一、稀释剂
泥浆稀释剂，或分散剂，通过破碎粘土层边和面之间的附着而降低粘度（见图1）。稀释剂吸附粘土层，因此破坏了层间的引力。加入稀释剂可以降低粘度、切力和屈服值。
大多数的稀释剂都可以划分为有机材料或无机磷酸盐络合物。有机稀释剂包括木质素磺酸盐、木质素和丹宁。与无机稀释剂相比，有机稀释剂可用于高温条件下（铬酸盐也是很好的耐高温稀释剂，但是不适合用于环境敏感地区）。有机稀释剂通常会有助于滤失控制。
聚合；絮凝；（面对面）；（边对面）；（边对边）；解胶；抗絮凝
图. 1粘土颗粒的连接
无机稀释剂包括焦磷酸钠（SAPP）、四焦磷酸钠、四磷酸钠和六偏磷酸钠。无机稀释剂在低浓度情况下是有效的，但是通常只用于150oF的温度以下。它们的应用一般局限于氯化物浓度低和pH值低的淡水粘土泥浆。
长期以来，水被作为钻井泥浆的一种十分有效的稀释剂使用，其降粘效果是通过减少钻井液中的总体固相浓度来达到的。钻井作业中钻屑不断混进泥浆中，那么这些钻屑最终也需要用水进行稀释或者必须用
机械的方式清除。
应当定期添加水到水基泥浆中，以补充渗漏到地层和在泥浆池中蒸发的水份。如果不补充水，那么由于固相浓度增加，粘度就会上升。而化学方式的降粘效果不佳。在没有添加重晶石或膨润土的情况下，塑性粘度的稳定上升就说明水分减少了。
磷酸盐是最早可以大批量供应的化学稀释剂之一。磷酸盐通过吸附粘土颗粒而起作用，因此，它能达到令人满意的电平衡和允许颗粒自由地悬浮在溶液中。磷酸盐的这种分散效果归因于轻度的阴性粘土片晶臵换，它可使片晶相互排斥，最终这些断裂边缘的化合价趋于饱和。
在被严重污染的离子环境中，磷酸盐的使用是有限的。如果有自由的钙离子或镁离子存在，不论其数量多少，都将会形成磷酸盐的络合物或者不溶的金属离子磷酸盐。由于清除了可用的磷酸盐，这就限制了降粘能力。
表2列出了常用的用于现场钻井泥浆应用中的磷酸盐
优点
1) 在井深较浅的条件下，在大多数膨润土水基泥浆中，磷酸盐是一种十分有效的稀释剂。
2) 在低于130oF的温度条件下，有少数稀释剂效果十分突出。
缺点
1) SAPP 的pH值为4.8，因此，需要采用苛性钠或其它含有羟离子的添加剂来维持泥浆的pH值在7.0以上。
2) 一般来说，磷酸盐具有很低的温度稳定性。
3) 磷酸盐没有控制滤失的能力。
4) 在相对低的温度条件下，这些聚磷酸盐络合物还原为磷酸盐；这将使粘土产生严重的絮凝，并形成高粘度和强凝聚强度。
褐煤类是十分有效的稀释剂。它们同时也用作控制滤失的处理剂。褐煤类通常是以褐煤的形式存在的条状矿物，可以暴露在空气中长达6至12个月。无机风化褐煤含量高的褐煤类最适合于这一应用。
优点
1) 褐煤的温度稳定性高达400oF，并且在有特殊的添加剂如铬化合物的情况下，其温度稳定性可以高达450 oF。
2) 褐煤类是有机稀释剂，由于其胶状结构，它既可以作为分散剂（通过断裂边缘的电荷饱和），也可以作为控制滤失的处理剂。
3) 尽管褐煤的pH值为酸性，但有一种预苛化作用的产品可用，它具有从1至6的苛性对褐煤的比率，使得无需pH值调节添加剂就可以使用。
缺点
1) 褐煤类不适合于含有高盐量的流体，因为褐煤不溶于盐类。
2) 褐煤类可能引起活性固体的分散（分解）。
丹宁是从植物浸出液中提炼出来的。最常见的丹宁是白雀树皮汁，是从阿根廷的白雀树的树皮中提炼出来的。
优点
1) 丹宁是一种具有双重功效的材料，既可以作为分散剂，也可以作为控制滤失的处理剂。
2) 丹宁，特别是白雀树皮汁，在稀释石灰泥浆和被水泥浆污染的泥浆时是十分有效的。
木质素磺酸盐类是从亚硫酸盐废液中提炼出来的。将各种金属离子添加到化合物中可以增强其中和断裂边缘电荷的能力，并提高其抗温能力。添加的离子有一些是钙离子、铁离子和铬离子。
优点
1) 对石灰泥浆而言，木质素磺酸盐是十分有效的稀释剂。
2) 铁铬木质素磺酸盐类，含有不同量的铁和铬，由于重金属离子的吸附，作为普通稀释剂是十分有效的。
3) 木质素磺酸盐类的温度稳定性高达300oF 到350oF的范围。
4) 木质素磺酸盐类是一种双作用添加剂，可同时作为分散剂和控制滤失的添加剂。
缺点
分散性（活性固相的分解）
二、降滤失剂
控制泥浆滤失的理由是：
1) 维持井眼完整性：
- 为保护水敏性页岩
- 为减少井眼冲蚀以更好地实施套管固井工作。
2) 为减少向生产层的滤失，减少地层伤害。
3) 减少测井分析中的问题。
A、膨润土
优点
有控制滤失、悬浮重晶石和提供足够的粘度保证井眼清洁能力的多用途添加剂。
缺点
1) 在没有进行预水化之前，膨润土不适合用于钠离子、钙离子或钾离子浓度高的环境中。
2) 对钻进地层产生的污染十分敏感，如盐层或硬石膏层。
3) 膨润土泥浆对高温胶凝效应十分敏感，可能引起滤失量的增加。
B、淀粉（预胶化层）
优点
1) 当存在低溶解度的钙离子或钠离子时，作为控制滤失的处理剂，淀粉能起到很好的作用。因此，它适合用于盐水泥浆或者含膏泥浆。
2) 当使用经过预处理没有发酵的淀粉时，一般不需要杀菌剂。
缺点
1) 当采用淀粉时，常常造成粘度的增加。
2) 如果淀粉没有进行预处理，必须使用杀菌剂来防止其降解和发酵。
3) 淀粉在温度超过200°F时会发生降解。
