体情况及地层情况等等。在一个地区钻井前，充分认识和了解该地区的工程地质资料是进行一口井设计的重要基础。1. 地质设计概况1.1 基本数据1.1.1 井号： 高890-斜13。1.1.2 井位：1）井口地理位置：位于正理庄油田高890-3井井口方位98距离353m，2）构造位置：此位于济阳坳陷东营凹陷博兴洼陷带正理庄-樊家鼻状构造地带东部高890-1块3）井位坐标：井口 纵X : 4111 308.37m 横Y : 20 585 309.65m靶点A 纵X : 4111 430.00m 横Y : 20 585 360.00m1.1.3 井 别： 注水井（新区产能建设井、斜井） 。1.1.4 设计井深：2685.00m。A靶点垂深2580.00米， 1.1.5 完钻层位：沙四上纯下亚段。1.1.6 完钻原则：定深完钻。1.1.7 钻探目的： 开发沙四上油藏。1.1.8 下套管原则：表层套管：（1） 直径273.1mm 钢级J55 壁厚8.89mm 具体下入深度执行钻井工程设计。（2） 水泥返高；返至地面。油层套管 （1）直径139.7mm 钢级P110 壁厚9.17mm 油层套管，阻流环下过最下一层又层、油水同层、含油水层底界以下30m，具体下入深度测井后由地质局测定。（2）短套管：预计下入短套管1根，具体下入深度测井后确定。（3）水泥返高： 反至地面，满足使用低密度泡沫水泥浆古井。 1.2 地质分层数据1.2.1 设计井及依据井地层分层对比与岩性提示见表1-1：表11 地质分层数据地层名称设计井号依据井号界系统组段高890-斜13高 890-3高890底垂深（m）厚度（m）底深（m）含油层段（m）底深（m）含油层段（m）新生界第四系更新统平原组260.00835.00260.00未测834.00未测843.00新近系上新统明化镇组575.00中新组馆陶组1205.001375.001490.00370.001116.001202.001484.001564.501256.001532.00古近系渐新统东营组285.00沙一段1565.0075.001618.00新生界古近系渐新统沙河二段1815.00250.001812.001881.00三上201.000195.001994.002062.00街组三中2265.00255.002237.002309.00三下2425.00160.002391.002454.00纯亚上段2585.00160.002540.002454.00纯下亚段2685.00（未穿）100.002647.002550.5-2589.82673.002594.2-2601.9沙四下2670.00_代表整合 代表不整合1.2.2 邻井测井及钻探成果：高8903井 井口位于设计井井口 方位：278 距离：353m。 A靶点位于设计井A靶 方位：259 距离：407m。测井解释： 纯下亚段：2550.52598.8m 油层 6.9m/3层高890 井 井口位于设计井井口 方位：340距离827m A靶点位于设计井A靶 方位：334 距离734m。综合解释： 纯下亚段： 12594.22601.9m 油 层 1.3m1层 油水同层 4.8m/1层1.3 取资料要求地球物理测井（具体测井项目见附表）（1）完钻测井生产井砂泥岩剖面测井系列组合 1:200 井段：自井底测至1500m标准 1:500 井段：自人工井底测至井口 （2）固井取资料要求按一般开发井要求执行1.4 邻井资料1.4.1 邻井实测压力成果表12 邻井实测压力成果井号测试日期井段（m）层位地层压Mpa压力系数位于井口位于A靶点方位()距离（m）方位（）距离（m）高8902004.09.092585.7 2600.0沙四段32.091.24340827334734高3511996.08. 032435.0 2470.0沙四上30.421.2324211982381302高351990.06. 