常用钻井液配方

1、常用钻井液配方常用钻井液配方中原石油工程板块员工学习课件中原石油工程板块员工学习课件钻井液工（技师）钻井液工（技师）中原中原石油勘探局钻井三公司石油勘探局钻井三公司开发人：刘开发人：刘俊俊章章目目 录录一、不分散聚合物体系一、不分散聚合物体系二、分散型聚合物体系二、分散型聚合物体系聚合物磺化体系聚合物磺化体系三、钾基（抑制性）钻井液体系三、钾基（抑制性）钻井液体系常用钻井液配方常用钻井液配方一、不分散聚合物体系一、不分散聚合物体系 不分散聚合物钻井液体系指的是经过不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物处理的水基钻井液。常用的不分

2、散聚合物处理的水基钻井液。常用的不分散聚合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合离子性聚合物体系、阳离子聚体系、复合离子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。合物体系。1. 不分散聚合物体系特点不分散聚合物体系特点 （1）具有很强的抑制性。通过使用足）具有很强的抑制性。通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现量额高分子聚合物作为絮凝包被剂，实现强包被强包被“被包被包”钻屑，在钻屑表面形成一层钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面钻屑基本保持原状而不分散，以

3、立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。高钻速。 （2）具有较强的悬砂、携砂功能。通）具有较强的悬砂、携砂功能。通过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成过控制适当的般土，使聚合物钻井液形成较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。满足井眼净化需求。 （3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低滤饼渗透率，能偶获得良好的滤饼等降低滤饼渗透率，能偶获得良好的滤饼质量。质量。 （4）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水）该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小，环空粘度打，有利

4、于喷射钻井、优化眼粘度小，环空粘度打，有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。钻井钻头水马力的充分发挥，从而提高机械钻速。 （5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井力钻井 （6）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液）抑制性强，且粘土微粒含量较低，滤液对底层所含粘土矿物有抑对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。2.配方配方3.技术关键技术关键 1）加大包被剂用量）加大包被剂用量(17 1/2 井眼平井眼平均约均约3.5千克千克/米，米，12 1/4 井眼约井眼约3.0 kg/m

5、),并采用并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，能，突然强包被， 抑制钻屑钻分散，防止抑制钻屑钻分散，防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。流式补充到井浆中。 2）控制适当的般土含量以获得良好的）控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能（流变性集携砂、悬砂功能（MBT最佳范最佳范 围围为为3045克克/升）。般土含量的控制以淡水升）。般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。浆中。 3）磺化沥青（）磺化沥青（2%）和超细碳酸钙

6、）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的滤饼）改善和提供聚合物钻井液的滤饼 质质量。量。 4）使用足量的润滑剂）使用足量的润滑剂RH-3(0.5%0.8%)及防泥包剂及防泥包剂RH-4（0.3%0.5%），），降低磨阻，防止钻头泥包。降低磨阻，防止钻头泥包。 5）使用适量的）使用适量的HPAN、双聚铵盐等中、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大小分子聚合物与高分子聚合物匹配（大/ 小小分子聚合物的分子聚合物的 最佳比例最佳比例2.53:1）,降低滤降低滤失，有利于形成优质滤饼。失，有利于形成优质滤饼。 6）不使用降粘剂。）不使用降粘剂。4.推荐性能推荐性能5.使用环境使用环境

7、主要用于解决遇巨厚地址年代较晚的主要用于解决遇巨厚地址年代较晚的第三系强胶性泥岩地层（粘土矿物以伊利第三系强胶性泥岩地层（粘土矿物以伊利石为主，其次为绿泥石和高岭石及少量伊石为主，其次为绿泥石和高岭石及少量伊利石、蒙脱石混层利石、蒙脱石混层2000以上的地层）时所以上的地层）时所遇到的井眼缩小导致起下钻阻卡严重等复遇到的井眼缩小导致起下钻阻卡严重等复杂问题。杂问题。二、分散型聚合物体系二、分散型聚合物体系聚合物磺化体系聚合物磺化体系 聚合物磺化钻井液指的是以磺化处理聚合物磺化钻井液指的是以磺化处理剂及少量聚合物作为主要处理剂配制成而剂及少量聚合物作为主要处理剂配制成而成的水基钻井液。成的水基钻

8、井液。1.体系特点体系特点 1）具有良好的高温稳定性，抗温可高）具有良好的高温稳定性，抗温可高达达180以上，适用于深井段、超深井以上，适用于深井段、超深井 段钻段钻井。井。 2）使用磺化沥青类页岩抑制剂稳定硬）使用磺化沥青类页岩抑制剂稳定硬脆性泥岩、少量高分子聚合物稳定伊脆性泥岩、少量高分子聚合物稳定伊/ 蒙混蒙混层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。故具层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。故具有一定防塌能力。有一定防塌能力。 3）在进入产层前通过使用磺化沥青及）在进入产层前通过使用磺化沥青及超细碳酸钙运用屏蔽暂堵保护油层技超细碳酸钙运用屏蔽暂堵保护油层技 术进术进行改造后，具有良好的保护诸层功能。行