C、羧甲基纤维素钠盐（CMC）是一种植物产品，用于控制滤失量和作为增粘剂。
优点
1) 在低度和中度离子污染的浓度中，CMC表现活跃，因而适用于抑制性的泥浆中。氯化物的含量不超过60,000 mg/l。
2) 有低粘度级和高粘度级CMC可供选用，这取决于所期望增加的粘度程度。通常优先选用工业级的CMC。
3) 该添加剂的温度稳定性可达到400°F。
缺点
1) 可能需要采用稀释剂来抵消添加剂的增粘效果。
2) 在一些盐类泥浆中，可能引起降粘效果。
D、丙烯腈（Cypan）
优点
丙烯腈可以成功地应用于高温范围中，因为其温度稳定性高达400°F。
缺点
1) 丙烯腈对钙离子污染高度敏感。
2) 可能引起动滤失量增加。
E、XC聚合物是一种因细菌产生的多糖胶质，在存在可溶性盐的情况下稳定性良好。
1) 提高粘度
2) 增加凝聚强度
3) 在高剪切速率下粘度降低
4) 在低剪切速率下粘度上升
5) 悬浮重晶石
6) 如果不能正确使用，将使成本急剧增加
褐煤类、丹宁、木质素磺酸盐类，由于其化学特性和粒度以及通过充当胶质粘土颗粒的分散剂，可以对滤失量进行控制。每种添加剂的分散能力将在单独的章节中进行讨论。只有褐煤特别能控制滤失。
优点
1) 这些产品具有良好的温度稳定性，其稳定性范围在300 - 35 0°F。
2) 褐煤类具有胶状结构，有助于控制滤失量。
3) 控制滤失和易于分散这种双重作用使得这些产品适用于只能使用单一产品的某些情况。
缺点
褐煤类由于这种添加剂的多价螯合特性，它们对钙离子污染和接着发生的泥浆絮凝作用十分敏感。褐煤趋向于捕获钙离子，减少继续充当降滤失剂的褐煤的数量。
三、增粘剂
有很多不同的产品都广泛地用作粘度增加剂，它们可以划分为增粘剂、膨润土、凹凸棒粘土、亚膨润土（胶体）和聚合物等。
粘土-膨润土、凹凸棒粘土和亚膨润土在水中都形成胶态悬浮物。它们可以通过内表面摩擦和以化学方式约束水来增加粘度、屈服值和凝聚强度。
聚合物是多功能的添加剂，可以同时改变粘度、控制滤失特性、稳定页岩以及产生或防止粘土絮凝。聚合物对泥浆中固相含量的增加贡献很小。
四、 PH值调节剂
由于一些泥浆添加剂为酸性pH值和一些泥浆系统的pH值会发生变化，因此，需要添加一些物质来提高泥浆系统的pH值。很多泥浆添加剂是酸性的。
警告：pH值调节剂必须小心处理。采用化学桶，禁止使用漏斗或直接倒到系统中。
最常用的三种pH值调节剂是氢氧化钠（苛性钠）、氢氧化钾和氢氧化钙。其中氢氧化钠的使用要普遍得多，而其它两种往往是在特殊设计的泥浆系统中使用。
优点
1) 所有这三种添加剂都能提高pH值。
2) 因为钾离子和钙离子的缘故，氢氧化钾和氢氧化钙都有很强的抑制特性。这两种产品一般添加到泥浆中主要是用作抑制系列制品。
缺点
1) 都能对皮肤造成严重烧伤。
2) 都对设备具有相当强的腐蚀性。
3) 由于钠离子的高度活性，氢氧化钠在膨润土页岩中容易引起分散。
五、加重材料
加重材料是具有特别高的比重，添加到泥浆中能提高其密度，用于控制地层压力的物质。
重晶石-硫酸钡是在钻井泥浆中应用最为广泛的加重材料。它具有AP I-定义的最小比重为4.2，使得将泥浆密度能提高到每加仑21磅。硫酸钡在钻井泥浆中是惰性的，因此，不会影响到系统中泥浆添加剂的活性。但是，重晶石并非纯的硫酸钡。在重晶石中的杂质可能污染泥浆导致粘度升高。
优点
1) 重晶石可将泥浆密度提高到足够高，能控制大多数的地层压力。
2) 价格低廉且易于获得。
3) 相对而言不具有磨蚀性。
4) 硫酸钡部分（大约85%）是惰性的。
缺点
1) 重晶石的悬浮需要更高的切力和粘度。在加重的封隔液中，重晶石将最终沉淀下来并使得修井工作变得更加困难。
2) 在长时间的持续使用中，特别是在重泥浆中，重晶石将磨滑并成为微细固体物。
3) 不溶于酸。
碳酸钙是一种用于钻井泥浆、修井泥浆和封隔液中提高流体密度的添加剂。它的比重为2.7，可配制高达每加仑12.0磅的封隔液密度。
优点
1) 比其它处理剂更便宜。
2) 比重晶石容易被悬浮。
3) 通过酸化可以更加容易地清除，以减少地层伤害。
4) 可溶于酸。
缺点
1) 所能得到的最大密度仅仅只有12.0 磅/加仑。
2) 相比重晶石或赤铁矿而言，需要更多的材料。
盐水溶液可以采用多种类型的盐来得到。表2列出了每种盐所能达到的最大泥浆密度。
优点
1) 氯化钠可以经济地作为一种密度处理剂而无需添加膨润土提高悬浮能力。这种盐可以作为一种有效的钻井液或者是封隔液。
2) 氯化钙常常作为加重材料用在封隔液中。
缺点
1) 氯化钠溶液在每加仑10.0磅时就已饱和。
2) 当氯化钙用作钻井液时，如果存在氧气或空气，就会出现腐蚀问题。
3) 氯化锌过于昂贵。
4) 氯化锌对管柱和套管有明显的腐蚀作用。
六、堵漏剂
堵漏材料（LCM's）可以分为四个类别：
1) 纤维状材料（纸浆、棉花纤维）-用于渗漏损失并常与其它材料一起使用。
2) 片状材料（玻璃纸、云母）-用于渗漏损失。
3) 粒状材料（地面生长的坚果壳、重质碳酸钙）-用于裂缝性漏失、溶洞性漏失等。
4) 随时间强度增强的水泥浆（水泥浆、柴油-膨润土、泥浆混合物、高固含-高漏失水泥浆.