042318.8 2332.0沙四上20.280.8721914072171534樊1532007.03. 312808.82822.5沙四上纯下亚段33.741.20402338412213据高斜890井的资料，地层压力为31.55Mpa,饱和压力7.2Mpa，油气比33.8m3 /t1.4.2 邻井钻井液使用情况表13 临井钻井液使用情况井号完井日期井段（m）钻井液相对密度槽面油气水显示位于井口位于A靶点方位（）距离（m）方位（）距离（m）高890-32008.02.180.01000.0清水无显示2783532594071000.0-1820.01.05-1.10无显示1820.0-2140.01.10-1.15无显示2140.0-2670.01.15-1.20无显示高8902004.07170430.0清水无显示340827334734430.02006.01.10-1.15无显示2006.0-2637.01.151.20无显示2637.0-2637.01.201.18无显示 储层孔隙度15.2%，渗透率6.110-3 um2,地下原油粘度2.1mPa.s，地面原油粘度12.6mPa.s。储层敏感性：非速敏、弱盐敏、非酸敏、弱碱敏。1.4.3 钻井液类型及性能使用原则要求（1）钻井液类型：聚合物润滑防塌钻井液体系;（2）钻井液性能：1. 井段：井口1008m；相对密度：1.051.152. 井段：1800m井底；相对密度：1.151.201.5 故障提示及注意事项1.5.1邻井注水情况。 目前附近300m内无注水井。开钻前井队要详细了解附近有无新注水井，若有新注水井，则有关停注事宜按胜油发（90）第269号文件执行1.5.2本井故障提示：1）馆陶组及以上地层成岩性差，防坍塌，防漏2）钻遇砂岩地层、不整合面及断层面附近，防井漏3）钻入油气层段，防井喷 2. 施工要求及注意事项2.1 工程施工 （1）要求使用失水率下于5ml的聚合物润滑防坍塌钻井液体系钻进和测井。钻井液相对密度满足近平衡钻进要求。钻井过程中要加强油层保护，防止污染。（2）钻入油、气层段，注意观察钻井液变化，若槽面有油气显示，及时向甲方汇报，并请示是否加重，可先加重，后汇报，保证安全。 （3）钻开油气层后，每次起钻前，要充分循环好钻井液；起钻时要控制起钻速度，防抽吸引起的井喷。（4）目前附近邻井钻井过程中未发现H2S显示。 2.2 地质录井（1）认真管理好钻具，确保井深准确无误。 （2）完钻测井后，及时了解井底50m是否有油气层，有立即向有关部门汇定是否完钻。 （3）完钻测井后及时通知有关人员确定油气顶、底界深度及阻流环下入深度，根据有关数据，准确计算和记录下套管数据。2.3 对钻井工程质量要求2.3.1 井身质量要求（1）中靶要求见表：表14 中靶要求靶点序号靶点垂深（m）位于井口方位（）与井口水平距离(m)造斜点（m）A2580.0022.49131.64要求中靶半径小于20m（2）其他要求按胜利石油管理局Q/SHSLJ 0005.1-2002标准执行。2.3.2 固井质量要求：按胜利石油管理局Q/SL 0005.3-2003标准执行。2.3.3 完成井井口质量要求：按Q/SH1020 0005.3-2003固井质量执行。2.3.4 完井井口质量要求：按照胜利石油管理局Q/SH1020 0005.4-2006标准执行。 2.4 设计依据2.4.1 依据2008年12月18日高890斜13井油藏地质设计书。2.4.2 依据邻井高890-3、高890 、高351、高35、樊153井实钻、试油资料。2.4.3 依据高正理庄油田高890-1块方案部署图2.4.4 依据过高890-斜13井靶点（投影）南北向油藏剖面图2.4.5 依据过高890-斜13井靶点南北向地震剖面图。2.4.6 依据过高890-斜13井靶点东西向地震剖面图。3. 