9、改造后，具有良好的保护诸层功能。 4）可容纳较多的固相，适合配置高密）可容纳较多的固相，适合配置高密度的钻井液密度可高达度的钻井液密度可高达2.0克克/厘米厘米3 。 5）含有大量的分散剂，故亚微米固相）含有大量的分散剂，故亚微米固相颗粒含量可达颗粒含量可达70%以上，对机械钻速有以上，对机械钻速有 一一定的影响。定的影响。 6）可形成较致密的高质量滤饼，护壁）可形成较致密的高质量滤饼，护壁能力强。能力强。2.配方配方3.技术关键技术关键 1）使用少量高分子聚合物）使用少量高分子聚合物KPAM(或或PMNK、80A51、SP-2、FA-367等等)作为抑作为抑制剂，增强体系的抑制性，抑制泥页岩

10、层制剂，增强体系的抑制性，抑制泥页岩层层理裂缝水化分散。层理裂缝水化分散。 2）使用磺化沥青）使用磺化沥青FT-1填充、封堵、涂填充、封堵、涂敷层理面及微裂缝，巩固井壁，抑制敷层理面及微裂缝，巩固井壁，抑制 泥页泥页岩水化分散。岩水化分散。 3）使用）使用SPNH、SMP抗高温降滤失，抗高温降滤失，同时以获得良好的高温稳定性。同时以获得良好的高温稳定性。 4）使用）使用SMT或者或者FCLS控制流变性。控制流变性。 5）使用超细碳酸钙与磺化沥青中大量）使用超细碳酸钙与磺化沥青中大量的可变形粒子一起遵循三分之一架桥的可变形粒子一起遵循三分之一架桥 原理原理降低滤饼渗透率，提高滤饼质量，减少滤降低

11、滤饼渗透率，提高滤饼质量，减少滤液侵入地层，从而起到在泥岩井段防塌，液侵入地层，从而起到在泥岩井段防塌，在砂岩井段防止压差卡钻和保护油气层的在砂岩井段防止压差卡钻和保护油气层的作用。作用。 6）控制）控制pH值值1011,以利于分散以利于分散剂充分发挥其效能。剂充分发挥其效能。 7）控制适当的般土含量，以保证）控制适当的般土含量，以保证获得良好的流型和造壁型。获得良好的流型和造壁型。4.推荐性能推荐性能 5.使用环境使用环境 1)可用于超过可用于超过4000米的深井；井底温度米的深井；井底温度达达160200； 2)适用于各种密度的加重钻井液（最高适用于各种密度的加重钻井液（最高密度达密度达2

12、.00克克/厘米厘米3）。）。 3)异常压力地层。异常压力地层。 4)不宜用于钻纯膏岩层。不宜用于钻纯膏岩层。三、钾基（抑制性）钻井液体系三、钾基（抑制性）钻井液体系 该体系是以聚合物的钾、铵盐及氧化该体系是以聚合物的钾、铵盐及氧化钾为主处理机配制而成的防塌钻井液。它钾为主处理机配制而成的防塌钻井液。它主要是用来对付含有水敏性粘土矿物的易主要是用来对付含有水敏性粘土矿物的易坍塌地层。坍塌地层。 1. 体系特点体系特点 （1）对水敏性泥岩、页岩具有较好的防）对水敏性泥岩、页岩具有较好的防塌效果；塌效果； （2）抑制泥页岩造浆能力比较强）抑制泥页岩造浆能力比较强 （3）对储层中的粘土矿物具有稳）对

13、储层中的粘土矿物具有稳定作用；定作用； （4）分散型钾基钻井液有较高的）分散型钾基钻井液有较高的固相容限度。固相容限度。2.配方配方3.技术关键技术关键 （1）滤液中）滤液中K+浓度应不低于浓度应不低于500毫克毫克/升，才升，才能发挥应有的防塌作用；能发挥应有的防塌作用； （2）使用高分子聚合物）使用高分子聚合物KPAM抑制泥页岩分抑制泥页岩分散；散； （3）使用的降滤失剂最好也是各种小分子亮）使用的降滤失剂最好也是各种小分子亮的聚合物钾、铵盐，如的聚合物钾、铵盐，如 K-HPAN、NH4-HPAN、KHAM，这样既可达到降滤失量及降粘切的目的，这样既可达到降滤失量及降粘切的目的，而且可增强

14、防塌能力。而且可增强防塌能力。 （4）由于过多的）由于过多的OH-可以分散剥落页岩，可以分散剥落页岩，影响防塌效果，故应维持影响防塌效果，故应维持pH 值在值在810之之间。间。 （5）应控制较低的）应控制较低的API滤失量（滤失量（5毫毫升），尤其升），尤其HTHP滤失量不能超过滤失量不能超过 15毫升。毫升。 （6）应控制好交流性，降低激动压力，）应控制好交流性，降低激动压力，增加携岩能力，以便维持较低的反速，避增加携岩能力，以便维持较低的反速，避免冲刷地层过剧而引起易塌地层剥落。免冲刷地层过剧而引起易塌地层剥落。4.推荐性能推荐性能 5.使用环境使用环境 （1）主要用于水敏性强的易塌页岩