七、毒性
在世界范围内各个不同的钻井作业地区，对泥浆毒性的规定有着不同的要求。必须确认及时得到所需的各种许可，并且所使用的泥浆要控制在当地规定的严格限制之下应顺利地获得资格。
在一些地区，有一个推荐的泥浆添加剂列表。这使得遵守法规变得相对简单一些。在另外一些地区，所有排出的泥浆都必须经过毒性检测。在这种情况下，在泥浆的程序设计阶段，泥浆的大概毒性情况应进行估计。
泥浆毒性往往通过一些类型的生物测定程序来进行测量。这意味着要将一些活性有机体，如虾或鳟鱼，在实验室测试中暴露在泥浆中。为保证泥浆通过检测，应达到在一定的特别浓度下，泥浆不会杀死这些检测用的生物有机体。
最为普遍的容易增加泥浆毒性的两类添加剂是表面活性剂和碳氢化合物类。高浓度的KCl（>15%）对某些有机体来说也是有毒性的。每一种加入到泥浆中的产品在考虑选择使用之前都必须经过事前的毒性评价。一些可能造成毒性后果或可能加以限制的泥浆添加剂举例如下：
??????? 柴油
??????? 矿物油
??????? 原油
??????? 消泡剂
??????? 防腐剂
??????? 去油污渍流体
??????? 含铬添加剂
(如,木质素磺酸铬盐)
??????? 石棉
??????? 钻井用表面活性剂和清洁剂
钻井液体系和配方 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具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。 1.不分散聚合物体系特点 （1）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，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。 （2）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较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。 （3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。 （4）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。 （5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井 （6）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制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。 2.配方
3.技术关键 1.加大包被剂用量（171/2″井眼平均约3.5千克/米，121/4″井眼约3.0 千克/米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被，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流式补充到井浆中。 2.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（MBT最佳 范围为30～45克/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浆中。 3.使用磺化沥青（2%）和超细碳酸钙（2%）改善和提供聚合物钻井液的泥 饼质量。 4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%～0.8%)及防泥包剂RH-4（0.3%～0.5%），降
钻井液（drilling fluid） 钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。 旋转钻井初期，钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。目前，钻井液被公认为至少有以下十种作用： （1）清洁井底，携带岩屑。保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率。 （2）冷却和润滑钻头及钻柱。降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命。 （3）平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。 （4）平衡（控制）地层压力。防止井喷，井漏，防止地层流体对钻井液的污染。 （5）悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻。 （6）在地面能沉除砂子和岩屑。 （7）有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。 （8）承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷。 （9）提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料。 （10）水力破碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。 钻井液的运用历史 很久以前，人们钻井通常是为了寻找水源，而不是石油。实际上，他们偶然间发现石油时很懊恼，因为它把水污染了！最初，钻井是为了获得淡水和海水，前者用于饮用、洗涤和灌溉；后者用作制盐的原料。直到19 世纪早期，由于工业化增加了对石油产品的需求，钻井采油才逐渐普及。 有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。他们使用一种叫做绳式顿钻钻井的技术，实现方式是先使巨大的金属钻具下落，然后用一种管状容器收集岩石的碎片。中国人在这项技术上比较领先，中国也被公认为是第一个在钻探过程中有意使用流体的国家。此处所讲的流体是指水。它能软化岩石，从而使钻具更容易穿透岩石，同时有助于清除被称作钻屑的岩石碎片。（从钻孔中清除钻屑这一点非常重要，因为只有这样，钻头才能没有阻碍地继续深钻。）
钻井液常用计算 一、水力参数计算：(p196-199) 1、地面管汇压耗： Psur=C×MW×(Q/100)1.86×C1 Psur---地面管汇压耗，Mpa（psi）； C----地面管汇的摩阻系数； MW----井内钻井液密度，g/cm3(ppg); Q----排量，l/s(gal/min); C1----与单位有关的系数，当采用法定法量单位时，C1＝9.818；当采用英制单位时，C1＝1； ①钻具内钻井液的平均流速： V1=C2×Q/2.448×d2 V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s)； Q-------排量，l/s(gal/min); d-------钻具内径，mm(in)； C2------与单位有关的系数。当采用法定计量单位时，C2＝3117采用英制单位时，C2＝1。 ②钻具内钻井液的临界流速 V1c=(1.08×PV＋1.08(PV2＋12.34×d2×YP×MW×C3)0.5)/MW×d×C4 V1c -------钻具内钻井液的临界流速，m/s(ft/s)； PV----钻井液的塑性粘度，mPa.s(cps); d------钻具内径，mm(in) MW----钻井液密度，g/cm3(ppg); C3、C4------与单位有关的系数。采用法定计量单位时，C3＝0.006193，C4＝1.078；采用英制单位时，C3＝1、C4＝1。 ③如果≤V1c，则流态为层流，钻具内的循环压耗为 P p=C5×L×YP/225×d＋C6×V1×L×PV/1500×d2 ④如果V1>V1c，则流态为紊流，钻具内的循环压耗为 P p=0.0000765×PV0.18×MW0.82×Q1.82×L＋C7/d4.82 P p---钻具内的循环压耗，Mpa(psi); L----某一相同内径的钻具的长度，m(ft)； V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s)； d------钻具内径，mm(in) MW----钻井液密度，g/cm3(ppg); Q-------排量，l/s(gal/min);