附图附表3.1 高890-斜13井测井项目表表15 高890-斜13井测井项目表基本系列测井项目比例尺测量井段（m）备注名称代号组合测井高分辨率感应数字聚焦DHRI1:200自井底测至1500m（1）预计有浅层气层时，组合测井至气层顶界以上50米，并加测补偿中子。（2）高分辨率感应-数字聚焦测井提高薄层细分能力。补偿声波BHC自然伽马GR自然电位SP微电波ML井径CAL4米IN400B标准测井自然伽马GR1:500井底测至表层套管鞋 自然电位SP2.5米IN250B井径CAL井斜DEVI固井质量检查测井声波幅度CBL1:200自人工井底测至井口 声波变密度VDL自然伽马GR磁定位CCL3.2 高890-斜13井区井位图这个表格未上传！图11 高890-斜13井区井位图3.3 高43更平4井身轨迹示意图 图12 高43更平4井身轨迹示意图第二章 钻机主要设备石油钻机是指用来进行石油与天然气勘探、开发的成套钻井设备。钻盘钻机是成套钻机设备中的基本形式，也称为常规钻机。此外，为适应各种地理环境和地质条件、加快钻井速度、降低钻井成本、提高钻井综合经济效益，近年来世界各国在钻盘钻机的基础上研制了各种类型的具有特殊用途的钻机，如沙漠钻机、丛式井钻机、顶驱钻机、小井眼钻机、连续柔管钻机等特种钻机。现代钻机是一套大型的综合性机组，为了满足油气钻井的要求，整套钻机是由若干系统和设备组成的。1. 钻机介绍1.1 . 钻井工艺对钻机的要求旋转钻井法要求钻井机械设备具备以下三方面基本能力：（1） 旋转钻进的能力：钻井工艺要求钻井机械设备能为钻具提供一定的转矩和转速，并维持一定的钻压。（2） 起下钻的能力：钻井工艺要求钻井机械设备应具有一定的起重能力及起升速度。（3） 清洗井底的能力：钻井工艺要求钻井机械设备应具备清洗井底并携带岩屑的能力，能提供较高的泵压，是钻井液通过钻杆柱中孔，冲击清洗井底、并将岩屑带出井外。1.2 钻机的特点根据钻井工艺要求和钻井场所的特殊性，钻机表现处于一般通用机械不同的特点，概括起来有以下几点：（1）为了完成钻进和起下钻等钻井作业，钻机必须是一套大功率的重型联合机组。（2）钻机作业是不连续。起钻时必须付出很大的能量，而下钻时所产生的能量又不能回收，造成了很大的能量消耗。（3）钻机的工作场所与一般机械不同，钻机工作场所流动性大，设备应易于拆迁。1.3 钻机的组成石油钻机主要由动力机、传动机、工作机及辅助设备组成。一般有八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统），要具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。其主要设备有：井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、水龙头（动力水龙头）及钻井泵（现场习惯上叫钻机八大件）、动力机（柴油机、电动机、燃气轮机）、联动机、固相控制设备、井控设备等、 石油钻机的主要系统：图21 钻机示意图1.3.1 提升系统提升系统主要是由绞车、井架、天车、游动滑车、大钩及钢丝绳等组成。其中天车、游动滑车、钢丝绳组成的系统称为游动系统。提升系统的主要作用是起下钻具、控制钻压、下套管以及处理井下复杂情况和辅助起升重物。 1.3.2 旋转系统旋转系统是由转盘、水龙头（动力水龙头）、井内钻具（井下动力钻具）等组成。其主要作用是带动井内钻具、钻头等旋转，连接起升系统和钻井液循环系统。 1.3.3 钻井液循环系统钻井液循环系统是由钻井泵、地面管汇、立管、水龙带、钻井液配制净化处理设备、井下钻具及钻头喷嘴等组成。其主要作用是冲洗净化井底、携带岩屑、传递动力。 1.3.4 传动系统传动系统是由动力机与工作机之间的各种传动设备（联动机组）和部件组成。其主要作用是将动力传递并合理分配给工作机组。 1.3.5 控制系统控制系统由各种控制设备组成。通常是机械、电、气、液联合控制。机械控制设备有手柄、踏板、操纵杆等；电动控制设备有基本元件、变阻器、继电器、微型控制等；气动（液动）控制设备有气（液）元件、工作缸等。 