油氣井工作液技術(shù)學(xué)習(xí)教案

會(huì)計(jì)學(xué)1油氣井工作液技術(shù)(jìshù)第一頁(yè)，共180頁(yè)。ChapterOnePreface

第1章緒論第1頁(yè)/共180頁(yè)第二頁(yè)，共180頁(yè)。1.1定義(dìngyì)——在鉆井、完井、增產(chǎn)等作業(yè)過(guò)程中所使用(shǐyòng)的工作流體統(tǒng)稱油氣井工作液。包括：鉆井液、鉆井完井液、水泥漿、射孔液、隔離液、封隔液、礫石充填液、修井液、壓裂液、酸液、驅(qū)替液等。第2頁(yè)/共180頁(yè)第三頁(yè)，共180頁(yè)。建立油氣通道發(fā)現(xiàn)油氣層解放油氣層保護(hù)(bǎohù)油氣層提高油氣產(chǎn)量1.2主要(zhǔyào)功用第3頁(yè)/共180頁(yè)第四頁(yè)，共180頁(yè)。（按作業(yè)(zuòyè)環(huán)節(jié)分）兩大類(lèi)I.鉆井液水基鉆井液油基鉆井液氣基鉆井流體II.完井液（廣義）——油氣井完成和完善作業(yè)過(guò)程(guòchéng)中所使用的工作流體。1.3分類(lèi)(fēnlèi)第4頁(yè)/共180頁(yè)第五頁(yè)，共180頁(yè)。II.完井液（廣義(guǎngyì)）鉆井完井液（即打開(kāi)產(chǎn)層的鉆井液）——在油氣層中鉆進(jìn)時(shí)所使用的循環(huán)流體。有：改性鉆井液、清潔鹽水聚合物完井液、低固相聚合物完井液、油基完井液、氣體類(lèi)完井液。主要功用：打開(kāi)儲(chǔ)層時(shí)保護(hù)油氣層。隔離液——替換作業(yè)(zuòyè)時(shí)用來(lái)隔離兩種不配伍的工作液的流體。如：固井注水泥。主要功用：消除工作液間不配伍帶來(lái)的不利影響，提高作業(yè)（施工）質(zhì)量。第5頁(yè)/共180頁(yè)第六頁(yè)，共180頁(yè)。II.完井液（廣義(guǎngyì)）射孔液——射孔作業(yè)時(shí)使用的流體。有：無(wú)固相清潔鹽水、陽(yáng)離子聚合物射孔液、無(wú)固相聚合物鹽水、暫堵性聚合物射孔液、油基射孔液、酸基射孔液。主要功用：協(xié)助打開(kāi)油氣通道，保護(hù)油氣層，平衡地層壓力。水泥漿——固井作業(yè)時(shí)注入套管與井壁環(huán)形空間內(nèi)的流體。主要功用：將套管與井壁固結(jié)在一起，建立安全的油氣通道，同時(shí)為后續(xù)(hòuxù)作業(yè)提供安全的施工環(huán)境。第6頁(yè)/共180頁(yè)第七頁(yè)，共180頁(yè)。II.完井液（廣義(guǎngyì)）封隔液——完井時(shí)套管與油管間的充填液體。有：清潔鹽水、聚合物膠液（CMC）、改性鉆井液、油基鉆井液。主要功用(gōngyòng)：平衡壓力、防腐、保護(hù)油套管。套管封隔液——套管與井壁間無(wú)水泥段的充填液體。主要功用(gōngyòng)：平衡壓力、穩(wěn)定井壁、保護(hù)套管、節(jié)約成本。礫石充填液——防砂作業(yè)時(shí)用來(lái)輸送礫石的流體。主要功用(gōngyòng)：輸送礫石、保護(hù)油氣層、平衡地層壓力。第7頁(yè)/共180頁(yè)第八頁(yè)，共180頁(yè)。II.完井液（廣義(guǎngyì)）修井液——修井作業(yè)時(shí)所用的工作液。修井作業(yè)：套管修理、修理更換井下設(shè)備、清除井眼中的有害固體（砂、礫石、淤泥等）、處理井下事故。有：清潔鹽水、聚合物鹽水、油基鉆井液等。主要功用：修復(fù)(xiūfù)油井，平衡壓力，保護(hù)油氣層。壓裂液——壓裂作業(yè)時(shí)使用的流體。有：水基類(lèi)（稠化水壓裂液、水凍膠壓裂液、水包油壓裂液）油基類(lèi)（稠化油壓裂液、油凍膠壓裂液、油包水壓裂液）主要功用：傳遞壓力、攜砂、保護(hù)油氣層（擴(kuò)大通道）。第8頁(yè)/共180頁(yè)第九頁(yè)，共180頁(yè)。II.完井液（廣義(guǎngyì)）酸液：（含前置液）——酸化作業(yè)中使用的流體。有：鹽酸、氫氟酸和兩者混合的土酸。此外：氨基磺酸（NH2SO3H）、碳酸、甲酸、乙酸。常加入：緩蝕劑、緩速劑、穩(wěn)定劑。主要功用：解堵和溶解膠結(jié)(jiāojié)物，恢復(fù)和提高儲(chǔ)層滲透率，解放儲(chǔ)層，保護(hù)儲(chǔ)層。驅(qū)替液——三次采油作業(yè)過(guò)程中所使用的流體。有：鹽水類(lèi)、聚合物類(lèi)、微乳液、泡沫類(lèi)。主要功用：驅(qū)替殘余油，提高采收率。此外：還有注水作業(yè)，調(diào)剖堵水等所使用(shǐyòng)流體均屬油氣井工作液。第9頁(yè)/共180頁(yè)第十頁(yè)，共180頁(yè)。影響探井成功率（影響錄井、試井結(jié)果、誤判為干層或水層等）影響油田開(kāi)發(fā)速度（井塌、井漏、卡鉆等延長(zhǎng)建井周期、報(bào)廢）影響油井采收率（損害、油氣層滲透率降低、產(chǎn)量低）影響油田穩(wěn)產(chǎn)期（射孔液、修井液與儲(chǔ)層流體不配(bùpèi)物、結(jié)垢等）影響油田綜合效益1.4油氣井工作液在油氣田勘探開(kāi)發(fā)中的地位(dìwèi)和作用第10頁(yè)/共180頁(yè)第十一頁(yè)，共180頁(yè)。ChapterTwo

TheTechnologyofDrillingFluids

第2章鉆井液技術(shù)(jìshù)第11頁(yè)/共180頁(yè)第十二頁(yè)，共180頁(yè)。2.1.1早期歷史（公元前256年～公元1844年）原始階段早在公元前256年（春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期）。我國(guó)發(fā)明了“頓鉆”鉆井技術(shù)，后傳至波斯、埃及(āijí)，然后再傳到歐洲。至公元1041～1053年（北宋年間）。我國(guó)首創(chuàng)“卓筒井”。即用竹筒當(dāng)套管下入井內(nèi)，封隔水層、塌層。到公元1821年（清道光年間），我國(guó)已能鉆成1000米井。此段期間，所用鉆井液完全是清水，目的單一：僅為洗井和幫助撈砂，沒(méi)有循環(huán)系統(tǒng)，將清水直接倒入井內(nèi)，沖鉆，下?lián)粕巴矒瞥觥?.1鉆井液技術(shù)的發(fā)展(fāzhǎn)概況第12頁(yè)/共180頁(yè)第十三頁(yè)，共180頁(yè)。2.1.2萌芽階段（1844年～1920年）

