《钻井液化学》PPT课件

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1、第二章钻井液化学钻井液是指在旋转钻井工程中用作洗井的流体的总称，原称泥浆。是由不同液体、固体以及化学处理剂混合而成的多相分散体系（包括悬浮体、胶体、真溶液）。钻井液化学主要研究钻井液的组成、性能、及其控制与调整，目的在于实现优质、快速、安全、经济地钻井。钻井液通过钻杆与地层或钻杆与套管之间的环形空间循环上返至地面，钻井液性能的好坏直接关系到钻井的成败，人们常以钻井液是钻井的血液来比喻其重要性。充分显示了泥浆在钻井工作中的重要性。第一节钻井液的功能与组成一、钻井液的功能1、携带和悬浮钻屑泥浆的一个基本功用，就是要把钻头破

2、碎的岩屑从井底带出井眼。当接钻杆换钻头或临时停止循环时，泥浆又把井眼内的钻屑悬浮住，不致很快下沉，防止沉砂卡钻的危险。2、稳定井壁井壁稳定、井眼规则是优质快速钻井的基础条件，也是泥浆措施的基本立足点。泥浆的组成必须对钻遇的泥页岩的水化膨胀和分散具有较强的抑制作用。同时，泥浆的滤失性能应有利于在井壁上形成薄而韧、摩擦系数小的泥饼。3、冷却和冲洗钻头、润滑钻头钻井过程中，钻头、钻柱与地层摩擦产生大量的热，但地层的温度比钻井液高，因而这些热量很难被地层散发掉，必须用循环的钻井液带至地面散发掉，从而起到冷却钻头和钻杆的作用。钻

3、井液中加有各种润滑剂或原油，能对钻柱有一定程度的润滑作用，从而降低钻柱扭矩，延长钻头寿命。4、平衡地层压力调节钻井液密度建立与地层压力相适应的液柱压力，防止发生井喷、井长、井漏的井下复杂问题。5、冲洗井底钻井液可在钻头水眼处形成高速的液流，喷向井底。高速喷出的钻井液可将由于钻井液压力与地层压力差而被压持在井底的岩屑冲起，起冲洗井底的作用。5、冲洗井底钻井液可在钻头水眼处形成高速的液流，喷向井底。高速喷出的钻井液可将由于钻井液压力与地层压力差而被压持在井底的岩屑冲起，起冲洗井底的作用。6、悬浮岩屑和固体密度调整材料钻井液

4、悬浮岩屑和固体密度调整材料的能力，可使钻井液停止循环后易于再启动。7、获取地层信息通过钻井液携带出的岩屑，可以获取许多地层信息，如油气显示、地层物性等。8、传递功率钻井液可通过它在钻头水眼处形成的高压射流，将钻井液泵的功率传至井底，提高钻头的破岩能力，加快钻井速度。若用涡轮钻具钻井，钻井液还可在高速流经涡轮叶片时将钻井液泵的功率传递给涡轮，带动钻头，破碎岩石。二、钻井液的组成和分类1.钻井液的组成钻井液是由不同的固体（如：粘土）、液体（如：水、油）与化学处理剂（如：丹宁）混合而成的多相分散体系-胶体悬浮体。即由分散介质

5、、分散相和钻井液处理剂组成。2、钻井液的分类目前使用的钻井液有两种基本类型：水基钻井液连续相是水，水可以是淡水、海水、硬水、软水等，内相包括固体、液体和气体。活性固体受化学剂处理以后可以控制钻井液的性质。油基钻井液连续相是油，内相是水，水含量5~50%，含水10%以上的称为油包水乳化泥浆，低于10%的称为油基泥浆。（1）油包水泥浆以柴油或原油作分散介质，水及有机膨润土或其它的亲油粉末物质作分散相，加乳化剂等处理剂配制而成。特点：热稳定性高，有较好的防塌、润滑效果，对油气层的损害小，常用于超深井的高温地段，钻进易塌地段。

6、（2）油基泥浆由柴油或原油和氧化沥青或有机膨润土及有关处理剂配成。特点：对油层损害小，抗可溶性盐浸的能力强。大部分地区使用水基钻井液。油基钻井液由于成本高一般用于钻高温、复杂的水敏地层，钻大斜度的定向井和水平井，或者水基钻井液会使油层严重破坏的地层。三、钻井液体系简介1、自然钻井液体系（1904—1921）开始于1904年—1921年间，使用清水钻井，不加任何处理剂。使用时经常出现复杂井下问题。2、细分散钻井液体系（1921-）又称Na-基泥浆，特点是粘土颗粒高度分散。在本阶段中，由于人为地加入粘土来配制钻井液，并加入

7、一些化学分散剂如：纯碱、烧碱、丹宁等，使粘土充分分散，大大改善了钻井液性能。随着井的加深，井温的升高，此种钻井液对地层的盐类和粘土特别敏感，性能不稳定，粘度和切力变化比较大。3、粗分散钻井液（1946-）其特点是采用了多种无机盐作粘土分散抑制剂如：CaCl2等，配合以耐盐的降粘剂（稀释剂）、降滤失剂而配制成粗分散体系，从而大大提高了其耐温和抗各种侵污能力。如：粗分散的钙处理泥浆、盐水泥浆。4、不分散低固相聚合物钻井液体系（1966-）其特点是使用了有选择性絮凝剂，如：聚丙烯酰胺及其衍生物，醋酸乙烯酯与顺丁烯二酸酐的共聚

8、物。它们可以对岩屑起包被作用，控制分散。配制时保持低固相含量（小于4%），因而大大提高了钻速。概括来讲，泥浆类型从细分散的钠基泥浆发展到粗分散的钙处理泥浆、盐水泥浆；从水基泥浆发展到油基泥浆、油包水乳化泥浆；从无机处理剂、一般有机处理剂发展到高分子化合物和表面活性剂。第二节钻井液性能要求与调整一、钻井液密度定义：指单位体积内钻井液