1.3.6 起升系统起升系统一般由液压缸组成。随着液压缸活塞杆的伸出将井架起升，活塞杆的缩回井架下放。1.3.7 钻机底座底座包括钻台底座和机房底座，用于安装钻井设备，方便钻井设备的转移。钻台底座应能容纳必要的井口装置，必须有足够的高度、面积和刚性。1.3.8 辅助设备成套钻机还必须具有供热设备、辅助发电设备、井口防喷设备、钻树洞设备及辅助起重设备，在寒冷地带钻机还必须配备保温设备。1.4 钻机的类型1.4.1 按钻井方法分为：冲击钻机和旋转钻机。1.4.2 按驱动钻头旋转的动力来源分为：转盘驱动旋转钻机、井底驱动旋转钻机、顶部驱动旋转钻机。1.4.3 按驱动设备类型分为：柴油机驱动钻机、电驱动钻机。电驱动钻机又分为直流电驱动钻机和交流电驱动钻机。1.4.4 按工作机分组分为：统一驱动钻机、单独驱动钻机、分组驱动钻机。1.4.5 按钻井深度分为：浅井钻机（钻井深度不大于1500m），中深井钻机（钻井深度为15003000m），深井钻机（钻井深度为30005000m）,超深井钻机（钻井深度大雨5000m）。2. 本井钻机选型2.1 钻机主要参数2.1.1 钻机型号： 大庆II型钻机主要参数：大庆II型钻机，大钩最大起重量200t；大钩公称起重量130t；最大设计钻井深度（用4或5钻杆）为4000m；绞车提升档数为4正倒；转盘档数：3正倒；转盘转速：300转/分；钻机总功率：300马力；井架高度：41.6m；钢丝绳快绳拉力14.5t；绞车钢丝直径28mm。2.1.2 起升系统： 天 车： TC-200 负荷： 2000kN游 车： YC-200 负荷： 2000kN 大 钩： DG-200 负荷： 2000kN 图22 大钩水龙头： SL-200 负荷： 2000kN 主要性能参数： 天车额定负荷130t，滑轮个数6个，滑轮外径1005mm，滑轮槽底直径为900m，钢丝绳直径为28mm，外形尺寸：232012901670，重量为2241公斤。游车额定负荷130t，滑轮个数5个，滑轮槽底直径900mm，钢丝绳直径28mm，外形尺寸83010602120，重量为2090公斤。大钩额定负荷130t，主钩可容最大直径180mm，副钩口可容最大直径115mm，弹簧行程145mm，弹簧提升力2.4-5.8t，外形尺寸：5608402370，重量1585公斤。水龙头额定负荷130t，最大负荷170t，中心管内径75mm，最高允许转速300转/分，接头螺纹65/8（左），主轴承类型19742，外形尺寸：10306902983，重量为2011公斤。钻机的天车、游车、大钩用钢丝绳把它们连接起来叫做钻机的游动系统，它的功用是减轻钻井作业中绞车的载荷，使其只能负荷十多吨或几十吨重的绞车，通过它的作用，能起升和下放百多吨甚至几百吨的钻具，即可获得很大的经济效益。2.1.3 井架： 型 号： ZJ-41 井架高度： 41.60m 作 用：主要用于安放和悬挂天车、游车及大钩等起升系统以及悬挂和存放钻具。图23 塔式钻机2.1.4 转盘：型号：ZP-520A 负荷： 2000kN 转速范围：最高300r/min参数： 负荷200kN，转速范围最高300rpm，最大功率：350马力，通孔直径：520mm，速度档数：3正+倒，伞齿轮传动比：1：3.22，外形尺寸：22381440705，重量4560t。 图24 钻盘作用： 在转盘钻进过程中及打捞作业时用于旋转钻杆柱；在涡轮钻井时承受钻柱上的反作用力矩；在起下钻杆或套管柱时，悬挂管柱；起钻时，卸钻杆扣。2.1.5 泥浆泵：1号泵型号：SL3NB-1300 功率：956kW 最高压力：34.3MPa2号泵型号：SL3NB-1300 功率：956kW 最高压力：34.3MPa参 数：输入功率：1300马力，最大充数：140冲/分，冲程长度：54mm，齿轮型式：人字齿，齿轮传动比：2.868，最大排量：40.6公斤/秒，最大缸径：170mm，吸入管直径：257mm，排出管直径：100mm，外形尺寸：41502690180 作 用：循环泥浆。 