泥浆配比实用培训资料(doc 18页)
饶秋生申金生 （中国建筑技术集团有限公司郑州分公司，郑州 450053） 摘要: 水平定向穿越对不同地质情况施工中，泥浆配置工作对穿越成功起到至关重要的作用。本文通过在不同地质中的施工经验，总结一些提供给同行，共同学习。 关键词：水平定向钻进、泥浆配置 水平定向钻进已广泛应用于市政、通信中管线穿越。施工的孔径越来越大，穿越长度越来越长，钻越不同地质的情况也越来越多。钻进中的成孔率和孔洞的稳定性对泥浆的配置质量要求越来越高。本文对水平钻进中泥浆配置的适应性作详细分析。 1 泥浆的分类及性能 1.1分类 中国膨润土矿资源非常丰富，既有钙基膨润土，又有钠基膨润土，此外还有氢基、铝基、钠钙基和未分类的膨润土。膨润土(Bentonite)又称膨土岩等，是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要成分的粘土岩—蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。蒙脱
润土的物理化学性能和工艺技术性能影响颇大。3）理化性能 膨润土具有极强的吸湿性，吸水后膨胀，膨胀数可达30倍。在水介质中能分散呈胶体悬浮液，这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性。它和水、泥或砂等细碎屑物质的掺合物有可塑性和粘结性。有较强的阳离子交换能力。对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于它的重量，具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色物质。 膨润土的理化性能主要取决于它所含的蒙脱石种类和含量。一般钠基膨润土较之钙基或镁基膨润土的物理化学性质和工艺技术性能优越。主要表现在：吸水速度慢，但吸水率和膨胀倍数大；阳离子交换量高；在水介质中分散性好，胶质价高；它的胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好，PH值高；热稳定性好；有较高的可塑性和较强的粘结性；热湿拉强度和干压强度高。所以钠基膨润土的使用价值和经济价值较高。 2 泥浆的检验方法 测量泥浆密度的仪器目前用得最多的是密度秤。测量时，将泥浆装满于泥浆杯中，加盖后使多余
一、概念 1.粘土晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，而晶体结构保持不变的现象。 2.钻井液剪切稀释性：钻井液中塑性流体和假塑性流体的表观粘度随着剪切速率的增加而降低的特性称为剪切稀释性。 3.碱度：指溶液或悬浮液对酸的中和能力。API选用酚酞和甲基橙两种指示剂来评价钻井液及其滤液碱性的强弱。 4.聚结稳定性：分散相粒子是否容易自动聚结变大的性质。 5. 粘土水化作用：粘土矿物表面容易吸附较多水分子的特性。 6. 流变模式：钻井液流变性的核心问题是研究各种钻井液的剪切应力与剪切速率之间的关系。用数学关系式表示称为流变方程，又称为流变模式。 8.粘土阳离子交换容量：是指在分散介质pH=7时，粘土所能交换下来的阳离子总量，包括交换性盐基和交换性氢。阳离子交换容量以100克粘土所能交换下来的阳离子毫摩尔数来表示．符号为CEC。 9.造浆率：一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为15mPa.s钻井液的体积数，m3/T。 10.页岩抑制剂：凡是能有效地抑制页岩水化膨胀和分散，主要起稳定井壁作用的处理剂均可称做页岩抑制剂，又称防塌剂。 11．剪切稀释性：塑性流体和假塑性流体的表观粘度随着剪切速率的增加而降低的特性称为剪切稀释性。 12．动切力：塑性流体流变曲线中的直线段延长线与切应力轴的交点为动切力，又叫屈服值。 13．静切力：使流体开始流动的最低剪切应力称为静切力。 14．流变性：是指在外力作用下，物质发生流动和变形的特征；对于钻井液而言，其流动性是主要的方面。 15．滤失造壁性：在压力差作用下，钻井液中的自由水向井壁岩石的裂隙或孔隙中渗透，称为钻井液的滤失作用。在滤失过程中，随着钻井液中的自由水进入岩层，钻井液中的固相颗粒便附着在井壁上形成泥饼(细小颗粒也可能渗入岩层至一定深度)，这便是钻井液的造壁性。 16．粘土高温分散作用：在高温作用下，钻井液中的粘土颗粒分散程度增加，颗粒浓度增加、比表面增大的现象。 17．钻井液高温增稠作用：高温分散作用使钻井液中粘土颗粒浓度增加，钻井液的粘度和切力也均比相同温度下理想悬浮体的对应值高的现象，称为高温增稠作用。 18．钻井液高温胶凝作用：高温分散引起的钻井液高温增稠与钻井液中粘土含量
配制钻井液几种常用计算公式 一、 配制水基钻井液所需材料的计算 1 配制定量、定密度的水基钻井液所需的粘土量 已知：钻井液重量＝粘土重量＋水重量 其中：钻井液重量＝11V ρ 粘土重量＝22V ρ 水的重量＝33V ρ 所以： 332211ρρρV V V += (1) 因为： 213V V V -= (2) (2)代入（1）则得: 整理后 ()322112ρρρρ--= V V …………………………(3) 又因 22ρW V = (4) (4)代入（3）整理后 W －粘土重量；V 1-钻井液体积；V 2-粘土体积；V 3-水体积； 1ρ－钻井液密度；2ρ－粘土密度；3ρ－水的密度； 2 配制定量、定密度的水基钻井液所需的水量 水量＝欲配钻井液体积－所需粘土体积 其中：粘土密度 粘土重量所需粘土体积＝ 二、 调整钻井液密度所需材料 1 加重钻井液所需加重材料数量计算
（1）定量钻井液加重时所需加重材料的计算： 式中 W －加入的加重材料重量； 浆V －原浆体积； 1ρ－原浆密度； 2ρ－欲配的钻井液密度； 3ρ－加重材料的密度； （2）配制定量加重钻井液时所需加重材料的计算： 式中 W-所用加重材料的重量； V －欲配的钻井液体积； 1ρ－原浆密度； 2ρ－欲配的钻井液密度； 3ρ－加重材料的密度； 2 降低钻井液密度所需水量（或低密度钻井液量）之计算 式中 V －降低密度时需要的水量； 浆V －原浆体积； 1ρ－原浆密度； 2ρ－加水稀释后的钻井液密度（即要求的钻井液密度）。 三、 钻井液的循环容积 1 井筒容积计算(即井内钻井液量计算) （1）经验式 井眼内的钻井液量()2 1000/31井径井径＝井段?m m V
钻井液配方大全 1、常见膨润土浆配方 材料和处理剂功用用量（kg/m3）膨润土增稠25-50 烧碱控制PH值0.7-1.5 CMC（选用）降滤失 1.0-3.0 2.0- 3.0 纯碱促进膨润土水化和 控制Ca2+含量﹤150mg/l
2、FCLS（铁铬木质素磺酸盐）钻井液配方 材料和处理剂功用用量（kg/m3）FCLS 降粘剂 5.0-15.0 CMC 降失水剂 2.0-4.0 PAC①降失水剂 2.0-4.0 淀粉类衍生物①降失水剂10.0-15.0 SPNH②高温降失水剂 5.0-20.0 SMP②高温降失水剂 5.0-20.0 RH-3 润滑剂10.0-30.0 烧碱PH调节 1.0-3.5 备注：①可代替和协同CMC使用； ②用于3500m或更深的深井。
3、钙基钻井液配方 材料和处理剂功用用量（kg/m3）备注石灰提供Ca2+10-20 用于石灰钻井液石膏提供Ca2+11-18 用于石膏钻井液FCLS 降粘剂3-12 供选择SMT 降粘剂，降失水剂6-14 SMC 降粘剂，降失水剂6-14 KHm 降粘剂，降失水剂6-14 CMC 降失水剂3-8 供选择PAC 降失水剂3-8 淀粉类衍生物降失水剂6-14 SPNH 高温降失水剂5-15 用于＞3500m的井SMP 高温降失水剂5-15 RH-3 润滑剂10-30 烧碱PH调节3-8