1844年．英國(guó)人RobertBeart發(fā)明了“旋轉(zhuǎn)鉆井”方法，并開(kāi)始使用循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)鉆井液，但采用的是“反循環(huán)”方法。（即抽吸法）。1845～1860年.法國(guó)人Faulle建立了較完整的循環(huán)系統(tǒng)，并采用“正循環(huán)”循環(huán)鉆井液，且意識(shí)到了“混濁的水”比“清水”帶砂好。1887～1901年.美國(guó)人開(kāi)始使用粘土、糠麩、谷物等材料作鉆井液添加劑，并認(rèn)識(shí)到用“粘泥”使鉆井液變“稠”變“重”的重要性。1906年.鉆井液攪拌器問(wèn)世。（在此之前，鉆井液是由牲口在池中走動(dòng)配成的。）1910年.專(zhuān)用泥漿泵問(wèn)世。這段期間(qījiān)，已開(kāi)始認(rèn)識(shí)到鉆井液的重要性。鉆井液特點(diǎn)：成分單一，處于自然狀態(tài)。2.1鉆井液技術(shù)(jìshù)的發(fā)展概況第13頁(yè)/共180頁(yè)第十四頁(yè)，共180頁(yè)。2.1.3發(fā)展階段（1921年～1948年）——近代鉆井液1921年.美國(guó)人Stroud開(kāi)始使用專(zhuān)門(mén)制備的添加劑來(lái)調(diào)節(jié)鉆井液性能，并出版了世界上第一本關(guān)于鉆井液方面的出版物。鉆井液工藝技術(shù)正式問(wèn)世。各先進(jìn)國(guó)家相繼開(kāi)始了這方面的研究工作。出現(xiàn)(chūxiàn)了加重劑、增粘劑、降濾失劑、堵漏劑等專(zhuān)用處理劑，并建立了比重、粘度、失水等常規(guī)性能的測(cè)試方法及鉆井液濾液分析方法。1930年.全世界已有23種關(guān)于鉆井液方面的出版物。鉆井液技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入高潮。2.1鉆井液技術(shù)(jìshù)的發(fā)展概況第14頁(yè)/共180頁(yè)第十五頁(yè)，共180頁(yè)。2.1.3發(fā)展階段(jiēduàn)（1921年～1948年）——近代鉆井液此階段(jiēduàn)鉆井液有如下特點(diǎn)：組分較前復(fù)雜，逐漸趨于完善。普遍使用處理劑來(lái)調(diào)節(jié)維護(hù)鉆井液性能。鉆井液類(lèi)型越來(lái)越多，功能越來(lái)越全。同時(shí)開(kāi)始了鉆井液處理劑研究和鉆井液專(zhuān)用儀器的設(shè)計(jì)制造。2.1鉆井液技術(shù)的發(fā)展(fāzhǎn)概況第15頁(yè)/共180頁(yè)第十六頁(yè)，共180頁(yè)。2.1.4科學(xué)化階段（1948年至今）——現(xiàn)代鉆井液出現(xiàn)并廣泛使用了不分散無(wú)固相、低固相鉆井液。處理劑發(fā)展迅速。由幾十種發(fā)展到上千種，并開(kāi)始了深入的處理劑作用機(jī)理研究。開(kāi)始了泥漿（鉆井液）流變學(xué)研究，水力參數(shù)(cānshù)及流變模式的優(yōu)選。發(fā)展了鉆井液固相控制技術(shù)。開(kāi)展了系統(tǒng)深入的井壁穩(wěn)定技術(shù)研究。開(kāi)展了系統(tǒng)深入的深井超深井鉆井液技術(shù)研究。研制了大量成套的現(xiàn)代測(cè)試儀器，并逐步完善了評(píng)價(jià)方法。開(kāi)始了鉆井液數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)家系統(tǒng)的建立。深入開(kāi)展了保護(hù)油氣層的完井液技術(shù)研究。形成了一整套較完善的鉆井液技術(shù)理論。2.1鉆井液技術(shù)(jìshù)的發(fā)展概況我國(guó)鉆井液技術(shù)研究起步晚，但發(fā)展非常迅速，無(wú)論從理論研究上或是應(yīng)用研究上均有重大突破。目前我國(guó)鉆井液技術(shù)與先進(jìn)國(guó)家處于(chǔyú)同步水平。第16頁(yè)/共180頁(yè)第十七頁(yè)，共180頁(yè)。泥漿mud又稱：鉆井液drillingfluid洗井液flushingfluid循環(huán)流體circulatingfluid可定義為：保證鉆井工作能安全順利進(jìn)行的所有入井流體統(tǒng)稱鉆井液?；颍河筛鞣N不同大小的固體顆粒分散、懸浮于不同的流體中并由各種化學(xué)處理劑來(lái)維持其性能的一種多級(jí)多相(duōxiānɡ)分散體系。2.2鉆井液的組成、類(lèi)型(lèixíng)及功用第17頁(yè)/共180頁(yè)第十八頁(yè)，共180頁(yè)。2.2.1組成鉆井液主要由分散介質(zhì)、分散相和處理劑三大部分組成。分散介質(zhì)（連續(xù)相）水：淡水/鹽水——“水基”油：原油/柴油(cháiyóu)/白油——“油基”氣：“氣基”分散相粘土（膨潤(rùn)土）油：對(duì)水而言水：對(duì)油而言氣：充于水基中處理劑：增粘劑、降粘劑、降濾失劑、抑制劑、表面活性劑、加重劑、潤(rùn)滑劑，維持鉆井液性能的穩(wěn)定。2.2鉆井液的組成(zǔchénɡ)、類(lèi)型及功用第18頁(yè)/共180頁(yè)第十九頁(yè)，共180頁(yè)。2.2.2鉆井液的類(lèi)型國(guó)內(nèi)外分類(lèi)各異，但目前均有暫行標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)。基本上可概括為三大類(lèi)型：即水基鉆井液、油基鉆井液、氣基流體。國(guó)內(nèi)油田習(xí)慣分類(lèi)2.2鉆井液的組成(zǔchénɡ)、類(lèi)型及功用

細(xì)分散鉆井液鈣處理鉆井液：石灰/石膏/氯化鈣粗分散鉆井液鹽水鉆井液：鹽水/飽和鹽水/海水水基鉆井液無(wú)固相聚合物鉆井液聚合物鉆井液低固相不分散聚合物鉆井液聚磺鉆井液等混油鉆井液

油包水空氣油基鉆井液氣基天然氣油基霧、泡沫第19頁(yè)/共180頁(yè)第二十頁(yè)，共180頁(yè)。2.2.2鉆井液的類(lèi)型國(guó)標(biāo)分類(lèi)分法一：淡水鉆井液體系鈣處理鉆井液體系不分散聚合物鉆井液體系鹽水鉆井液體系飽和(bǎohé)鹽水鉆井液體系鉀基鉆井液體系油基鉆井液體系氣體體系（氣體、泡沫）2.2鉆井液的組成、類(lèi)型(lèixíng)及功用分法二：不分散聚合物鉆井液體系(tǐxì)鉀基鉆井液體系(tǐxì)飽和鹽水鉆井液體系(tǐxì)分散鉆井液體系(tǐxì)鈣處理鉆井液體系(tǐxì)鹽水鉆井液體系(tǐxì)油基鉆井液體系(tǐxì)氣體鉆井流體修井液完井液體系(tǐxì)第20頁(yè)/共180頁(yè)第二十一頁(yè)，共180頁(yè)。2.2.2鉆井液的類(lèi)型美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API）和國(guó)際鉆井承包商協(xié)會(huì)(xiéhuì)（IADC）分類(lèi)不分散體系（不作任何處理）分散體系鈣處理體系聚合物體系低固相體系飽和鹽水體系完井修井液體系油基鉆井液體系氣體體系2.2鉆井液的組成、類(lèi)型(lèixíng)及功用注：1986年前，API和IADC分法與此差異較大(jiàodà)，上述分法是1986年修改的。第21頁(yè)/共180頁(yè)第二十二頁(yè)，共180頁(yè)。2.2.3鉆井液的功用(gōngyòng)（十大功能）2.2鉆井液的組成、類(lèi)型(lèixíng)及功用清洗井底，攜帶鉆屑。懸浮鉆屑和加重劑?？刂频貙訅毫Α鬟f水力功率。穩(wěn)定井壁。冷卻(lěngquè)、潤(rùn)滑鉆頭及鉆柱。承受鉆柱和套管的部分重量。提供所鉆地層的大量資料。保護(hù)油氣層。防止鉆具腐蝕。第22頁(yè)/共180頁(yè)第二十三頁(yè)，共180頁(yè)。2.3.1鉆井液的流變性2.3鉆井液的性能(xìngnéng)由《流體力學(xué)》知，流體有四種基本(jīběn)流型（即牛頓流型、塑性流型、假塑性流型和膨脹流型）。鉆井液大多屬塑性或假塑性流型，因此就對(duì)應(yīng)有相應(yīng)的流變參數(shù)。鉆井液主要(zhǔyào)有四大基本性能，即：流變性、造壁性、抑制性和潤(rùn)滑性。第23頁(yè)/共180頁(yè)第二十四頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.1鉆井液的流變性靜切應(yīng)力(yìnglì)：τs（現(xiàn)場(chǎng)又用“θ”表示）GelStrength