图25 钻井泵2.1.6 柴油机：型号： PZ12V-190 台数： 3台， 总功率： 2646 kW ；参数： 额定功率（1500转/分）1200马力，持久功率（1300转/分）9000马力；作用：为整套钻井设备提供动力。图26 柴油机2.1.7 压风机：型号： 2V6.5/12 台数： 2台 2.1.8 罐类：加重下灰罐： 10m 2个 泥浆储备罐： 40m 3个 淡水储备罐： 40m 2个 2.1.9 固控系统：固控类型： NX32 固控设备： 三级罐式循环系统一套 振动筛： 2台 除砂器 ： 1台 除泥器： 1台 离心机： 2台电动砂泵： 1台 2.1.10 自动灌泥浆装置： 1套 2.1.11 仪器及仪表：钻井参数仪表： 1套 泥浆参数仪表： 1套 2.2 井场布置 图27 井场布置图2.2.1 井场布置原则为了安全合理的施工，使整个钻井工作能够有条不紊的进行，首先必须合理的选择和布置井场。选择和布置井场时，应本着以下原则进行：（1）尽量利用地形，节约土地少占良田。（2）井径应尽量靠近水源，并做好井场污水的排除和处理规划。（3）尽量利用交通条件，修好公路，节约钻井费用。（4）经常边缘距铁路、高压电线及大型设施至少保持50公尺的距离，井场移民至少要在60公尺以外。（5）经常位置应避开山洪及暴雨的冲淹（6）井架基础应座于挖方之上，不能填方。机房也尽量座于挖方上。按上述原则确定好井场位置后，按所定井位的地形条件合理的布置井场。井场布置一定要便于以后钻井工作的进行，并在尽量节约条件的情况下安排得紧凑合理。在实际布置井场时，在地形允许的情况下，一定要按井场布置图布置井场。在地形不允许的情况下，一些不必要的房子可作适当的调整，但对一些较重要的房子和设备一般不能随便迁移，以免影响甚至无法工作。2.2.2 设备安装和技术员的钻前工作设备搬迁要按照先外后里、先大后小的原则进行逐渐拆搬；设备安装，则应本着先里后外、先下后上的原则，按操作规定逐件进行安装，是一个多道工序的综合施工过程。为了顺利地完成这一任务，必须首先做好组织安排工作，既要有明确的分工，又要有密切的配合。这样既有利于检查、确保安装质量，又可提高速度、缩短搬家时间。 在开钻以前，井队工作技术人员优先应做好设备校正工作。根据井井架腿找出转盘中心，由转盘中心校正绞车，有绞车校正联动机构，由联动机构校正泥浆泵。一定要按设备安装规程规定的标准严格进行检查，确保所有机器设备均能做到：平、稳、正、牢、全、通、灵。设备校正完毕后，逐根检查钻具，认真丈量长度，选好配合接头，切实做好开钻前的一系列准备工作，为开钻做好充分的准备。2.2.3 安装质量要求 为了安全顺利的钻井，本社记载设备安装上作如下要求：（1）井架基础施工，按钻前工程标准执行。要求打连篇牢固基础，保证负荷400吨；井架绷绳应用不少于3/4的钢丝绳八道。（2）电路安装要求标准化、规格化，各路照明必须分开，又发电房集中控制。做到布局合理、安全可靠。各类开关电器设备要求有过载保护与防护措施（防雨、防爆、防漏电、接地等）。井队必须保护使用，电路系统由发电工负责维修检查。（3）泥浆高压管线的闸门要固定良好，保证不跳不压。（4）在一开钻前，要对设备进行详细的检查，并对设备进行200at的高压试运转。半小时不松不漏、不跳，保证设备运转平稳，不合要求者立即整改。（5）所有机械设备必须做到平稳、拧紧、润滑、清洁、运转正常、性能良好，各种仪表必须灵敏好用。（6）油气水管线不刺、不漏，各闸门开关灵活好用。第三章 钻井液设计洗井是钻井过程中的重要环节。钻井液是指钻井时用来清洗井底并把岩屑携带到地面上、维持钻井操作正常进行的流体。钻井液被喻为钻井的血液，没有钻井液，钻井就不能进行。钻井液与钻井速度和钻井成本密切相关，钻井液的性能是关系到钻井成败的重要因素之一。本章对钻井液的相关内容做一简单设计。1. 钻井液概况 1.1 钻井液功用 （1）从井底清除岩屑。