钻井液工艺学6(水基钻井液)

CP6 Water based Drilling Fluids 第六章 水基钻井液 艺术的大道上荆棘丛生，这也 是件好事，常人都望而却步，只有 意志坚强的人例外。 ——《雨果论文学》

§6—1 分散钻井液 一.分散钻井液的组成 1.膨润土及原浆的配制 (1)膨润土?

(2)配浆土量计算：

土 浆 水 W V原浆 土 水

2.分散剂 丹宁、褐煤、铁铬木质素、CMC、NaOH等。 3.分散钻井液特点 (1)所用药品多为分散剂 (2)矿化度低 NaCl<1% [Ca2+]<120ppm (3)性能不稳定，易受污染。 (4)优点：工艺简单，成本低 细分散泥浆虽然缺点较多，但配制工艺 简单。处理剂用量少，成本低因此有的地 方仍在使用。

二、钻井液受侵及处理泥浆受侵指钻井过程中，地层中的物质进入泥浆 使其性能变坏的现象 侵污可分为三类型 可溶性盐(岩盐、石膏) 地层粘土、细砂 地层流体(油、气、水)

(一)钙侵1.污染源(1)钻遇石膏层 CaSO4 Ca2++SO42(2)钻水泥塞 水泥凝固后产生Ca(OH)2 Ca(OH)2 Ca2++2OH这两种情况在泥浆中可提供500~700ppm 的Ca2+。

2.性能变化第一阶段：粘、切、失水↗泥饼增厚 第二阶段：粘、切↘失水↗泥饼增厚

3.作用机理阳离子交换Ca2+与Na交换→钠土转换为钙土→粘土ξ电势 减小，水化膜变薄。

4.石膏侵，水泥侵区别石膏侵，PH值一直下降 水泥侵：PH值增加

5.石膏侵的处理？??6.防止水泥侵 (1)用清水钻水泥塞 (2)进行预处理

(二)盐侵及盐水侵(1)性能变化前期：NaCl<1% 性能变化不大 中期：NaCl=3% 粘切达到最大值、失水↑ 后期：NaCl>3% 粘切↓、失水↑

(2)机理 NaCl→压缩粘土双电层→粘土ζ电势 降低水化膜变薄→粘土絮凝，聚结 (3)处理

三、泥浆性能调节 (一)密度的调节1.泥浆密度的要求 平衡地层压力、不喷、不漏 2.提密度 (1)加重剂用量 根据物料平衡：V重 重 1V1 (V重 V1) 2每方泥浆加重剂所需加重剂用量 G

2 1 V重 V1 重 2

重V重V1

2 1 重 吨 方 重 2

加重前的要求 Ⅰ加重前泥浆粘度不宜过高 Ⅱ加重应提切力(>0.5Pa) 为了满足以上两点要求，搬土含量应控制在一定范围。比重 <1.30

搬含

<2.0

1.31~1.60 1.61~2.00 2.01~2.30 <1.8 <1.6 <1.4

Ⅲ注意降低泥饼摩擦系数(可加表面活性剂) 3.降密度 方法：加水、稀处理剂、低密度泥浆。

(二)粘度的调节1.提粘度 (1)处理时机 当井壁垮塌、沉砂过多或者堵漏时。 (2)方法(分为三种情况) Ⅰ提塑粘 a.加分散剂(CMC) b.加油 c.加惰性固体 Ⅱ提结构粘度 加电解质(氯化钙)

2.降粘切(1)处

理时机 钻进泥质岩石，配加重泥浆，以及泥浆受可溶盐 侵污导致的粘切上升。 (2)方法 a.加稀释剂 b.加水或稀处理剂 c.加明矾

(三)失水钻达生产层，易垮塌及吸水膨胀地层。 方法： 1.使用降失水剂 2.有助于形成致密泥饼的物质(如磺化沥青)

(四)调节PH值方法：1.一般使用NaOH 2.防塌泥浆中用KOH 3.深井可配合表面活性剂，可有效的稳定PH 值。

(五)混油1.优点： (1)降失水 (2)降摩阻 (3)保护油气层 (4)防塌 2.工艺要求 (1)调节好泥浆性能，粘度不宜太高 (2)混油量5~10% (3)注意搅拌均匀 (4)可加适量亲水性活性剂(如AS、OP等按油量的 0.1~0.3%)

§6—2 钙处理泥浆 一、粘土的分散状态与泥浆性能适当絮凝的 粗分散状态， 有适当的粘 度、切力和 失水，满足 钻井工艺要 求。

二、配制原理 利用钙的絮凝作用和分散剂的分散作用相互 制约，使粘土处于适度絮凝状态，来维持泥 浆性能。 当Ca2+作用强时，絮凝程度增加，分散剂作 用强时，絮凝程度降低。 通过调节Ca2+ 和分散剂的量，调节粘土颗粒 的絮凝程度和颗粒的粗细，以得到适宜的粘 度、切力和失水，满足钻井工艺需要。 当Ca2+ 略有变化时，泥浆性能变化不大，即 处理泥浆对钙侵不敏感。

三、钙处理泥浆抗污染机理1.同离子效应泥浆中含有较高浓度的Ca2+,地层石膏的溶解受到 抑制。

2.泥浆钝化粘土颗粒基本为钙质土，Ca2+离子浓度略有变化， 粘土颗粒的状态变化不大，对泥浆性能影响小， 即表现出，泥浆对可溶盐的侵入的敏感程度降低。

3.电解质浓度高，抑制钻屑分散对泥浆性能的 影响。