簡(jiǎn)稱“切力”：即塑性流體開(kāi)始流動(dòng)時(shí)的最低切應(yīng)力(yìnglì)，又稱“凝膠強(qiáng)度”。產(chǎn)生原因：存在空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

實(shí)質(zhì)：鉆井液凝膠強(qiáng)度的高低。

影響因素：①粘土含量和分散度：含量大，分散度高，τs大。

②粘土顆粒的ζ電位和水化膜：ζ低，水化膜薄，吸力占優(yōu)勢(shì)，τs大。

③處理劑的種類(lèi)和加量

作用：鉆井液靜止時(shí)懸浮鉆屑和加重劑。

測(cè)量方法：用旋轉(zhuǎn)粘度儀測(cè)其靜止10分鐘的切力。（用最低轉(zhuǎn)速：每分鐘3轉(zhuǎn)）或用浮筒切力計(jì)。第24頁(yè)/共180頁(yè)第二十五頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.1鉆井液的流變性動(dòng)切應(yīng)力：τo又稱屈服值“YP”YieldPoint

塑性流體特有的性質(zhì)，反映鉆井液作層流流動(dòng)時(shí)，粘土顆粒(kēlì)之間及高聚物分子之間的相互作用力。（即結(jié)構(gòu)拆散、恢復(fù)達(dá)到動(dòng)平衡時(shí)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。）τo是常量，不隨速度梯度變化，體系定它則定。產(chǎn)生原因：結(jié)構(gòu)所至（同τs）實(shí)質(zhì)：鉆井液在層流條件下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。影響因素：①粘土含量和分散度。②粒子ζ電位和水化膜。③處理劑的使用：吸附端面，拆散削弱結(jié)構(gòu)，τo降低。④高分子聚合物的使用：吸附橋聯(lián)，τo升高。第25頁(yè)/共180頁(yè)第二十六頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.1鉆井液的流變性動(dòng)切應(yīng)力

作用：鉆井過(guò)程中懸浮攜帶巖屑。（動(dòng)態(tài)條件）τo的大小反映了鉆井液攜屑能力的大小。τo大，說(shuō)明層流時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，流核面積大，攜屑能力強(qiáng)，反之弱。測(cè)量方法：用旋轉(zhuǎn)粘度儀測(cè)(yícè)600轉(zhuǎn)和300轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)，代入賓漢公式或相應(yīng)的直讀公式計(jì)算而得。τo=5.11（φ300-PV）τo=0.511(2φ300-φ600)旋轉(zhuǎn)(xuánzhuǎn)粘度計(jì)第26頁(yè)/共180頁(yè)第二十七頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.1鉆井液的流變性表觀粘度：又稱視粘度或有效粘度，用η’表示。AV:ApparentViscosity

——某一流速梯度下，速梯與相應(yīng)切應(yīng)力之比。即：ηi’=τi/Di單位：cP或mPa·s可見(jiàn)：表觀粘度隨速梯而變，同一體系，不同速梯，ηi不同。實(shí)質(zhì)：鉆井液在流動(dòng)過(guò)程中實(shí)際表現(xiàn)出來(lái)的總的粘滯性。作用：衡量鉆井液的宏觀流動(dòng)性。測(cè)量方法：用旋轉(zhuǎn)粘度儀。現(xiàn)場(chǎng)習(xí)慣用600轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的1/2值表示，AV=φ600/2。方可將對(duì)應(yīng)速梯下測(cè)得的切力值代入賓漢或指數(shù)(zhǐshù)方程求得。第27頁(yè)/共180頁(yè)第二十八頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.1鉆井液的流變性塑性粘度（PV或ηs）（PlasticViscosity）

——塑性流體層流流動(dòng)時(shí)的粘度。PV也是常量，不隨速度梯度變化，體系定它則定。實(shí)質(zhì)：鉆井液中結(jié)構(gòu)拆散(chāisǎn)與恢復(fù)處于動(dòng)平衡時(shí)，固—液之間、液—液之間的內(nèi)摩擦力的反應(yīng)。影響因素：固相含量：固含高，則PV高。分散度：分散度↗，則PV↗。液相粘度：液相粘度↗，則PV↗。水溶性處理劑的粘度：水溶性處理劑的粘度↗，則PV↗。顯然，它直接反映了鉆井液中固相含量的高低及分散程度。第28頁(yè)/共180頁(yè)第二十九頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.1鉆井液的流變性塑性(sùxìng)粘度：作用：衡量(héngliáng)判斷鉆井液中固相含量的高低及分散程度。高則有害，低則有利。PV與YP是塑性型鉆井液的兩個(gè)重要流變參數(shù)，它們直接影響流阻、壓降、水力功率的大小及井眼凈化的程度。測(cè)量方法：用旋轉(zhuǎn)粘度儀測(cè)φ600、φ300讀值。PV=φ600-φ300mPa·s第29頁(yè)/共180頁(yè)第三十頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.1鉆井液的流變性剪切稀釋(xīshì)性（ShearThinningBehavior）——表觀粘度隨速梯增大而降低的現(xiàn)象，稱為剪切稀釋。實(shí)質(zhì)：高剪切作用破壞了體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)(jiégòu)，使總的粘滯性降低。顯然：只要能形成結(jié)構(gòu)(jiégòu)的鉆井液，均有剪切稀釋性。表征量：τo/ηs（動(dòng)切應(yīng)力YP/塑性粘度PVPa/mPa·s）大小衡量。比值大——剪切稀釋能力強(qiáng)，反之則弱。因?yàn)楸戎荡?，表明結(jié)構(gòu)(jiégòu)多（τo大），固含低（ηs?。w系受剪切稀釋明顯。作用：判斷攜屑能力：強(qiáng)者——好，有利低速帶砂（結(jié)構(gòu)(jiégòu)）。0.36～0.48Pa/mPa·s估計(jì)鉆頭水眼處的粘度大?。簭?qiáng)者——小，有利噴射。故：一般要求鉆井液的剪切稀釋能力強(qiáng)。（太強(qiáng)也有害）。第30頁(yè)/共180頁(yè)第三十一頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.1鉆井液的流變性流性指數(shù)(zhǐshù)：符號(hào)“n”，亦稱n值：0<n<1，無(wú)因次。——表示假塑性流體中結(jié)構(gòu)的多少及存在的形式。當(dāng)n→1時(shí)：表明結(jié)構(gòu)少，且不連續(xù)(liánxù)。n=1時(shí)，完全無(wú)結(jié)構(gòu)，牛頓體。當(dāng)n→0時(shí)：表明結(jié)構(gòu)逐漸增多，且連續(xù)(liánxù)。非牛頓性越強(qiáng)。作用：判別攜屑能力：n小，流核大，帶砂好。n=0.4～0.7好。判斷剪切稀釋性：n越小，剪切稀釋能力越強(qiáng)。（結(jié)構(gòu)多）第31頁(yè)/共180頁(yè)第三十二頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.1鉆井液的流變性稠度系數(shù)：符號(hào)(fúhào)“K”，亦稱K值。單位：達(dá)因·秒n/厘米2。