4、含盐量为8%-12%的盐水钻井液配方 材料和处理剂 功 用 用量（kg/m 3） 备 注 NaCl 提供NACL 按实际需求 FCLS 降粘剂 4-8 供选择 SMT 降粘剂，降失水剂 8-15 SMC 降粘剂，降失水剂 8-15 SMK 降失水剂 10-20 CMC 降失水剂 8-12 PAC 降失水剂 4-8 淀粉类衍生物 降失水剂 10-15 SPNH 高温降失水剂 10-20 用于＞3500m SMP-2 高温降失水剂 10-20 RH-3 润滑剂 15-30 烧碱 PH 调节 5-12 FT-1 井壁稳定 5-20 Defoam 消泡剂 0.1-0.3 QS-2 桥堵剂 40-60
钻井液体系和配方 不分散聚合物体系 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集合物处理的水基钻井液。常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种：及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。 1. 不分散聚合物体系特点 （1）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，实现强包被“被包”钻屑，在钻屑表面形成一层光滑的保护膜，抑制钻屑分散，使钻出的钻屑基本保持原状而不分散，以立于地面机械清除，从而实现低密度、低固相，提高钻速。 （2）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较强的网架结构，确保其悬砂、携砂功能，满足井眼净化需求。 （3）通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率，能偶获得良好的泥饼质量。 （4）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。 （5）低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井 （6）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制膨胀作用，故可减轻对油气层的损害。
2. 配方 3. 技术关键1.加大包被剂用量（17人〃井眼平均约3.5千克/米,127 4〃井眼约3.0 千克/米），并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能，突然强包被, 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流式补充到井浆中。 2. 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（MBT最佳范 围为30?45克/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浆中。
3. 使用磺化沥青（2%和超细碳酸钙（2%改善和提供聚合物钻井液的泥饼质量。 4. 使用足量的润滑剂RH-3（0.5%?0.8%）及防泥包剂RH-4（0.3%?0.5%）,降 低磨阻，防止钻头泥包。 5. 使用适量的HPAN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 聚合物的最佳比例2.5?3:1 ），降低滤失，有利于形成优质泥饼。 6. 不使用稀释剂。 4. 推荐性能 5. 使用环境 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 利石为主，其次为绿泥石和高岭石及少量伊利石、蒙脱石混层2000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杂问题。 分散型聚合物体系——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。 1.体系特点 1）具有良好的高温稳定性，抗温可高达180C以上，适用于深井段、超深井段钻井。 2）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/ 蒙混层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。故具有一定防塌能力。
常用钻井液材料 一膨润土类一、组成 膨润土是岩浆岩或变质岩中硅酸盐矿物（如长石）风化沉积形成的，其组成为 1、粘土矿物：蒙脱石、高岭石、伊利石和海泡石，钻井用膨润土主要粘土矿物为蒙脱石，含量在70%以上。 2、砂子：石膏、石英、长石、云母、氧化铁等含量越小越好。 3、染色物：木屑、树叶及腐质物起染色作用，膨润土有红色、黄色、紫色等不同颜色，就是这个原因。 4、可溶性盐类：碳酸盐、硫酸盐和氯化物等。 二、分类 膨润土分为钙基膨润土钠基膨润土和改性膨润土三种。 1、钙基膨润土：造浆率8-12立方米每吨。 2、钠基膨润：造浆率15-18立方米每吨。 3、改性膨润土：通过加入纯碱、烧碱、羧甲基纤维素、低分子量聚丙烯酰胺等无机盐和有机分散剂来提高膨润土的造浆率，达到钠基膨润土性能指标。 三、作用及用途 1、堵漏：黄土层漏失、基岩裂隙漏失都需要用来配浆堵漏。 2、护壁：在井壁上形成泥饼，减少钻井液内的水份向井壁渗透，起到保护井壁稳定的作用。
3、携砂：配制一定数量的高比重大粘度的膨润土泥浆定期打入井内，将井内掉块、岩屑顺利携带出井外，保持井内干净。 4、配治塌泥浆：井壁长时间浸泡发生垮塌，常规泥浆仍不能维护井壁时，就要加膨润土以提高比重、切力、粘度达到稳定井壁之目的。 5、配加重泥浆：遇到涌水或高压油气层时，都需在泥浆中加膨润土来平衡地层压力。 6、配完井液和封闭浆：为顺利测井，完钻时需配完钻液；在易塌井段需配封闭浆，这些都需加膨润土。 四、影响膨润土性能的因素 1、原矿质量：原矿石蒙脱石含量高低是影响膨润土性能最重要的因素，蒙脱石含量越高，膨润土造浆率相应地就高。 2、粒度：粒度越细造浆率相应的就越高，反之亦然。 3、添加剂：合理地加入分散剂，会明显改善膨润土的性能。 4、水质：膨润土在高矿化度和酸性中水造浆率会明显降低甚至不造浆。 五、简单测试 1、造浆率：1吨膨润土配制出胶体率95%以上的泥浆的体积。如造浆率15立方米每吨，就是在100克水中加6.67克膨润土搅拌30分钟倒入试管（100毫升）中，24小时胶体率在95%以上。 2、漏斗粘度：用马氏漏斗测其粘度，一般不低于28秒。 3、失水量：用ANS气压失水仪测失水量。一般不大于
常 用 公 式 一、配泥浆粘土用量 二、加重剂用量 W 加=) ()(加重后加重剂原浆加重后泥浆量 加重剂 ρρρρρ V 三、稀释加水量 Q 水=) ()(水稀释后稀释后原浆原浆量 水ρρρρρ V 四、泥浆上返速度 V 返=) d (7.122 2钻具井径 D Q 五、卡点深度 (1) L=9.8ke/P (㎝、KN) (2)L=ｅEF/105P=Ke/P (㎝，t ，K=21F=EF/105 ，E=2.1×106 ㎏/㎝2) 5” 壁厚9.19 K=715 3 1/2壁厚9.35 K=491 ) ()(水土水泥浆泥浆量 土土ρρρρρ V W
六、钻铤用量计算 L t. =m.q.k p 式中p ---钻压，公斤, q --钻铤在空气中重,量公斤／米， K ---泥浆浮力系数， L t ---钻铤用量, 米, m---钻铤附加系数（１．２至１．３） 七、 泵功率 N=7.5 Q p （马力） 式中p －实际工作泵压（k g /cm 2）, Q –排量（l /s ） 八、钻头压力降 p 咀=4 e 22 d c Q .827.0ρ （kg /cm 2） 式中ρ－泥浆密度（g /cm 3）, Q –排量（l /s ）, C ---流量系数（取０．９５－０．９８５） d e ---喷咀当量直径（cm ），d e ＝2 3 2221 d d d 九、喷咀水功率 N 咀=7.5 Q p 咀＝4 e 23 d c Q .11.0 十、喷射速度过 v 射=2 e d Q 12.74c 十一、冲击力 F 冲 =2 e 2 d Q .12.74ρ 十二、环空返速V= 2 2 d D Q 12.74- 式中ρ－泥浆密度（g /cm 3）, Q –排量（l /s ）, C ---流量系数（取０．９５－０．９８５） d e ---喷咀当量直径（cm ），d e ＝ 2 3 2221 d d d ++ 十三、全角变化率—“井眼曲率”公式 COS ⊿E=COSa 1 COSa 2+Sina 1 Sina 2COSB 或⊿E=（a 12+ a 22-2 a 1 a 2 COSB ）1/2