15、层。）主要用于水敏性强的易塌页岩层。 （2）适应温度）适应温度:不分散型不分散型150；分散型；分散型可达到可达到180左右。故前者左右。故前者 用于钻用于钻35004000米深井用，而后者可用于钻米深井用，而后者可用于钻6000米深米深井。井。 （3）不分散型较适用于正常压力地层；）不分散型较适用于正常压力地层；分散型可配较高的密度而用分散型可配较高的密度而用 于异常压力地于异常压力地区。区。 （4）对硬脆性微裂缝页岩的防坍塌效果）对硬脆性微裂缝页岩的防坍塌效果不够理想，应辅助沥青类处不够理想，应辅助沥青类处 理剂才能取得理剂才能取得满意效果。满意效果。 （5）可使用语造浆较强的粘土及软泥岩

16、）可使用语造浆较强的粘土及软泥岩层地层，能获得较低的固相层地层，能获得较低的固相 含量，较小的含量，较小的钻井液密度，有利于提供钻速。钻井液密度，有利于提供钻速。 （6）该体系主要用于钻那些不允许使用）该体系主要用于钻那些不允许使用沥青类防塌剂的易坍塌泥页岩地层。沥青类防塌剂的易坍塌泥页岩地层。钻井液性能钻井液性能1、剪切稀释性：、剪切稀释性： 表观粘度随剪切速率增大而降低的特表观粘度随剪切速率增大而降低的特性。性。原因是，环形空间：原因是，环形空间：低，低， a大，有利于携大，有利于携带钻屑；钻头水眼：带钻屑；钻头水眼： 大，大， a小，有利于小，有利于水力破岩水力破岩 。2、清水应用领域：

17、、清水应用领域： 在稳定性很好且不漏失的岩石中钻进，不用在稳定性很好且不漏失的岩石中钻进，不用钻井液而用清水作为钻井液；钻井液而用清水作为钻井液； 在一些漏失严重地层中，当地表水源非常丰在一些漏失严重地层中，当地表水源非常丰富时，用清水顶漏钻进，这对用其它钻井液来说富时，用清水顶漏钻进，这对用其它钻井液来说是不可能的；是不可能的； 在一些富含粘土的地层中钻井，清水水化井在一些富含粘土的地层中钻井，清水水化井壁地层而形成自然造浆，若井深不大，钻井期间壁地层而形成自然造浆，若井深不大，钻井期间不会明显垮孔，则用清水自然造浆是最为经济有不会明显垮孔，则用清水自然造浆是最为经济有效的措施。效的措施。

18、3、化学溶液钻井液是无粘土钻井液的主体类、化学溶液钻井液是无粘土钻井液的主体类型，它是由无机盐和不同种类的聚型，它是由无机盐和不同种类的聚合物组合而成，化学溶液具有一定的流变特性和合物组合而成，化学溶液具有一定的流变特性和降滤失特性。降滤失特性。无机盐起的作用是：无机盐起的作用是： 与有机聚合物进行适度交联，以提高溶液的与有机聚合物进行适度交联，以提高溶液的粘度，降低溶液的滤失量；粘度，降低溶液的滤失量； 调节溶液的矿化度，以平衡地层的化学活度，调节溶液的矿化度，以平衡地层的化学活度，抑制地层的膨胀分散或破碎坍塌；抑制地层的膨胀分散或破碎坍塌； 调节溶液的调节溶液的pH值。值。聚合物起的作用是

19、：聚合物起的作用是： 增粘或增稠。聚合物的分子量愈大，增粘或增稠。聚合物的分子量愈大，则溶液的粘度愈高。则溶液的粘度愈高。 降滤失。聚合物通过与无机盐的适度降滤失。聚合物通过与无机盐的适度交联可降低溶液的滤失量。交联可降低溶液的滤失量。 为降滤失常加入中小分子的聚合物，如为降滤失常加入中小分子的聚合物，如CMC，HPAN等。等。 絮凝作用。聚合物如聚丙烯酰胺等对絮凝作用。聚合物如聚丙烯酰胺等对混进溶液的岩屑有较好的絮凝作用，使溶混进溶液的岩屑有较好的絮凝作用，使溶液在使用过程中能维持无固相或尽量低的液在使用过程中能维持无固相或尽量低的固相含量。固相含量。 防塌作用。聚合物与无机盐一起，通防塌作用。聚合物与无机盐一起，通过多点吸附架桥，化学活度平衡等在孔壁过多点吸附架桥，化学活度平衡等在孔壁上成膜而对孔壁起抑制防塌作用。上成膜而对孔壁起抑制防塌作用。 润滑作用。聚合物如润滑作用。聚合物如LG植物胶都有一定的润植物胶都有一定的润滑及减阻作用，为提高溶