——表示假塑性鉆井液的稀稠程度。由假塑性流體本構(gòu)方程(fāngchéng)：τ=KDn可知，當(dāng)n=1時(shí)，τ=KD（即為牛頓體）。顯然，此時(shí)K即為牛頓粘度（牛頓內(nèi)摩擦系數(shù)），說(shuō)明K與粘度有關(guān)。實(shí)質(zhì)：假塑性流體在一定速梯下非結(jié)構(gòu)性內(nèi)摩擦的反映。作用：衡量鉆井液流動(dòng)阻力的高低及固相含量的多少。第32頁(yè)/共180頁(yè)第三十三頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.1鉆井液的流變性觸變性（ThixotropicBehavior）——指鉆井液受攪拌后變稀，靜止后又變稠的特性。或：鉆井液切力（攪拌后）隨靜止時(shí)間的增長(zhǎng)而增大的特性。產(chǎn)生原因：受攪結(jié)構(gòu)被拆散，粘度、切力下降——變稀。靜止結(jié)構(gòu)恢復(fù)，粘度、切力增大——變稠。實(shí)質(zhì)：體系恢復(fù)結(jié)構(gòu)的能力。影響因素(yīnsù)：①粒子濃度↗，結(jié)構(gòu)恢復(fù)快、強(qiáng)，觸變性強(qiáng)。②ζ電位↗，結(jié)構(gòu)恢復(fù)慢、弱，觸變性弱。③若是端—面、端—端結(jié)構(gòu)為主，恢復(fù)慢，但最終結(jié)構(gòu)強(qiáng)。（需要一定時(shí)間完成定向）④若是高聚物吸附土粒形成橋聯(lián)結(jié)構(gòu)，恢復(fù)快，但最終結(jié)構(gòu)強(qiáng)度弱。第33頁(yè)/共180頁(yè)第三十四頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.1鉆井液的流變性觸變性（ThixotropicBehavior）衡量標(biāo)志：①恢復(fù)結(jié)構(gòu)的速度（即時(shí)間）。②最終結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度（即最終切力的大?。?。鉆井液觸變性類(lèi)型(lèixíng)：①快的強(qiáng)凝膠：結(jié)構(gòu)恢復(fù)很快，最終切力大。②慢的強(qiáng)凝膠：結(jié)構(gòu)恢復(fù)慢，最終切力很大。③快的弱凝膠：結(jié)構(gòu)恢復(fù)很快，最終切力較小。④慢的弱凝膠：結(jié)構(gòu)恢復(fù)很慢，最終切力小。鉆井液對(duì)觸變性的要求：①結(jié)構(gòu)恢復(fù)要快（有利鉆屑懸浮，防止沉砂）②最終切力要適當(dāng)（防止開(kāi)泵阻力大，壓力激動(dòng)）快的弱凝膠（圖中曲線3）τ/Pa1234t/min評(píng)價(jià)方法(fāngfǎ)：用旋轉(zhuǎn)粘度儀測(cè)鉆井液靜置1分鐘（初切）和10分鐘（終切）的切力，用它們的差值（θ10-θ1）表示其大小。第34頁(yè)/共180頁(yè)第三十五頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.1鉆井液的流變性漏斗(lòudǒu)粘度（FunnelViscosity）——一定量的鉆井液流出特制漏斗所需的時(shí)間(shíjiān)。單位：s。實(shí)質(zhì)：是鉆井液表觀粘度的宏觀表征。量具：漏斗粘度計(jì)量法：國(guó)內(nèi)——裝700mL，測(cè)流出500mL的時(shí)間(shíjiān)。國(guó)外——裝1500mL，測(cè)流出946mL的時(shí)間(shíjiān)。儀器校正標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)內(nèi)——清水值15±0.5s國(guó)外——清水值26±0.5s作用：衡量鉆井液的宏觀流動(dòng)性和稀稠程度。第35頁(yè)/共180頁(yè)第三十六頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.2鉆井液的失水(shīshuǐ)造壁性鉆井液中水的形態(tài)：束縛水：不連續(xù)，不易失去(shīqù)。吸附水：受約束，不失去(shīqù)，隨土移動(dòng)。自由水：連續(xù)，可自由移動(dòng)，易失去(shīqù)。失水與失水量WaterLoss（濾失量FiltrationLoss）失水——鉆井液中自由水在壓差作用下向具有孔隙的地層滲濾的現(xiàn)象，稱為失水。失水量——單位時(shí)間的濾失量。習(xí)慣上用30分鐘的失水多少來(lái)表示體系的失水量大小?，F(xiàn)場(chǎng)亦稱“失水量”為“失水”，常用符號(hào)“B”表示。第36頁(yè)/共180頁(yè)第三十七頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.2鉆井液的失水(shīshuǐ)造壁性泥餅與泥餅質(zhì)量：MudCake或FilterCake泥餅——失水過(guò)程中，分散相顆粒附著在井壁上所形成(xíngchéng)的一層“假井壁”稱為泥餅。用符號(hào)“K”表示。單位：mm造壁性——指鉆井液失水形成(xíngchéng)泥餅的特性。泥餅質(zhì)量：①厚度：薄而致密為好，厚而疏松為差。②滲透率：越小越好，為零最佳。③摩擦系數(shù)：值越小越好。④抗剪強(qiáng)度：越高越好。⑤可壓縮性：越大越好。（太大也有害）

顯然：泥餅?zāi)苡行У刈柚故睦^續(xù)進(jìn)行，泥餅好，失水小。第37頁(yè)/共180頁(yè)第三十八頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.2鉆井液的失水(shīshuǐ)造壁性失水的種類(lèi)（1）瞬時(shí)失水——鉆頭破碎巖石形成井眼而泥餅尚未形成這一瞬間的失水。特點(diǎn)：·主要是向井底失水?！r(shí)間短而量大，伴有少量泥漿滲失?！ご嬖谟谡麄€(gè)鉆井過(guò)程中。（2）動(dòng)失水——即鉆井液在循環(huán)過(guò)程中的失水。特點(diǎn)：·向井壁失水·泥餅處于建立、增厚、沖蝕平衡狀態(tài)(zhuàngtài)·失水速度由大到小逐漸恒定·存在于整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，時(shí)間長(zhǎng)，累積失水量大。（3）靜失水——鉆井液靜止時(shí)的失水。（在壓差作用下）特點(diǎn)：·同時(shí)向井壁井底失水，以井壁為主。·泥餅在動(dòng)失水的基礎(chǔ)上隨時(shí)間增長(zhǎng)而增厚?！な俣入S靜止時(shí)間的增長(zhǎng)而減少?！れo失水量<動(dòng)失水量。第38頁(yè)/共180頁(yè)第三十九頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.2鉆井液的失水(shīshuǐ)造壁性失水量的影響因素(yīnsù)影響瞬時(shí)失水的因素(yīnsù)①壓差：ΔP↗，瞬時(shí)失水量↗。②粘度：粘度↗，瞬時(shí)失水量↘。③固相顆粒大小與多少。影響靜失水的因素靜失水方程Vf——滲濾量，t——滲濾時(shí)間A——泥餅面積，Cc——泥餅中固相的體積分?jǐn)?shù)K——泥餅滲透率，Cm——鉆井液中固相的體積分?jǐn)?shù)△P——滲濾壓差，μ——濾液粘度

故影響因素有：①時(shí)間：t↗，Vf↗。②壓差：ΔP↗，Vf↗。泥餅可壓縮性好時(shí)則不然。③固相含量、類(lèi)型及級(jí)配④泥餅滲透濾：K↘，Vf↘。⑤濾液粘度：μ↗，Vf↘。⑥溫度：溫度↗，μ↘則Vf↗。上述因素中，泥餅滲透率的影響是關(guān)鍵。影響動(dòng)失水的因素①影響靜失水的因素同樣影響動(dòng)失水。②環(huán)空返速紊流：返速高，沖蝕大，動(dòng)失水大。層流：返速低，沖蝕小，動(dòng)失水小。平板型層流：返速低，沖蝕小，動(dòng)失水小。③泥餅強(qiáng)度：強(qiáng)度高，不易沖蝕，動(dòng)失水小。第39頁(yè)/共180頁(yè)第四十頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.2鉆井液的失水(shīshuǐ)造壁性失水、泥餅與鉆井(zuànjǐnɡ)的關(guān)系失水與鉆井(zuànjǐnɡ)的關(guān)系井壁的失水有害①易造成井塌和縮徑阻、卡、劃②易損害油氣層：阻、堵、水鎖、沉淀向井底的失水有利①降低井底巖石強(qiáng)度，增加可鉆性，有利鉆速提高。②消除壓持效應(yīng)，避免重復(fù)切削，有利于鉆速提高。顯然：瞬失失水越大，鉆速越高。失水大小的確定原則①井淺——寬，井深——嚴(yán)。②裸眼短——寬，裸眼長(zhǎng)——嚴(yán)。③用分散劑時(shí)——嚴(yán)，用抑制劑時(shí)——寬。④鉆井液礦化度高——寬，礦化度低——嚴(yán)?？傊?，以井下是否正常為依據(jù)，合理調(diào)控失水量。

現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)：·一般地層：10～15mL/30分鐘

·易塌地層及油氣層：<5mL/30分鐘第40頁(yè)/共180頁(yè)第四十一頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.2鉆井液的失水(shīshuǐ)造壁性失水(shīshuǐ)、泥餅與鉆井的關(guān)系泥餅與鉆井有利方面：①護(hù)壁防塌；②防止?jié)B透性井漏；③保護(hù)油氣層。有害方面①易發(fā)生泥餅粘附卡鉆（壓差卡鉆）②引起井徑縮小、遇阻、遇卡，摩阻、扭矩大。③影響固井質(zhì)量