加重材料 指标 名称主要成份分子式密度数目可配最高密度 石灰石粉碳酸钙 CaCO3 2.7-2.9 200 1.68 超细粉碳酸钙 CaCO3 2.8-3.1 600 1.80 重晶石粉硫酸钡 BaSO4 3.9-4.2 200 2.3 活性重晶石粉硫酸钡 BaSO4 3.9-4.2 200 3.1 铁矿粉氧化铁 Fe2O3 4.9-5.3 150 4.0 方铅矿粉硫化铅 PbS 7.4-7.7 150 5.2 三无机盐类 一、碳酸钠 1、物理性质 碳酸钠（Na2CO3）又称纯碱、打，白色粉末结晶，密度2.5，易溶于水，水溶液呈碱性，在空气中易吸潮结块，要注意防潮。 2、化学性质 a、电离： Na2CO3=2Na +＋ CO32– b、水解： CO32– + H2O = HCO3– + OH– HCO3– + H2O = H2CO3 + OH– c、沉淀钙离子、镁离子 Ca2++ CO32–= CaCO3↓ Mg2++ CO32–= MgCO3↓↓ 3、作用
沉淀膨润土中的钙离子、镁离子，改善水化性能，促进膨润土分散造浆，降低泥浆的失水，提高泥浆的粘度和切力，改善泥饼的质量。 4、加量 准确加量应根据膨润土质量通过实验确定，一般为膨润土重量的5%。 5、测试 1%水溶液PH值大于12为合格品。 二、氢氧化钠 1、物理性质 氢氧化钠又称烧碱、火碱或苛性钠。白色结晶，有液体、固体片状三种产品，纯度从50%至99%不等，密度2-2.2，易吸潮，有强烈的腐蚀性，暴露在空气中，会吸收CO2，变成Na2CO3。 2、作用 a、调节泥浆PH值。 b、促使膨润土分散造浆。 c、加快有机处理机溶解。 3、加量 根据产品纯度和需要决定加量，一般加量为泥浆的 0.1%—0.5%. 4、测试
《钻井液工艺原理》 一.单项选择题(共30题) 1、在水中易膨胀分散的粘土矿物是（P25）。 A. 高岭石； B. 云母； C. 蒙脱石； D. 绿泥石 2、泥浆10秒和10分钟静切力是电动旋转粘度计以3转/分转动时刻度盘指针的（P63）。 A. 最大读数； B. 最小读数； C. 稳定后的读数 3、泥浆含砂量是指大于74微米的颗粒在泥浆中的体积百分数，因此测试时需用（P11）目数的过滤网过滤泥浆样。 A. 150； B. 200； C. 325； D. 100 4、低固相钻井液若使用宾汉模式, 其动塑比值一般应保持在（P58）Pa/mPa·s。 A. 0.48 B. 1.0 C. 4.8 D. 2.10 5、标准API滤失量测定的压力要求是（P82）。 A. 686kPa B. 7MPa C. 100Pa D. 100kPa 6、用幂律模型的"n"值可以判别流体的流型，n等于1的流体为（P58）。 A. 牛顿流体； B. 假塑性流体； C. 膨胀性流体 7、钻井作业中最重要的固相控制设备是（P222）。 A. 除泥器； B. 除砂器； C. 振动筛； D. 离心机 8、钻井液密度越高，机械钻速越（P7）。 A. 高； B. 低； C. 不影响 9、下列那种基团叫酰胺基（P109）。 A. -CONH2 B. -COOH C. -SO3H D. -CH2OH 10、抗高温泥浆材料一般含有那个基团（P179）。 A. -SO3H B. -CH2OH C. -CONH2 D. -COOH 11、钻井过程中最主要的污染物是（P221）。 A. 水泥浆； B. 钻屑； C. 原油； D. 都不是 12、醇类有机化合物的分子结构中含有（P150）。 A. 羧基； B. 硝基； C. 羟基； D. 羰基 13、聚合物处理剂中,CMC属于（P159）型处理剂。 A. 阳离子； B. 阴离子； C. 非离子 14、搬土在钻井液中存在的几种形态分别为（P25）。 A. 端-面； B. 面-面； C. 端-端； D.以上都有 15、阳离子交换容量最大的是（P25）。 A. 伊利石； B. 高岭石； C. 蒙脱石； D. 绿泥石 16、在储层物性参数中，表皮系数S（P299）时，说明井眼受到污染。 A. 大于1 B. 等于0 C. 小于1 17、宾汉塑性模型常用来描述（P52）液体的流动特性。 A. 塑性流体； B. 牛顿流体； C. 膨胀流体 18、粘土的粒径范围是（P21）。 A. 2-44μm； B. 44-74μm； C. <2μm 19、某油基泥浆固相测定的结果是固相20%, 含油56%, 含水24%, 则此泥浆的油水比是:（P6）。 A. 56/24 B. 70/30 C. 80/20 D. 76/24 20、油包水乳化钻井液的破乳电压是衡量体系好坏的关键指标，一般要求不低于（P199）。
第四章钻井液 在钻井工程中，人们常常以“泥浆是钻井的血液”来形象地说明钻井液在钻井中的重要地位。钻井液的作用可以概括为：清洗井底，携带岩屑；冷却和润滑钻头及钻柱；平衡地层压力；保护井壁；协助破岩；地质录井；将水力功率传递给钻头；保护油气层等。 在钻井实践过程中钻井液技术不断发展，从最初采用清水开始，经历了清水、天然泥浆、细分散泥浆、粗分散泥浆、不分散低固相泥浆、无固相泥浆等几个阶段。在这一过程中，为了解决某些复杂问题，出现了油基泥浆以及空气、泡沫等新型钻井液，远远超出了粘土和水形成的“泥浆”围，因此人们用“钻井液”来代替“泥浆”这一名称。 本章从钻井液的基本组成——粘土出发，介绍钻井液的基本性能及调整方法、现场常用钻井液的组成和特点。 第一节粘土基本知识 一、几种主要粘土矿物的晶体构造及特点 粘土主要是由粘土矿物(含水的铝硅酸盐)组成。粘土矿物的种类很多，不同粘土矿物有不同的晶体构造及特点，但其晶体都是由两种基本构造单位组成的。 1．粘土晶体构造中的基本单位 1)硅氧四面体。每个四面体中都有一个硅原子与四个氧原子以相等的距离相连，硅在四面体的中心，四个氧原子(或氢氧)在四面体的顶点。 2)铝氧八面体。铝原子处于八面体的中心，与上面和下面的各三个氧原子或氢氧形成一个正八面体。 2．高岭石的晶体结构 高岭石晶体由一个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成。四面体片的顶尖都朝着八面体片，二者由共用的氧原子和氢氧原子团联结在一起。由于它是一个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成，所以称高岭石为1：1型粘土矿物。高岭石单元晶层，一面为OH层，另一面为O层，片与片之间易形成氢键，晶胞之间连结紧密，故高岭石的分散度低。高岭石晶格中几乎没有晶格取代现象，它的电荷是平衡的，因此高岭石电性微弱。这些特点决定了高岭石水化很差。油气层中高岭石颗粒大而附着力弱。常常因运移堵塞孔喉而降低渗透率。 3．蒙脱石的晶体结构 蒙脱石是由上下两个硅氧四面体片中间夹一层铝氧八面体片组成，硅氧四面体的尖顶朝向铝氧八面体，铝氧八面体片和上下两层硅氧四面体片通过共用氧原
《钻井液工艺原理》综合复习资料 一、名词解释 1、晶格取代（P29最后一段） 在粘土结构中某些原子被其它化合价不同的原子取代而晶格骨架保持不变的作用。 2、压差卡钻（P402倒数第三段） 压差卡钻又称泥饼粘附卡钻,是指钻具在井中静止时,在钻井液液柱压力与地层孔隙压力之间的压差作用下,将钻具紧压在井壁上而导致的卡钻。 3、剪切稀释特性（P65最后一段） 塑性流体和假塑性流体的表观粘度随着剪切速率的增加而降低的特性。 4、油气层损害（P409第一段） 任何阻碍流体从井眼周围流入井底的现象，均称为油气层损害。 5、塑性粘度（P60第一段） 在层流条件下，剪切应力与剪切速率成线性关系时的斜率值。钻井液中的塑性粘度是塑性流体的性质，不随剪切速率而变化；反映了在层流情况下，钻井液中网架结构的破坏与恢复处于动平衡时，悬浮的固相颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及连续液相内部的内摩擦作用的强弱。 6、胺点 在标准实验条件下，石油产品与等体积的苯胺，在相互溶解形成单一液相时的最低温度，叫苯胺点。 7、造浆率（P147第一段） 常将1t粘土所能配出的表观粘度为15mPa?s的钻井液体积称为造浆率。 8、泥饼粘附卡钻（P402倒数第三段） 压差卡钻又称泥饼粘附卡钻,是指钻具在井中静止时,在钻井液液柱压力与地层孔隙压力之间的压差作用下,将钻具紧压在井壁上而导致的卡钻。