经钻头破碎下来的岩石碎屑必须及时的清除，以利于提高钻速和减少井下事故的发生。（2）冷却和润滑钻头及钻柱。钻井液中加有各种类型的添加剂，尤其是润滑剂类，钻井液具有良好的润滑性能，有利于减少扭矩、延长钻头寿命、降低泵压、提高泵速。 （3）造壁功能。性能良好的钻井液在井壁上形成一层比地层渗透率低得多的滤饼，一方面巩固井壁，防止井壁坍塌，同时组织滤液进入地层。（4）控制地层压力。地层压力的合理控制，取决于钻井液的密度，一般情况下钻井液柱的压力稍大于地层压力。（5）循环停止是悬浮钻屑和加重材料，防止下沉。性能良好的钻井液在循环停止时都具有切力，具有悬浮钻屑和加重材料的能力。（6）从所钻地曾获得地层资料。由此可以判断所钻地层是否含有油气资源。 （7）传递水力功率。钻井液是将有用的水力功率从地面传递到钻头及井底动力钻具的媒介。1.2 钻井液的组成和分类钻井液是多种多样的，但最一般的有油基泥浆和水基泥浆两种。1.2.1 水基泥浆： （1）淡水泥浆：NaCl1%，Ca120毫克/升（2）钙处理泥浆：Ca120毫克/升（3）盐水泥浆：NaCl1%（4）铬腐殖酸泥浆（5）不分散低固相泥浆，固相含量4%（6）生物聚合物泥浆（7）混油泥浆：水基泥浆中含3%4%的乳化油类（8）甲基泥浆：KCl6%1.2.2 油基泥浆主要可分：油基泥浆和油阻水乳化泥浆在上述泥浆中，不分散低固相泥浆在现场中使用最为广泛，不分散低固相泥浆是通过使用高分子化学絮凝剂，而不使用粘土水化分散的分散剂，采用泥浆固相控制工艺而实现了具有不分散和低固相这样两个特点的泥浆体系，其性能指标为：（1） 泥浆固相含量4%,比重1.031.07（2） 固相中岩屑和搬土体积比值（简写为D/B）应为2:1，搬土含量为1.5%2.0%为宜。（3） 屈服值与塑性粘度之比应在1.0左右，现场一般为0.71.0。（4）屈服值=1.529毫克/厘米为宜，PH值控制在78.5之间为好。总之，本分散低固相泥浆要取得提高钻井速度，有效地携带岩屑，保证井壁稳定和保证井下安全的效果，必须具备不分散低固相剪切稀释和良好的流变性等四方面的性质。1.3 常用钻井液处理剂泥浆要充分发挥它在钻井工程中的作用，必须具有合适的物理化学性能。而这些性能的调节和控制必须经过化学处理剂来控制泥浆的物理化学性质和物理状态。因此化学处理剂对于泥浆性能的优劣起着非常重要的作用。 目前常用的处理剂有：1.3.1 烧碱（NaOH）：容易吸收空气中的水分和二氧化碳，生成碳酸钠。因此，在存放时注意防潮加盖，配水溶液时注意搅拌，否则易在缸底结晶，其功用有：调整和控制PH；促进粘土水化分散，使钙粘土变成钠粘土；与单宁酸、栲胶等配成溶液作泥浆稀释剂和降失水剂；在该处理泥浆中通过同粒子效应控制钙离子浓度；单独使用可提高泥浆粘度切力。1.3.2 纯碱（NaCO3）：在空气中易结成硬块存放时要注意防潮。过量的纯碱将产生反作用，因此，其加量要经过造浆试验确定，其功用有：促进粘土的水化和分散；沉淀钙离子及处理钙侵；适量的纯碱也可使泥浆的失水下降，粘度、切力增大。1.3.3 聚丙烯酰胺（PAM）：其水解物为：PHPPAM是一种有机高分子聚合物，其水解性很好。PAM与PHP系列产品在泥浆中的功用：絮凝作用：水解度为30%的PHP絮凝效果最好；增稠作用：水解度在80%增稠效果最好。加入浓度应低于或超过最佳絮凝粘度，加量越多粘度越高；润滑作用：PHP分子吸引在粘土颗粒及金属表面形成高分子化合物，吸附在颗粒表面减少摩擦阻力；堵漏作用：PAM、PHP在某些高价金属离子作用下，形成交联的体型高分子化合物，可堵塞地层中的空隙；降失水作用：PHP水解度高达一定程度，则由絮凝剂变为降失水剂；剪切稀释效应：PHP具有剪切稀释性，可有效地携带岩屑。另外，近几年来，胜利油田常用泥浆处理剂还有聚丙烯腈、PAN、HPAN。1.3.4 水解聚丙烯腈铵盐代号为NH4-HPAN，分子量为211万，聚合度235376，水解度60%左右。它是腈纶废丝在高温高压及引发剂下进行水解反应而成的。