只要泥餅質(zhì)量高，其有害的一面是完全可以避免的。因此，如何提高泥餅質(zhì)量也是鉆井液技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

第41頁(yè)/共180頁(yè)第四十二頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.3鉆井液的抑制性抑制性——鉆井液防止或減緩地層和鉆屑中粘土礦物水化膨脹分散(fēnsàn)的特性。包括兩方面：①對(duì)鉆屑水化分散(fēnsàn)的抑制②對(duì)地層水化膨脹的抑制抑制性的表征(biǎozhēnɡ)量①鉆屑回收率.%越高越好。②泥頁(yè)巖線膨脹率.%越低越好。③毛細(xì)管吸吮時(shí)間CST（CapillarySuctionTime）值越低越好。第42頁(yè)/共180頁(yè)第四十三頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.3鉆井液的抑制性抑制性的評(píng)價(jià)方法①用滾子爐作滾動(dòng)回收試驗(yàn)——回收率。②用膨脹儀測(cè)(yícè)巖樣的膨脹量——膨脹率。③用CST儀測(cè)(yícè)吸吮時(shí)間——CST值。抑制性的功用①防止地層造漿②防止井眼縮徑③防止井眼跨塌（硬脆性地層）④維持體系(tǐxì)的聚結(jié)穩(wěn)定性滾子加熱爐高溫高壓智能頁(yè)巖膨脹儀第43頁(yè)/共180頁(yè)第四十四頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.4鉆井液的潤(rùn)滑性潤(rùn)滑性——鉆井液降低鉆具(zuànjù)扭矩、摩阻的特性。潤(rùn)滑性的表征量（三個(gè)）①鉆井液的潤(rùn)滑系數(shù)：越小越好?！@井液作用(zuòyòng)下金屬間的摩擦系數(shù)。②泥餅?zāi)Σ料禂?shù)Kf越小越好?！改囡炁c光滑金屬面間的摩擦系數(shù)。③極壓膜強(qiáng)度：越高越好?！肝接阢@具表面的潤(rùn)滑膜的極限強(qiáng)度。第44頁(yè)/共180頁(yè)第四十五頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.4鉆井液的潤(rùn)滑性潤(rùn)滑(rùnhuá)性的評(píng)價(jià)方法潤(rùn)滑(rùnhuá)系數(shù)——用極壓潤(rùn)滑(rùnhuá)儀測(cè)定泥餅?zāi)Σ料禂?shù)——用泥餅?zāi)Σ料禂?shù)測(cè)定儀測(cè)定極壓膜強(qiáng)度——用極壓潤(rùn)滑(rùnhuá)儀測(cè)定潤(rùn)滑性的功用①降低摩阻和扭矩②防止套管(tàoɡuǎn)的磨損（南海例子）③延長(zhǎng)鉆頭軸承壽命④防止壓差卡鉆⑤防止鉆頭泥包注：鉆井液的潤(rùn)滑性在大斜度井、水平井、開(kāi)窗側(cè)鉆、叢式井鉆井中尤為重要。第45頁(yè)/共180頁(yè)第四十六頁(yè)，共180頁(yè)。粘滯(zhānzhì)系數(shù)測(cè)定儀EP潤(rùn)滑(rùnhuá)儀第46頁(yè)/共180頁(yè)第四十七頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.4鉆井液的潤(rùn)滑性在鉆井(zuànjǐnɡ)過(guò)程中，按摩擦付表面潤(rùn)滑情況，摩擦可分為以下三種情況：

a-邊界摩擦；b-干摩擦或障礙摩擦c-流體摩擦三種不同潤(rùn)滑(rùnhuá)模式示意圖第47頁(yè)/共180頁(yè)第四十八頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.4鉆井液的潤(rùn)滑性①邊界摩擦：兩接觸面間有一層極薄的潤(rùn)滑膜，摩擦和磨損不取決于潤(rùn)滑劑的粘度，而是與兩表面和潤(rùn)滑劑的特性有關(guān)，如潤(rùn)滑膜的厚度(hòudù)和強(qiáng)度、粗糙表面的相互作用以及液體中固相顆粒間的相互作用。有鉆井液的情況下，鉆鋌在井眼中的運(yùn)動(dòng)等屬邊界摩擦。②干摩擦（無(wú)潤(rùn)滑摩擦）：又稱為障礙摩擦，如空氣鉆井中鉆具與巖石的摩擦，或井壁不規(guī)則情況下，鉆具直接與部分井壁巖石接觸時(shí)的摩擦。③流體摩擦：由兩接觸面間流體的粘滯性引起的摩擦。實(shí)際上，鉆井過(guò)程(guòchéng)中的摩擦多微混合摩擦①③共存為主。第48頁(yè)/共180頁(yè)第四十九頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.4鉆井液的潤(rùn)滑性影響鉆井液潤(rùn)滑性的因素①固相類(lèi)型，顆粒形狀及尺寸粘土>鉆屑>加重(jiāzhòng)劑不規(guī)則>片狀>球狀小尺寸>大尺寸②泥餅質(zhì)量：越致密、均勻、薄而光滑越好（井壁巖石特性）③有機(jī)高分子處理劑④潤(rùn)滑劑多級(jí)復(fù)配優(yōu)于單劑，混油不如潤(rùn)滑劑。第49頁(yè)/共180頁(yè)第五十頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.5鉆井液性能(xìngnéng)對(duì)鉆速的影響密度(mìdù)對(duì)鉆速的影響：ρ↗，V↘。ρ從1.10g/cm3↗1.65g/cm3，V從10m/h↘3.3m/h。ρV第50頁(yè)/共180頁(yè)第五十一頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.5鉆井液性能(xìngnéng)對(duì)鉆速的影響粘度(zhāndù)對(duì)鉆速的影響：PV↗，V↘。η’↗，流阻大，井底有效壓力高。η∞↗，流阻大，水力損耗大。VPV(η’)第51頁(yè)/共180頁(yè)第五十二頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.5鉆井液性能(xìngnéng)對(duì)鉆速的影響失水對(duì)鉆速的影響(yǐngxiǎng)：瞬時(shí)失水↗，V↗。瞬時(shí)失水V第52頁(yè)/共180頁(yè)第五十三頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.5鉆井液性能(xìngnéng)對(duì)鉆速的影響固相含量(hánliàng)對(duì)鉆速的影響：固相含量(hánliàng)↗，V↘。類(lèi)型：重晶石<鉆屑<粘土

分散程度↗，V↘。V固含分散度V第53頁(yè)/共180頁(yè)第五十四頁(yè)，共180頁(yè)。2.3鉆井液的性能(xìngnéng)2.3.5鉆井液性能(xìngnéng)對(duì)鉆速的影響潤(rùn)滑性對(duì)鉆速的影響(yǐngxiǎng)：潤(rùn)滑性↗，V↘。油基鉆速<水基（20%～30%）V潤(rùn)滑性第54頁(yè)/共180頁(yè)第五十五頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)分類(lèi)：1.按其用途(yòngtú)可分為十六類(lèi)：降濾失劑、增粘劑、乳化劑、頁(yè)巖抑制劑、堵漏劑、降粘劑、緩蝕劑、粘土類(lèi)、潤(rùn)滑劑、加重劑、殺菌劑、消泡劑、泡沫劑、絮凝劑、解卡劑、其它。2.按化學(xué)性質(zhì)可分為三大類(lèi)①無(wú)機(jī)處理劑（七類(lèi)）②有機(jī)處理劑（八類(lèi)）③表面活性劑（四類(lèi)）第55頁(yè)/共180頁(yè)第五十六頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)作用原理①離子交換吸附作用②壓縮雙電層作用③通過(guò)沉淀、中和、水解(shuǐjiě)、絡(luò)合等化學(xué)反應(yīng)來(lái)除去有害離子、控制pH值、增強(qiáng)某些有機(jī)處理的作用等。④調(diào)節(jié)比重作用2.4.1無(wú)機(jī)(wújī)處理劑①氯化物②硫酸鹽③堿類(lèi)④碳酸鹽⑤磷酸鹽⑥鉻酸鹽⑦硅酸鹽

