第三章钻井液ppt课件.ppt

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1、第三章钻井液第一节钻井液的定义和功用第二节钻井液的组成和分类第三节钻井液的性能第四节钻井液的固相控制第五节井塌及防塌钻井液第六节油气层保护及完井液第一节钻井液的定义和功用一、钻井液的定义钻井时用来清洗井底并把岩屑携带到地面、维持钻井操作正常进行的流体称为钻井液或洗井液。二、钻井液的功用1．携岩2．冷却和润滑钻头及钻柱3．造壁，维持井壁稳定4．控制地层压力5.悬浮钻屑和加重材料，防止下沉6.获得地层和油气资料7.传递水功率一、钻井液的组成（1）液相：液相是钻井液的连续相，水或油。（2）活性固相：包括人为加入的商业膨润土（般土）、有机膨润土(油基钻井液用)和地层进入的造浆粘土。（

2、3）惰性固相：惰性固相是钻屑和加重材料。（4）各种钻井液添加剂。二、钻井液的分类API和IADC分类：（1）不分散体系——膨润土+清水；天然钻井液（自然造浆而成），浅层钻进。（2）分散体系——水+膨润土+分散剂（铁络木质素黄酸盐等），深井或复杂井。（3）钙处理体系——水基钻井液+钙盐（石灰、石膏、氯化钙），抑制粘土膨胀。（4）聚合物体系——水基钻井液+高聚物（聚丙烯酰胺PAM，水解聚丙烯酰胺PHP等），絮凝劣质土，抑制粘土分散。（5）低固相体系——总固相含量6%~10%的水基钻井液。其中，膨润土含量小于3%，钻屑与膨润土的比值小于2∶1。第二节钻井液的组成和分类（6）饱和盐水

3、体系——氯离子含量达189g/L的水基钻井液。氯离子含量为6~189g/L的水基钻井液称为盐水钻井液。抗盐侵，抑制粘土水化。海上钻井、钻盐岩层和泥页盐层。（7）修井完井液体系——水+盐+聚合物等；油基钻井液低密度、无固相、抑制粘土膨胀、低滤失，保护油气层。（8）油基钻井液体系——油包水乳化钻井液：油+水+乳化剂（脂肪酸等）油基钻井液：柴油+氧化沥青、有机酸、碱耐高温、保护油气层、防止水敏性地层吸水膨胀。（9）空气、雾、泡沫和气体体系——欠平衡压力钻井。第二节钻井液的组成和分类预备知识——粘土的水化作用（水化膨胀）粘土的分类：高岭土、蒙脱土、伊利土、海泡石粘土的晶体结构（蒙脱石

4、和伊利石）由两层硅氧四面体和夹在它们之间的一层铝氧八面体组成一个晶层，靠化学键联结紧密。晶层又以一定间距（0.96nm）重叠在一起，构成晶体，层间以氢键和静电力相连。粘土的水化膨胀粘土颗粒表面吸附水分子，在粘土颗粒表面形成水化膜，使粘土晶格层面间的距离增大，产生膨胀以至分散作用。水化作用：蒙脱土＞伊利土＞高龄土表面水化——粘土表面带负电荷附钻井液中的水分子，引起粘土表面水化，使粘土变软和膨胀。渗透水化——当泥页岩水分中电解质的浓度高于周围钻井液中的电解质浓度时，由于渗透作用，水分子由电解质浓度较低的钻井液中渗入到电解质浓度高的泥页岩内部，造成水化膨胀。第三节钻井液的性能一、钻

5、井液的密度钻井液的密度指单位体积钻井液的质量。加重剂：碳酸钙、重晶石、钛铁矿粉。二、钻井液的流变性能粘度和切力随流速变化的性能。包括静切力、动切力、表观粘度、塑性粘度、流性指数、稠度系数等参数。（一）液体的基本流型：流速梯度（剪切速率）—钻井液在钻柱内、环空内和喷嘴内流动时，速度分布不均匀，中心处流速大，由中心向外流速减小。单位距离内流速的增量称为流速梯度。剪切应力—液流中各层速度不同，层间必有相对运动，发生内摩擦，阻碍液层作相对运动。单位面积上的内摩擦力称为剪切应力。根据液体流动时剪应力与流速梯度的关系，可将液体流动分为四种流型：牛顿流型：塑性流型：假塑性流型和膨胀流型：第

6、三节钻井液的性能牛顿方程宾汉方程幂率方程（二）塑性流型的流变参数及调整1.静切力（静切应力）使钻井液开始流动所需的最低切应力，它是钻井液静止时单位面积上所形成的连续空间网架结构强度的量度。它反映了钻井液触变性的好坏。调整方法：无机盐（改变粘土颗粒间静电力）、降粘剂或增粘剂。2.动切应力（屈服值）延长流变曲线直线段与切应力轴相交得，它是一假想值，反映钻井液在层流状态下粘土颗粒之间及高聚物分子之间的相互作用力（形成空间网状结构之力）的大小。调整方法同静切力。3.塑性粘度塑性粘度是塑性流体流变曲线直线段斜率的倒数，即：。它是钻井液流动时固相颗粒之间、固相颗粒与周围液相间以及液相分子

7、间的内摩擦作用的总反映。它反映了液体粘滞力的大小。调整方法：降低固相含量、加稀释剂降粘；加高聚物增粘剂等提粘。4.表观粘度（视粘度或有效粘度）它是在某一流速梯度下剪切应力与相应流速梯度的比值，即：。第三节钻井液的性能表观粘度等于塑性粘度与由屈服值和流速梯度所决定的那部分粘度（结构粘度）之和，它反映两者的总的粘滞作用，是“总粘度”的意思。动塑比——动切力与塑性粘度之比，反映了钻井液结构强度与塑性粘度的比例关系。它影响钻井液在环空中的流态和剪切稀释特性。动塑比大，流动过水断面较平缓，剪切稀释能力强，但流动阻