9、水敏性损害（P420倒数第三段） 水敏性损害是指当进入油气层的外来流体与油气层中的水敏性矿物不相配伍时，将使得这类矿物发生水化膨胀和分散从而导致油气层的渗透率降低。 10、静切力（P59最后一段） 塑性流体不是加很小的剪切应力就开始流动，而是必须加一定的力才开始流动，这种使钻井液开始流动所需的最低切应力，称为静切力。 11、乳状液（） 一种液体以液珠形式分散在与它不相混溶的另一种液体中而形成的分散体系。 钻井液是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。（P1） 12、钻井液碱度（P9第六段） 碱度是指溶液或悬浮体对酸的中和能力。 二、问答题 1、为什么要求钻井液具有较好的剪切稀释性（P65最后一段、P66第三 段） 剪切稀释性用动塑比来表示，动塑比越高表示钻井液剪切稀释性越强，为了保持在高剪切速率下有效地破岩和低剪切速率下携带钻屑（必须要求高的动塑比）钻头钻时阻力小，还空中能够悬浮钻屑。 2、为什么选择蒙脱土作钻井液配浆土？（P30最后一段） 蒙脱石晶层上、下面皆为氧原子，各层之间以分子间力连接，连接力弱，水分子易进入晶层之间，引起晶格膨胀。而且由于晶格取代作用，蒙脱石带有较多的负电荷，能吸附等量电荷的阳离子。水化的阳离子进入晶层之间，致使C轴方向上的间距增加。因此蒙脱石是膨胀型黏土矿
油基钻井液 一、油基钻井液发展概述 1、定义及类型 油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。 两种油基钻井液——全油基钻井液和油包水乳化钻井液。在全油基钻井液中，水是无用的组分，其含水量不应超过10%；而在油包水钻井液中，水作为必要组分均匀地分散在柴油中，其含水量一般为10~60%。 2、油基钻井液的优缺点 与水基钻井液相比较，油基钻井液具有能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度较小等多种优点。 目前已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要手段，并且还可广泛地用作解卡液、射孔完井液、修井液和取 心液等。 油基钻井液的配制成本比水基钻井液高得多，使用时往往会对井场附近的生态环境造成严重影响。 为了提高钻速，从20世纪70年代中期开始，较广泛地使用了低胶质油包水乳化钻井液。 为保护环境，适应海洋钻探的需要，从80年代初开始，又逐步推广使用了以矿物油作为基油的低毒油包水乳化钻井液。 3、油基钻井液的发展阶段
二、油基钻井液的组成 1、基油(BaseOil) 油包水乳化钻井液是以水滴为分散相，油为连续相，并添加适量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定的乳状液体系。 ?在油包水乳化钻井液中用作连续相的油称为基油，目前普遍使用的基油为柴油(我国常使用零号柴油)和各种低毒矿物油。 ?为确保安全，其闪点和燃点应分别在82℃和93℃以上。 ?由于柴油中所含的芳烃对钻井设备的橡胶部件有较强的腐蚀作用，因此芳烃含量不宜过高，一般要求柴油的苯胺点在60℃以上。苯胺点是指等体积的油和苯胺相互溶解时的最低温度。苯胺点越高，表明油中烷烃含量越高，芳烃含量越低。 ?为了有利于对流变性的控制和调整，其粘度不宜过高。 各种基油的物理性质 注：Mentor26、Mentor28、Escaid110、LVT和BP8313均为常用矿物油的代号。 2、水相(WaterPhase)： ?淡水、盐水或海水均可用作油基钻井液的水相。但通常使用含一定量CaCl2
1、聚丙烯酰胺钾盐 K-PAM 又称之为聚丙烯酸钾，产品为白色或淡黄色末状，是一种含羧钾聚丙烯酰胺衍生物，是很强的抑制页岩分散剂，具有控制地层造浆的作用并兼有降失水、改善流型及增加润滑性等功能。在钻井液中包被、提粘，使用于各种泥浆体系，有较好的防塌作用。它能改善井液的流变性并能有效地包被钻屑，抵制地层造浆，钾离子的存在，能防止软泥。岩和硬脆性泥液岩的水化和剥落，起到稳定井壁的作用，具有较好的降失水作用，与其它处理剂配伍性好， 2、PAC—141是一种新型泥浆处理剂。可适用于各种水基泥浆体系,具有改善泥浆流型、提高剪切稀释能力、降低失水量、控制钻屑分散、稳定井壁、调节泥浆粘度和胶体稳定性等作用。 3、NH4-HPAN是淡黄色粉末，具有一定的抗温和抗盐能力。并且具有耐光、耐腐蚀的功能，由于NH4+在页岩中的镶嵌作用，具有一定的防塌效果。该产品有较强降低钻井液降滤失量和高温高压滤失量，抗温能力强，抗热稳定性好等作用，具有一定的抑制粘土水化和防塌能力，同事具有较好的抗盐以及抗污染的能力。 4、聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂，由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生成分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理剂。其混凝作用表现如下：a、水中胶体物质的强烈电中和作用。b、水解产物对水中悬浮的优良架桥吸附作用。c、对溶解性的选择性吸附作用。 5、 XY27在钻井液中用作降粘剂（或叫絮凝剂）。在它的分子链中引入了一定比例的阳离子、阴离子、非阴离子官能团。由于阳离子基团的存在，大大提高了XY27抑制泥页岩分散、膨胀的能力，并能提高钻井液体系的抑制性。因此，XY27不仅能显著降低钻井液的粘度，而且能使钻井液的粘度保持稳定，表现出较强的抗岩屑污染能力。 6、氢氧化钠是白色的固体，极易溶解于水，呈碱性，可用于调节泥浆ph值。 7、高效润滑剂RH-3是专为钻井润滑设计的复合型润滑剂，添加到钻井液中可明显提高其抑止性和润滑性，添加本品后钻探阻力小，进尺快，可防止缩径泥包钻头、压差卡钻，有利于提高钻进效率，防止井塌，延长钻头寿命。⑴高润滑性，润滑系数降低率可达80%以上。⑵优良的抗磨性和极压性能。⑶抗高温，可在250 ℃以上应用。⑷高安全性，闪点在80℃以上，一般工作环境中无燃爆危险。 ⑸绿色环保，本品无毒，可生物降解，环境友好。⑹与基浆配伍性好，膨润土产地、性能的变化不影响润滑效果。⑺分散性好，在浆体中分散均匀，润滑平稳。 8、磺化沥青是棕褐色易碎薄片或流动性粉末，由于含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩界面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散起到防塌作用。同时，不溶于水的部分又能填充孔喉和裂缝起到封堵作用，并可覆盖在页岩界面，改善泥饼质量。磺化沥青在钻井液中还起润滑和降低高温高压滤失量的作用，1是一种堵漏、防塌、润滑、减阻、抑制等多功能的有机钻井液处理剂。2、润滑减阻，降低钻具的提升能力和扭距延长钻头使用期，预防和解除卡钻；3、形成薄而坚韧的泥饼强化井壁。控制高温失水；4、控制泥浆的高温剪切强度；5、可与其它泥浆处理剂复配使用。推荐加量1-6%。