第56頁(yè)/共180頁(yè)第五十七頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品及功用2.4.1無(wú)機(jī)(wújī)處理劑①變鈣質(zhì)土為鈉質(zhì)土，提高配漿土的造漿率純堿（Na2CO3）②沉除Ca2+離子①控制鉆井液的pH值燒堿（NaOH）②改善某些處理劑的使用效果：丹寧、褐煤等提高水溶性第57頁(yè)/共180頁(yè)第五十八頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用產(chǎn)品(chǎnpǐn)及功用2.4.1無(wú)機(jī)(wújī)處理劑

石灰（CaO）石膏（CaSO4）用來(lái)配制鈣處理鉆井液（粗分散鉆井液）氯化鈣（CaCl2）提高礦化度防塌（防水化）①配制飽和鹽水鉆井液，防鹽溶食鹽（NaCl）

②提高鉆井液礦化度，抑制泥頁(yè)巖水化第58頁(yè)/共180頁(yè)第五十九頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用產(chǎn)品(chǎnpǐn)及功用2.4.1無(wú)機(jī)(wújī)處理劑重晶石（BaSO4）(ρ=4.2～4.6)石灰石（CaCO3）(ρ=2.7～2.9)菱鐵礦（FeCO3）(ρ=3.7～3.9)用作鉆井液的加重材料方鉛礦（PbS）(ρ=7.5～7.6)CaCO3可作暫堵劑鈦鐵礦（FeTiO3）或[TiO2·Fe2O3](ρ>3.0)鐵礦粉（Fe2O3）(ρ=4.9～5.3)KCl——抑制劑硅酸鈉——抑制劑、堵漏劑鉻酸鹽（重鉻酸鈉、鉀）——熱穩(wěn)定劑、防腐劑。磷酸鹽——稀釋劑，除Ca2+，抗溫低（80℃）第59頁(yè)/共180頁(yè)第六十頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)類(lèi)型(lèixíng)2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑①腐植酸類(lèi)：NaHm（NaC），KHm，SMC②纖維素類(lèi)：CMC，HEC，聚陰離子纖維素（Drispac）③木質(zhì)素類(lèi)：FCLS，無(wú)鉻木質(zhì)素④丹寧酸類(lèi)：NaT，SMT，SMK⑤丙烯酸類(lèi)：PAM，PHP，Na-HPAN，Ca-HPAN，PAC系列，80A系列⑥瀝青類(lèi)：磺化瀝青、氧化瀝青、乳化瀝青⑦淀粉類(lèi)：羧甲基淀粉、羥丙基淀粉、陽(yáng)離子淀粉⑧其它高分子聚合物：如樹(shù)脂類(lèi)：SMP，生物聚合物：XC。第60頁(yè)/共180頁(yè)第六十一頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)作用(zuòyòng)機(jī)理2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑降失水作用（水化膜的堵孔作用，高分子的護(hù)膠作用）稀釋作用（優(yōu)先吸附邊緣，削弱拆散結(jié)構(gòu)；包被粒子防止成網(wǎng)）絮凝作用（高分子敏化作用、橋聯(lián)包被成團(tuán)）增稠作用（吸附橋聯(lián)成網(wǎng)）第61頁(yè)/共180頁(yè)第六十二頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑稀釋劑①丹寧堿液（NaT丹寧酸鈉，同類(lèi)產(chǎn)品有NaK栲膠堿液）：由丹寧粉和燒堿按2:1，6:4，1:1（重量比）配制而成。·有效成分——五倍子酸鈉·關(guān)鍵基團(tuán)：吸附基：鄰雙酚羥基水化基：羥基—OH和羧鈉基—COONa②磺甲基丹寧（SMT，同類(lèi)產(chǎn)品有磺化栲膠SMK）：用丹寧酸與甲醛和亞硫酸氫鈉進(jìn)行磺甲基化反應(yīng)制得，再用紅礬螯合即得抗溫200℃產(chǎn)品。第62頁(yè)/共180頁(yè)第六十三頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑稀釋劑③鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽（FCLS）簡(jiǎn)稱鐵鉻鹽

·制備方法：紙漿廢液→發(fā)酵→濃縮→加溫60～80℃→加入硫酸亞鐵和紅礬→攪拌反應(yīng)2小時(shí)→噴霧干燥即可

·有效成分：Fe2+與Cr3+與木質(zhì)素磺酸形成的內(nèi)絡(luò)合物。

·特點(diǎn)：稀釋能力強(qiáng)抗鹽、抗鈣強(qiáng)（絡(luò)合物穩(wěn)定）抗溫能力強(qiáng)：180℃（絡(luò)合物穩(wěn)定）注意：使用時(shí)pH值應(yīng)在9～11之間，太低會(huì)減效，太高易起泡。

第63頁(yè)/共180頁(yè)第六十四頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑稀釋劑④兩性離子小分子聚合物（XY27）在小分子陰離子型降粘劑的分子鏈節(jié)中引入有機(jī)陽(yáng)離子基團(tuán)而制成，陽(yáng)離子化度在10%～20%，M<5000?！ぷ饔脵C(jī)理：強(qiáng)包被拆橋·特點(diǎn)：稀釋能力強(qiáng)（尤其對(duì)聚合物鉆井液）克服了“分散”與“抑制”的矛盾解決了高分子“強(qiáng)包被”與“高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度”之矛盾注：任何水溶性小分子聚合物都具有一定稀釋能力。分子量越小，稀釋能力越強(qiáng)，但吸附基吸附能力要強(qiáng)，水化基多。第64頁(yè)/共180頁(yè)第六十五頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑降失水劑①煤堿劑（NaC或NaHm）簡(jiǎn)稱腐鈉

·制備方法：由褐煤粉加適量燒堿水配制而成。（現(xiàn)已有現(xiàn)成產(chǎn)品，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)配制。）

·有效成分：腐植酸鈉

·作用機(jī)理：多種功能團(tuán)的護(hù)膠作用：羧基、酚羥基、甲氧基。

·特點(diǎn)：成本低降失水能力強(qiáng)抗溫能力強(qiáng)，232℃

抗鈣能力強(qiáng)（600mg/L），抗鹽一般。第65頁(yè)/共180頁(yè)第六十六頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑降失水劑②腐植酸衍生物：鉻腐植酸（CrHm）鉀腐植酸（KHm）：由紅礬鈉或紅礬鉀與褐煤按3:1或4:1（重量比）混合加水加溫80～90℃攪拌2小時(shí)左右。

·有效成分：腐植酸鉻、腐植酸鉀

·顯著特點(diǎn)：抗溫、抗鈣、抗鹽能力均比NaHm強(qiáng)，兼有稀釋防塌作用。

硝基腐植酸：稀硝酸與褐煤按1:2配比在40～60℃下反應(yīng)制成。

·顯著特點(diǎn)：抗鹽能力強(qiáng)，可達(dá)20～30%。除降失水外，兼有稀釋作用。第66頁(yè)/共180頁(yè)第六十七頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑降失水劑②腐植酸衍生物：磺化褐煤（SMC）：先將褐煤用甲醛、發(fā)煙硫酸（亞硫酸鈉）、燒堿進(jìn)行磺甲基化，再將磺化產(chǎn)物用重鉻酸鈉（紅礬）進(jìn)行氧化和螯合，即得SMC。（反應(yīng)溫度70～80℃）

·顯著特點(diǎn)：抗溫能力強(qiáng)

第67頁(yè)/共180頁(yè)第六十八頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑降失水劑③鈉羧甲基纖維素

：CMC：高粘HV-CMC——增粘（低固相鉆井液）中粘MV-CMC——降失水（一般鉆井液，加重鉆井液）低粘LV-CMC——降失水（一般鉆井液，加重鉆井液）●關(guān)鍵參數(shù)：聚合度n——決定CMC的粘度高低，大則高，小則低。取代度α——決定CMC水溶性和吸附活性。

0.8～0.9佳。由植物纖維（如棉花）經(jīng)過(guò)堿化變成堿纖維素后再與氯乙酸反應(yīng)制得。

第68頁(yè)/共180頁(yè)第六十九頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑降失水劑③鈉羧甲基纖維素