用作防塌降失水剂，是不分散钻井液的良好处理剂，抑制能力强，不提粘、耐高温，使用时泥浆碱度不宜过高。1.3.5 重晶石粉其为一种以硫酸钡为主要成分的天然矿石，经过机器加工而成，细度适宜的粉末状产品。常见有白色、浅黄色或棕黄色。分子量为234.7，有微毒性，不溶于水、有机溶剂、酸或碱的溶液。只少量溶于浓硫酸而生成硫酸氢钡。其莫氏硬度为2.53.5，磨损性较小，密度较高。缺点是不易酸化，对产层有影响。它是目前用量最大的一种钻井液加重材料。其主要用途是：用作水基及油基钻井液的加重剂，可使其密度达到2.0以上，可作重晶石封堵剂，封堵喷、漏同时发生的井内漏层；用于高压层固井用的水泥浆加重剂。1.36 膨润土膨润土统称搬土，主要以蒙脱石为主。钠土水化能力强，造浆率较高，较适合钻井液使用。天然土矿必须经过机械加工成粒度大小适宜的粉末后才好用。它具有白、灰、灰黄及紫红等颜色，易吸潮而结块，故一般宜用聚丙烯薄膜袋为内层，而以聚丙烯编织袋为外层包装。钠膨润土有以下几种用途：（1）用作配浆材料；（2）用来降低钻井液的滤失量；（3）用来提高钻井液的粘切力；（4）用作封堵剂的组分。膨润土在入井前或进库前必须经过严格检验，不合质量标准的严禁入井。因膨润土质量好坏不但影响所配钻井液性能，而且与所配钻井液接触化学处理剂的能力有很大关系。1.3.7 磺化酚醛树脂代号为SMP，分子量10000左右。它是由苯酚与磺化基进行磺甲基化反应而缩合成的。主要用作抗高温（200220摄氏度）、抗盐（型可抗13%氯化钠），抗钙离子达2000ppm的降滤失剂，PH值使用范围为811，并有降低泥饼摩阻，减少泥饼渗透性的效能。适用于超深井段。1.4 钻井液固相控制1.4.1 钻井液固相控制方法常用的钻井液固相控制方法有以下四种：（1）大池子沉淀法 利用固相与液相的密度差，在重力作用下钻屑从钻井液中沉淀下来，从而分离。（2）清水稀释法 当钻井液粘度切力较高时，可加清水稀释。为保证原来钻井液的性能不变，必须加入适当数量的处理剂。（3）替换部分钻井液 用清水或固相含量低的钻井液替换出一定体积的固相含量高的钻井液，从而达到降低钻井液固相含量的目的。（4）利用机械设备清除固相 常用的钻井液固相分离的设备有振动筛、旋流分离器和离心机三大类。1.4.2 钻井液固相控制设备常用的钻井液固相分离的设备有振动筛、旋流分离器和离心机三大类。（1）振动筛 一般振动筛使用40目或更粗的筛布，振动筛主要清除0.5mm以上的岩屑和砂粒（2）旋流分离器 按被分离颗粒大小的不同，旋流分离器可分为：旋流除砂器：分离固相颗粒直径一般在74mm以上。旋流除泥器：分离1074mm的固相颗粒。微型旋流分离器：分离510mm的固相颗粒，可从钻井液中分离出膨润土。 1.5 钻井液循环系统 泥浆净化系统由3至7个模块化组合罐体组成；净化罐罐底采用新型锥底结构，边缘处采用泥浆搅拌系统不易沉砂；整个循环系统的罐与罐之间、仓与仓之间即能隔开，又能联通，以满足钻井作业的需要，其中吸入管汇的底部阀开启灵活，关闭后密封可靠。整个循环系统配置5级净化设备，配套设备中的振动筛，除砂除泥清洁器，真空除气器和搅拌器等，新型石油钻井泥浆净化系统的使用，减少了泥浆排放，具有明显的环境保护作用。 图31 钻井液循环系统图2 本井钻井液设计2.1 基本数据表31 基本数据表井身结构地面循环量（m3）井眼容积（m3）补充量（m3）总需要量（m3）新需要量（m3）钻头尺寸（mm）钻深（m）套管尺寸（mm）下深（m）-f346.1201.00f273.1200.00802245148148f 31441.831438.838077126283334复杂情况提示1馆陶组以上地层疏松，防坍塌卡钻和井漏2通过不整合面、断层面附近及疏松砂岩层注意防漏3在开泵和起下钻中，要平稳操作，防止压力激动引起井漏、井壁坍塌、卡钻等复杂情况4起钻灌好钻井液，防止抽喷或井下其他复杂情况发生2.2 钻井液体系2.2.1 各层次钻井液体系表32 