《钻井液工艺原理》综合复习资料 一、概念题 二、填空题 1、钻井液的主要功能有（）、（）、（）、（）等。 2、一般来说，钻井液处于（）状态时，对携岩效果较好；动塑比τ0/ηp越（）或流性指数n越（），越有利于提高携岩效率。 3、粘土矿物基本构造单元有（）和（）。 4、井壁不稳定的三种基本类型是指（）、（）、（）。 5、在钻井液中，改性褐煤用做（）剂，磺化沥青用做（）剂。 6、油气层敏感性评价包括（）、（）、（）、（）和（）等。 7、一般来说，要求钻井液滤失量要（）、泥饼要（）。 8、现场钻井液常用四级固相控制设备指（）、（）、（）、（）。 9、影响钻井液滤失量的主要因素有（）、（）、（）、（）。 10、按API标准钻井液常规性能测试包括（）、（）、（）、（）、（）、（）。 11、聚合物钻井液主要类型有（）、（）、（）。 12、钻井液常用流变模式有（）、（）。 13、常见粘土矿物有（）、（）、（）等。 14、钻井过程可能遇到的复杂情况有（）、（）、（）等。 15、钻井液的基本组成（）、（）、（）。 16、钻井液的流变参数包括（）、（）、（）、（）和（）等。 17、在钻井液中，钠羧甲基纤维素用做（）剂，铁铬盐（FCLS）用做（）剂，氢氧化钠用作（）剂。 18、现场常用钻井液降滤失剂按原料来源分类有（）、（）、（）、（）。 三、简答题 四、计算题 1、使用范氏六速粘度计，测得某钻井液600rpm和300rpm时的读数分别为：Ф600=29，Ф300=19，且已知该钻井液为宾汉流体。 ⑴计算该钻井液的流变参数及表观粘度； ⑵计算流速梯度为3000S-1时钻井液的表观粘度。 2、用重晶石（ρB=4.2g/cm3）把400 m3钻井液由密度ρ1=1.20g/cm3加重到ρ2=1.60g/cm3，并且每100kg重晶石需同时加入9L水以防止钻井液过度增稠，试求： ⑴若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？ ⑵若最终体积为400 m3，需加入重晶石多少吨，放掉钻井液多少方？ 3、用重晶石（ρB=4.2g/cm3）把200 m3钻井液由密度ρ1=1.10g/cm3加重到ρ2=1.50g/cm3，并且每100kg重晶石需同时加入9L水以防止钻井液过度增稠，试求： ⑴若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？ ⑵若最终体积为200 m3，需加入重晶石多少吨，放掉钻井液多少方？ 五、论述题
钻井液有关计算公式 一、加重：W= Y（Y-Y）/Y）-谡 W :需要加重1方泥浆的数量（吨） Y：加重料密度 Y:泥浆加重前密度 Y：泥浆加重后密度 二、降比重：V= （丫原-丫稀）丫水/ 丫稀-丫水 V：水量（方） 丫原：泥浆原比重 丫稀：稀释后比重 丫水：水的比重 三、配1方泥浆所需土量：W= 丫土（丫泥-丫水）/丫土-丫水 丫水：水的比重 丫泥：泥浆的比重 丫土：土的比重 四、配1方泥浆所需水量：V=1-W 土/丫土 丫土：土的比重 W 土：土的用量 五、井眼容积：V=1/4 U D2H D ：井眼直径（m） H ：井深（m） 六、环空上返速度：V 返= 1 2.7Q/D 2-d2 Q: 排量（l/S ） D: 井眼直径（cm） d: 钻具直径（cm） 七、循环周时间：T=V/60Q=T井内+T地面 T: 循环一周时间（分钟） V: 泥浆循环体积（升） Q: 排量（升/秒）
八、岩屑产出量：W= T D2* Z/4
W:产出量（立方米/小时） Z:钻时（机械钻速）（米 /小时） D:井眼直径（米） 九、粒度范围 粗 中粗 中细 细 超细 胶体 粘土级颗粒 砂粒级颗粒 粒度》2000卩 粒度2000- 250卩 粒度250-74卩 粒度74-44卩 粒度44- 2 粒度W 2 1 粒度w 2 1 粒度》74 1 十、API 筛网规格： 目数 20 30 40 50 60 80 100 120 十一、除砂器有关数据 除砂器：尺寸（6-12 〃） 处理量（ 除砂器：尺寸（2-5 〃） 处理量（ 28-115立方米/小时） 范围（除74 1以上） 6-17立方米/小时） 范围（除44 1以上） O I ” O n -=1.195 *（‘600 - -00） T c =1.512*（ ... 6可00 -「600 ） 2 孔径 （1 ） 838 541 381 279 234 178 140 十二、极限剪切粘度 十三、卡森动切力：
中国石油大学（）远程教育学院 《钻井液工艺原理》期末复习题 一.单项选择题(共30题) 1、在水中易膨胀分散的粘土矿物是（C）。 A. 高岭石； B. 云母； C. 蒙脱石； D. 绿泥石 2、泥浆10秒和10分钟静切力是电动旋转粘度计以3转/分转动时刻度盘指针的 （A）。 A. 最大读数； B. 最小读数； C. 稳定后的读数 3、泥浆含砂量是指大于74微米的颗粒在泥浆中的体积百分数，因此测试时需用（B） 目数的过滤网过滤泥浆样。 A. 150； B. 200； C. 325； D. 100 4、低固相钻井液若使用宾汉模式, 其动塑比值一般应保持在（A）Pa/mPa·s。 A. 0.48 B. 1.0 C. 4.8 D. 2.10 5、标准API滤失量测定的压力要求是（A）。 A. 686kPa B. 7MPa C. 100Pa D. 100kPa 6、用幂律模型的"n"值可以判别流体的流型，n等于1的流体为（A）。 A. 牛顿流体； B. 假塑性流体； C. 膨胀性流体 7、钻井作业中最重要的固相控制设备是（C）。 A. 除泥器； B. 除砂器； C. 振动筛； D. 离心机 8、钻井液密度越高，机械钻速越（B）。 A. 高； B. 低； C. 不影响 9、下列那种基团叫酰胺基（A）。 A. -CONH2 B. -COOH C. -SO3H D. -CH2OH 10、抗高温泥浆材料一般含有那个基团（A）。 A. -SO3H B. -CH2OH C. -CONH2 D. -COOH 11、钻井过程中最主要的污染物是（B）。 A. 水泥浆； B. 钻屑； C. 原油； D. 都不是 12、醇类有机化合物的分子结构中含有（C）。
第六章钻井液 第一节钻井液的功用和组成(钻井的血液) 一、钻井液的种类和发展 种类：清水、自然造浆、泥浆（细分散、粗分散、不分散、油基、水基）、乳化钻井液、泡沫钻井液、气体钻井液。 1、旋转钻井初期用清水钻进，遇井下粘土层自然造浆，这一时期称为自然造浆阶段。(1901～1920年） 2、在清水中加入粘土和分散剂，使粘土充分分散以提高其稳定性，这一时期称为细分散阶段。（1921～1942年） 3、为提高泥浆的抗钙污染能力，加入一些抗钙处理剂（无机絮凝剂，如石灰、石膏、氯化钙等）使粘土处于适当絮凝状态（初分散），这一时期称为初分散阶段。（1942～1965年） 4、为提高钻速和适应喷射钻井的需要，在泥浆中加入有机絮凝剂，使粘土不分散，这一时期称为不分散阶段。 ★5、八十年代开始重视和研究钻井液对储层的损害问题，因而进入了钻井液的保护储层阶段。 二、钻井液的基本功用 1、清洁井底 2、携带和悬浮清除钻屑 环空返速（0.6～1 m/s）＞钻屑沉降速度→钻屑上行 迟到时间（深井0.5～1h）：钻屑自井底升到井口所需时间 3、保护井壁（泥饼） 4、冷却、润滑钻头和钻柱 5、控制与平衡地层压力（密度） ★6、提供地层有关资料和信息（泥浆录井提供油、气、水和地层压力资料）。
在钻井作业过程中，钻井液直接与地层接触，并且不断地从地下循环到地面上来，因而地层的情况总会或多或少地在钻井液中被反映出来。因而我们可以通过钻井液间接和直接的来了解地层的情况。这就是钻井液的录井功能。 比如，正在钻进地层的钻屑是通过钻井液的循环而被带到地面，因而我们便可以从这些钻屑来了解地层的岩性特征和划分地层层位。 钻遇水层时，地层水的侵入会使钻井液的密度降低、粘度降低、含盐量和氯根含量发生变化。 钻遇气层时，钻井液的密度下降、粘度上升、并且可以闻到浓烈的天然气味和见到很多气泡。 钻遇油层时，钻井液的密度、粘度等也会发生变化，钻井液中也会见到原油。气相色谱测井就是在钻井过程中连续测量泥浆中各种烃类含量的变化从而发现油气层。 6、传递水功率（井下动力钻进） 7、直接或辅助破岩（喷射钻井） ★8、保护储层（最新发展）。 三、泥浆的组成 1、组成： 水基泥浆━━水、粘土、各种添加剂（活性固相，惰性固相） 油基泥浆━━油、粘土、各种添加剂。 2、粘土结构 粘土矿物的两种基本构造单元 硅氧四面体：一个硅原子与四个氧原子（或氢氧）以等距相连，硅在四 面体中心，氧在四面体顶点。（片状结构） 铝氧八面体：两层紧密堆叠的氧和氢氧组成，铝（或镁）原子居 于正八面体中心。 氧