：特點(diǎn)：·降失水效果明顯，兼有增粘作用。

·抗溫能力較強(qiáng)。130～140℃（因其有部分醚鍵，故抗溫不高。）改性產(chǎn)品抗溫可達(dá)200℃。

·抗鹽抗鈣能力較強(qiáng)。（可用于鹽水鉆井液和一般鈣處理鉆井液，pH控制在8.5～9.5佳）●作用機(jī)理：靠靜電和氫鍵吸附在土粒上。第69頁(yè)/共180頁(yè)第七十頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑降失水劑④水解聚丙烯腈：Na-HPAN

●水解度是關(guān)鍵：（即-COONa與-CONH2之比）●顯著特點(diǎn)：抗溫能力強(qiáng)240～250℃

（全是—C—C—鍵之故）抗鈉鹽能力較強(qiáng)，但抗鈣弱。（絮狀沉淀）第70頁(yè)/共180頁(yè)第七十一頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑降失水劑⑤聚丙烯酸鈉：80A44、80A46·抗溫強(qiáng)191℃；

·抗鹽鈣差；

·用于不分散低固相鉆井液降失水。第71頁(yè)/共180頁(yè)第七十二頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑降失水劑⑥磺甲基酚醛樹(shù)脂SMP-I、SMP-II、SP·抗溫強(qiáng)200℃·降失水明顯（HTHP），泥餅質(zhì)量高。

·抗鹽強(qiáng)達(dá)飽和

·有一定潤(rùn)滑性，Kf小。第72頁(yè)/共180頁(yè)第七十三頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑降失水劑⑦磺化褐煤樹(shù)脂：SCSP、PSC

是SMC與SMP的共聚物。特點(diǎn)：·抗溫強(qiáng)230℃·抗鹽強(qiáng)110000ppm·抗鈣較強(qiáng)2000ppm·HTHP失水低

·泥餅質(zhì)量高，滲透率低。⑧磺化瀝青：SAS、FT-1、FL-1

軟化點(diǎn)和磺化程度

第73頁(yè)/共180頁(yè)第七十四頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑增粘劑①生物聚合物XC：抗鹽、鈣能力強(qiáng)，增粘效果顯著，剪切稀釋能力強(qiáng)，抗溫差。②羥乙基纖維素HEC：抗鹽能力強(qiáng)，增粘兼降失水，多用于鹽水鉆井液③改性石棉HN-1：增加結(jié)構(gòu)粘度，提動(dòng)切力，剪切稀釋能力強(qiáng)，抗溫能力強(qiáng)，多用于低固相鉆井液或作清掃液。第74頁(yè)/共180頁(yè)第七十五頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)常用(chánɡyònɡ)產(chǎn)品簡(jiǎn)介2.4.2有機(jī)(yǒujī)處理劑絮凝劑①聚丙烯酰胺PAM完全絮凝劑，多用于無(wú)固相鉆井液或不分散鉆井液。②水解聚丙烯酰胺PHP選擇性絮凝劑，用于低固相不分散鉆井液。③丙烯酰胺與丙烯酸鈉共聚物：80A51絮凝、增粘、防塌，大分子在井壁上多點(diǎn)吸附，成網(wǎng)成膜，降失水，防塌。第75頁(yè)/共180頁(yè)第七十六頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)類(lèi)型(lèixíng)2.4.3表面(biǎomiàn)活性劑①非離子型②陰離子型③陽(yáng)離子型④兩性活性劑

作用機(jī)理①乳化作用（油包水乳化鉆井液）②起泡作用（泡沫鉆井流體）③消泡作用（消除氣侵）④潤(rùn)濕作用（提高潤(rùn)滑性，防泥包鉆頭等）深井鉆井液中亦用表面活性劑作高溫穩(wěn)定劑。第76頁(yè)/共180頁(yè)第七十七頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)選降濾失劑時(shí)，要求(yāoqiú)：①分子量：5～20萬(wàn)②具有水化能力較強(qiáng)的陰離子官能團(tuán)選擇(xuǎnzé)處理劑時(shí)應(yīng)注意：選擇稀釋劑（減稠劑）時(shí)：①分子量比前者更?。簬浊А?lt;5萬(wàn)②水化基團(tuán)比降失水劑更多選擇抑制劑（或流型改進(jìn)劑）時(shí)：①分子量要大>200萬(wàn)②具有吸附性強(qiáng)的非離子基團(tuán)或一定量的陽(yáng)離子官能團(tuán)第77頁(yè)/共180頁(yè)第七十八頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液材料(cáiliào)選擇(xuǎnzé)處理劑時(shí)應(yīng)注意：礦化度高時(shí)①選含有磺酸基團(tuán)或含有極性較強(qiáng)的非離子基團(tuán)的處理劑②盡量不用(bùyòng)含羧基的處理劑溫度高時(shí)①選用帶有苯乙烯和適當(dāng)烷基鏈的乙烯基單體②盡量避免選用醚鍵聯(lián)結(jié)的聚合物第78頁(yè)/共180頁(yè)第七十九頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝水基鉆井液

（一）、分散體系搬土漿（亦稱原漿或預(yù)水化搬土漿、細(xì)分散鉆井液、淡水鉆井液）1.配方：6～10%搬土+3～5%Na2CO3+水充分(chōngfèn)攪拌4h陳化24h備用。2.用途：①用作各種鉆井液的基漿②鉆表層（如流砂層、礫石層等）鉆井時(shí)性能調(diào)節(jié)：●降失水：NaC、CMC（低粘）●降粘：NaT、FCLS●調(diào)pH：NaOH第79頁(yè)/共180頁(yè)第八十頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝（二）鈣處理(chǔlǐ)鉆井液（鈣基鉆井液、粗分散鉆井液）由細(xì)分散(fēnsàn)鉆井液加鈣轉(zhuǎn)化而來(lái)：1.組成：搬土原漿+護(hù)膠劑（降失水劑）+石灰/石膏/氯化鈣（絮凝劑）+稀釋劑+燒堿2.類(lèi)型：·石灰鉆井液：原漿+CMC0.1～0.2%+石灰0.5～1.5%+NaT/NaK2～3%pH控制在：10～12·石膏鉆井液：原漿+CMC0.1%+石膏0.5～1.5%+FCLS1～2%（NaC3～5%）pH控制在：10～12·氯化鈣鉆井液：原漿+NaC3～5%+CaCl20.5～1%+FCLS1～2%（CMC0.1%）pH控制在：8～9（可用石灰來(lái)調(diào)節(jié)）第80頁(yè)/共180頁(yè)第八十一頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝（二）鈣處理(chǔlǐ)鉆井液（鈣基鉆井液、粗分散鉆井液）3.維護(hù)關(guān)鍵：控制配漿粘土的適度絮凝（調(diào)節(jié)絮凝與分散的矛盾）4.優(yōu)點(diǎn)：①穩(wěn)定性好，具有抗鹽、抗鈣侵污的能力。②抑制泥頁(yè)巖(yèyán)水化膨脹，泥餅好，防塌效果好。③流變性易調(diào)控，剪切稀釋好。④成本低5.適用范圍：4000m以內(nèi)的泥頁(yè)巖(yèyán)井段和鹽膏泥井段。第81頁(yè)/共180頁(yè)第八十二頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝（三）鹽水鉆井液（一般(yībān)鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液）1.組成：原漿(yuánjiānɡ)（或井漿）+CMC（中）1～2%+FCLS1～2%+NaCl2～飽和%+NaOH適量+重鉻酸鉀（防腐）適量pH控制在：9～10注：若用抗鹽土配漿，CMC可少用，井溫高時(shí)可加0.1～0.2%AS。2.維護(hù)關(guān)鍵：護(hù)膠為主3.優(yōu)點(diǎn)：

