石油钻井液技术-5[1]

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1、内部资料注意保管石油钻井液技术及上下游合作重点中国石油化工股份有限公司科技开发部二零零九年十一月12前言为了促进中石化科学技术的进步，发挥上下游专业的技术优势，紧密中石化内部的技术合作，科技开发部针对钻井液技术领域，将集中组织上下游的科研力量，在高性能钻井液处理剂方面开展联合技术攻关，推进钻井技术的发展。本材料基于上述指导思想编写，难免有不妥之处，敬请批评指正。12目录一、钻井液技术背景11.钻井液的用途12.钻井对钻井液性能的基本要求23.钻井液常用材料及作用3二、国内外钻井液技术的发展现状及差距61.国内钻

2、井液技术发展现状62.国外钻井液技术发展现状83.国内外钻井液技术差距8三、中石化钻井液技术发展方向9四、上下游技术合作重点1112一、钻井液技术背景钻井液（DrillingFluids）是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称，俗称钻井泥浆（DrillingMuds）或泥浆（Muds）。钻井液的循环是通过泥浆泵来维持的。从泥浆泵排出的高压钻井液，经钻柱到达钻头，从钻头上的喷嘴喷出，以清洗井底、冷却钻头、携带岩屑。然后再沿钻柱与井壁（或套管）形成的环形空间向上流动，到达地面后，经固控设

3、备清除岩屑后返回泥浆池，最后进入泥浆泵循环再用。1.钻井液的用途1.1携带和悬浮钻屑钻井液首要和最基本的功用，就是通过其本身的循环，将井底被钻头破碎的岩屑携带至地面，以保持井眼清洁，使起下钻畅通无阻，并保证钻头在井底始终接触和破碎新地层，避免重复切削，保持安全、快速钻进，同时被带至地面的岩屑是地质人员研究的重要资料。在接单根、起下钻或因故停止循环时，钻井液将井内的钻屑悬浮在钻井液中，使钻屑不会很快下沉，防止沉砂卡钻等情况的发生。1.2稳定井壁及控制地层压力井壁稳定、井眼规则是实现安全、优质、快速钻井的基本条件。

4、性能良好的钻井液应能借助液相的滤失作用，在井壁上形成一层薄而韧的泥饼(就像在井壁上刷了一层漆)，以稳固已钻开的地层并阻止液相侵入地层，减弱泥页岩水化膨胀和分散程度。与此同时，在钻进过程中需要通过不断调节钻井液密度，使井眼内钻井液的液柱压力能够平衡地层压力，从而防止井塌和井喷等井下复杂情况的发生。1.3冷却和润滑钻头、钻具在钻进中钻头一直在旋转破碎岩层，产生很多热量，同时钻具也不断地与井壁摩擦而产生热量。正是通过钻井液不断地循环作用，将这些热量及时吸收，然后带到地面释放到大气中，从而起到了冷却钻头、钻具，延长其使

5、用寿命的作用。由于钻井液的存在，使钻头和钻具均在液体内旋转，因此在很大程度上降低了摩擦阻力。1.4传递水动力钻井液在钻头喷嘴处以极高的流速冲击井底，从而提高钻井速度和破岩效率。在使用动力钻具钻进时，钻井液在钻杆内以较高流速流过，使动力钻具旋转并带动钻头破碎岩石。121.5获取地下信息通过岩屑、钻井液携带的气体成分和钻井液性能的变化获得井下各种信息，为钻井施工和及时发现油气层提供资料依据。2.钻井对钻井液性能的基本要求2.1钻井液密度（常用单位：g/cm3）钻井液密度是确保安全、快速钻井和保护油气层的一个十分重要

6、的参数，对钻井的主要影响是平衡地层及油、气、水层压力，防止井喷，保护和巩固井壁。钻井对钻井液密度的基本要求是“压而不死，活而不喷”，即密度大，但不能把油气层压死；密度小，但不能发生井喷。2.2钻井液粘度（常用单位：mPa·s）在钻进过程中，粘度升高，钻速降低。粘度升高会增加流动阻力与功率消耗，泵功率一定的情况下，排量就会降低。另外，高粘度的钻井液在井底岩石表面形成一个粘性垫子，缓和了钻头牙齿对井底岩石的冲击切削作用。但粘度高有利于钻井液携带岩屑，保持井底清洁。所以，钻井液粘度既不能太高，也不能太低，应根据钻井速

7、度、设备功率及所钻地层的特点确定合适的钻井液粘度。2.3钻井液切力（常用单位：Pa）钻井液具有切力，有利于携带和悬浮岩屑、重晶石等，不会因停泵而发生沉砂卡钻，也不至于因重晶石沉淀而难于加重。若切力太大，则清除砂粒和钻屑困难，泥饼质量也差，易引起缩径、井漏、卡钻等事故。若切力太小，则携带和悬浮岩屑能力降低，停泵易造成沉砂，下钻不到底甚至沉砂卡钻。所以，钻井液切力太大或太小都对钻井不利，必须根据实际情况选择适当的切力。2.4钻井液的滤失性能滤失性能包括滤失量和滤饼质量。滤失是指在压差作用下，钻井液中的部分液体向井壁

8、岩石的裂隙或孔隙中渗透，滤失的多少就是滤失量，常用单位：mL。滤饼以厚度来衡量，单位：mm。钻井液滤失量过大，滤饼厚而疏松，会引起一系列问题。但是，滤失量也不是越小越好。因为一方面瞬时滤失量大可增加钻井速度，有利于钻头破碎岩石，提高机械效率，延长钻头使用寿命；另一方面，过分降低滤失量会消耗大量处理剂，增加成本。12滤饼质量高，具有润滑作用，有利于防止粘附卡钻、井壁稳定、防止地层坍塌与剥