各层次钻井液体系井段（m）钻井液体系0201预水化膨润土浆2012200抑制性聚合物钻井液22002720聚合物润滑防坍塌钻井液2.2.2 钻井液性能设计表表33 钻井液性能项目性能指标 井段（m）020120112001200220022002720密度 g/cm1.051.101.051.101.101.151.151.26马氏漏斗粘度 s30-4028-3535-4540-55API失水 ml-1585API泥饼 -1.51.00.5静切力 Pa-0.5-1/1-21-2/2-42-3/3-5PH -7-88-98-9含砂量 % -0.50.50.3总含量 %-81012摩擦系数-0.50.5注：设计密度依据了地质设计书提供的邻井完钻密度和对钻井液性能使用原则要求，钻井应根据井下实际压力变化情况及时调整密度，确保安全钻井。2.2.3 钻井液密度变化曲线1500135010509007506003000.000.501.001.502.00泥浆密度（g/cm3）1504501200井深m密度下限；密度上限。图32 钻井液密度(未上传)2.2.4 钻井液基本配方表34 钻井液基本配方序号材料名称及代号加量kg/m3备注0-201m201-2200m2200-2720m1纯碱3-5-2高温降粘降失水剂-20252025-3固体乳化剂-12-4聚丙烯酰胺干粉-1-31-3-5抗盐抗高温失水剂-10-15-6膨润土40-60-7青石粉-8烧碱-3-53-5-9水解聚丙烯腈胺盐-5-105-10-10阳离子乳化沥青-20-20-11原油50-8012重晶石13羧甲基纤维素钠盐1-32.2.5 固控要求：（1）大循环池容积不低于120m。（2）用稀浓度聚胺溶液絮凝粘土。（3）使用四级净化系统，振动筛2台，除砂器1台，除泥器、离心机各1台。（4）固控设备使用率：振动筛100%，除砂器90%，除泥器80%。（5）定期清除循环罐的沉砂。（6）泥浆泵上水良好，达到个井段设计要求。（7）使用好六速旋转粘度计，使泥浆性能达到设计要求，提高泥浆的携屑能2.2.6 井队钻井液测试仪器配备要求：按科学打开发井规定，现场应配备以下表为基础的测试设备，以利于及时检测钻井液性能和现场维护处理实验的开展。测试仪器送井前必须进行标定，所使用仪器要经常校准，以保证所测数据的准确性。表36 钻井液测试仪器最低配套表名称数量名称数量钻井液密度计2MBT测量仪装置1马氏漏斗粘度计2秒表2六速旋转粘度计2闹钟1API中压失水计1电动搅拌机2固相含量测定仪1电炉2PH计（或纸）2定时钟1滚子加热炉11000ml浆杯10泥饼摩阻仪1滤液分析测试仪1套含砂量测定仪2-2.27 钻井液资料录取要求：(1)每次开钻前，钻井液性能必须调节到设计要求范围之内。(2)自地面至井底，每半个小时测一次钻井液的密度、粘度；发现油气水侵或在主要目的层井段见钻时加快时，要连续测量密度、粘度，水侵时加测失水量。钻遇油气水显示，每次下钻循环时（包括下钻中途循环），要求每10min测一次密度、粘度，记录后效反应。(3)正常钻进时每8h测量一次API全效性能（包括Cl、Ca、Mg分析），见油气水显示时，每个循环周测量一次全套性能。钻井液见水侵时加密测量。(4)固相含量、泥饼摩擦系数每只钻头测量一次。(5)滤液分析满足地质录井要求。(6)所有测试数据要求填入班报表,性能测试应满足地质录井要求。(7)钻井液处理前必须进行小型试验。(8)所使用的钻井液处理剂送井前必须进行质检，质检不合格的产品不准进入井，所有处理剂荧光级别必须4级。(9)每只钻头进行钻井液工作总结。(10)其他按有关行业标准执行。2.2 .8 钻井液材料消耗情况表37 钻井液材料消耗预算序号材料名称及代号数量（t）合计（t）0-201m201-2200m2200-2700m1纯碱0.5-500.52高温降粘降水失水剂-2463固体乳化剂-0.60.64聚合物降失水剂-1235聚丙烯酰胺干粉PAM-0.70.71