①防止泥頁(yè)巖水化膨脹，防塌效果顯著。

②抗鹽、膏、泥侵污的能力強(qiáng)，鉆屑容量大。

③鉆井液性能穩(wěn)定。

④熱穩(wěn)定性好。

4.適用范圍：深井和超深井，巨厚鹽、膏層。第82頁(yè)/共180頁(yè)第八十三頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝（四）磺化鉆井液（系列(xìliè)）亦稱“三磺系列(xìliè)”鉆井液組成(zǔchénɡ)：原漿+（SMC、SMP、SMT或SMK）為主配制的鉆井液，屬分散體系。1.Cr—磺化褐煤鉆井液配方：搬土4～7%+SMC3～7%+表面活性劑（AS/ABS/Span-80/OP-10）0.3～1%+原油或柴油5～10%pH控制在：9～10特點(diǎn)：抗溫強(qiáng)，達(dá)220℃?？果}、鈣能力弱<1～3萬(wàn)mg/L。適用范圍：深井和超深井。（若鉆遇鹽、膏層時(shí)，可補(bǔ)加硝基腐植酸）（護(hù)膠稀釋均用SMC溶液）第83頁(yè)/共180頁(yè)第八十四頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝（四）磺化鉆井液（系列(xìliè)）亦稱“三磺系列(xìliè)”鉆井液2.Cr-SMC-FCLS混油鉆井液（為克服1#漿抗鹽差的不足）配方：井漿（上漿）+SMC2～7%+FCLS1～5%+CMC0.5～1.5%+紅礬(hónɡfán)0.1～0.2%維護(hù)處理：將上述處理劑配成混合液補(bǔ)充。SMC:FCLS:NaOH:Na2Cr2O7:CMC=10:10:4:1.5:3.5配成3～5%的濃度。特點(diǎn)：抗溫可達(dá)200℃?？果}可達(dá)15萬(wàn)mg/L。適用范圍：深井和超深井。（華北寧3#5300m，四川關(guān)基井7058m。）第84頁(yè)/共180頁(yè)第八十五頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝（四）磺化鉆井液（系列(xìliè)）亦稱“三磺系列(xìliè)”鉆井液3.Cr-SMC-SMP鉆井液（加鹽即成三磺鹽水鉆井液）采用SMC與SMP聯(lián)合處理控制HTHP濾失量，改善泥餅質(zhì)量。采用SMT或FCLS調(diào)節(jié)流變性。由于采用了SMC、SMP、SMT（或FCLS）的聯(lián)合處理：大大提高了鉆井液抗鹽膏（鹽至飽和，鈣至4000mg/L），抗溫220℃，防塌，防卡的能力。鉆井液密度(mìdù)可提高到2.25g/cm3。配方：搬土3～8%+SMC3～10%+SMP1.5～5%+SMT/SMK/FCLS1～2%+Na2Cr2O70.1～0.5%注：搬土加量視密度(mìdù)而定，SMC、SMP、Na2Cr2O7加量視含鹽量的不同而異。第85頁(yè)/共180頁(yè)第八十六頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝（四）磺化鉆井液（系列(xìliè)）亦稱“三磺系列(xìliè)”鉆井液維護(hù)：①井溫>150℃不用SMK，而用SMT②加NaOH調(diào)節(jié)pH至9～11③若出現(xiàn)高溫減稠現(xiàn)象時(shí)可補(bǔ)加0.3%表面活性劑（AS、CP-233、ABS、OP-10）④若粘切過(guò)高，加SMT（或FCLS）或低濃度混合液。特點(diǎn)：①抗溫能力強(qiáng)，達(dá)220℃。②抗鹽可達(dá)飽和，抗鈣可達(dá)4000mg/L。③防塌、防卡能力強(qiáng)。（HTHP失水低，泥餅質(zhì)量高。）④溫度越高，性能(xìngnéng)越穩(wěn)定。（越用越好）⑤若失水過(guò)高，采用SMP與SMC聯(lián)合處理。第86頁(yè)/共180頁(yè)第八十七頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝（四）磺化鉆井液（系列(xìliè)）亦稱“三磺系列(xìliè)”鉆井液適用于：5000m以上超深井。不足：易產(chǎn)生H2S，可加入0.3%堿式碳酸鋅、硫酸鹽還原菌（厭氧）實(shí)例：華北皇2井：5503.05m，靜止10天，下鉆順利，性能不變。勝利樁古6井：5456m，井壁穩(wěn)定，沒(méi)發(fā)生粘卡，200℃下性能良好。青海獅15井：4230.68m，順利鉆穿高壓鹽水層（含鹽量達(dá)28萬(wàn)mg/L）并順利通過(guò)易塌層段，性能穩(wěn)定。四川關(guān)基井鉆至7156.62m，遇高壓氣層，采用(cǎiyòng)此體系，密度加至2.25g/cm3，流變性能良好，HTHP失水<14mL，Kf0.16～0.19，性能穩(wěn)定。遼河油田雙深3井：該配方加KCl0.5～1%，順利鉆過(guò)沙河街組I/S混層的易塌層，鉆達(dá)井深5205.52m。第87頁(yè)/共180頁(yè)第八十八頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝二、不分散(fēnsàn)聚合物鉆井液（一）低固相聚合物鉆井液1.組成：水+1～4%搬土+大分子聚合物（選擇性絮凝劑）+中小分子聚合物（降濾失劑）+（加重(jiāzhòng)劑）（盡量不使用分散劑）pH值：7～8.52.性能指標(biāo)：①固含：≤5%（指低密度固體：土和鉆屑）②鉆屑D/搬土B≤2:1③YP/PV=0.48Pa/mPa·sPV：4～7mPa·s（SI單位制）④YP=1.5～3Pa⑤API失水≤5～10mL⑥pH：7～9優(yōu)選流變參數(shù)：η∞=3～6mPa·s，Im=300～600（={1+[(τc/η∞)·100]1/2}2），τc=0.3～1.5Pa/0.5～3Pa第88頁(yè)/共180頁(yè)第八十九頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝二、不分散(fēnsàn)聚合物鉆井液3.特點(diǎn)①配方簡(jiǎn)單，成本較低。②剪切稀釋能力強(qiáng)，機(jī)械鉆速高。③抑制性強(qiáng)。④攜砂能力強(qiáng)，井眼凈化效率高。不足：失水較大，泥餅疏松，靜切力較大，抗溫能力較差。對(duì)高價(jià)金屬離子敏感（鈣、鎂、鐵等），易生成沉淀。4.維護(hù)要點(diǎn)：（簡(jiǎn)述現(xiàn)場(chǎng)配制過(guò)程(guòchéng)）①勤測(cè)性能②強(qiáng)化固相控制（三級(jí)固控，機(jī)械化學(xué)法并用，必要時(shí)采用稀釋法）③根據(jù)鉆速快慢，及時(shí)補(bǔ)充聚合物膠液（細(xì)水長(zhǎng)流法）第89頁(yè)/共180頁(yè)第九十頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝二、不分散(fēnsàn)聚合物鉆井液注：主要(zhǔyào)處理劑：聚丙烯酰胺及其衍生物。如：PHP、CPA（聚丙烯酸鈣）NH4HPAN、KPAN、NaPAN（聚丙烯腈的銨、鉀、鈉鹽）80A系列（丙烯酸、丙烯酰胺的二元共聚物）SK系列（丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、羧甲基丙烯酰胺共聚物）PAC系列（復(fù)合離子型聚丙烯酸鹽）第90頁(yè)/共180頁(yè)第九十一頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝二、不分散(fēnsàn)聚合物鉆井液不分散鉆井液的組配原則：1.按“性、劑、方”復(fù)配。2.復(fù)配時(shí)大、中、小結(jié)合。大——>200萬(wàn)，抑制、流變性中——20～60萬(wàn)，降失水小——<5萬(wàn)，稀釋3.根據(jù)地層(dìcéng)特性選加量造漿地層(dìcéng)——以大分子為主，小分子為輔。高滲地層(dìcéng)——以中小分子為主。第91頁(yè)/共180頁(yè)第九十二頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝二、不分散(fēnsàn)聚合物鉆井液4.體系不同(bùtónɡ)，高聚鹽選擇不同(bùtónɡ)淡水或微咸水——多選鈉鹽海水或咸水——多選鈣鹽防塌體系——多選鉀鹽5.基漿固含高時(shí)——以中小分子為主，大分子宜少。第92頁(yè)/共180頁(yè)第九十三頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝二、不分散(fēnsàn)聚合物鉆井液（一）陰離子聚合物鉆井液聚合物清水(qīnɡshuǐ)（無(wú)固相）低固相聚合物鉆井液聚合物重泥漿一大兩小、一大一小、兩大一小、兩大兩小、一大三小、PAC系列、80A系列、SK系列第93頁(yè)/共180頁(yè)第九十四頁(yè)，共180頁(yè)。2.4鉆井液體系(tǐxì)及工藝二、不分散(fēnsàn)聚合物鉆井液（二）陽(yáng)離子聚合物鉆井液（80年代(niándài)）1.配方：4～5%預(yù)水化搬土+1～3%FCLS+2～3%SPNH+1～2%FT-1+0