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第一章 钻井液基础知识 钻井液基础知识 一、钻井液在钻井中的作用。 1、清洗井底，携带岩屑，保持井底清洁，保证钻头不断地破碎地层，使钻进不中断。 2、平衡地层中的流体（油、气、水）压力，防止井喷、井漏等井下复杂情况，保护油气层。 3、平衡岩石侧压力，并在井壁形成泥饼，保持井壁稳定，防止地层坍塌。 4、发挥水力效能，传递动力，冲击井底，帮助钻头破碎井底岩石，提高钻井速度。 5、悬浮岩屑和加重剂，降低岩屑沉降速度，避免沉砂卡钻。另外承受钻杆和套管的部分重力。 6、润滑并冷却钻头，钻具。 7、防止地层中盐水、盐岩、石膏、芒硝等对钻井液的化学污染，防止硫化氢污染和损害。 8、利用钻井液，准确获得井下资料。 二、钻井液性能与钻井工作的关系 钻井液密度与钻井的关系 密度过大有以下害处： 1、损害油气层； 2、降低钻井速度； 3、过大压差造成压差卡钻； 4、易憋漏地层； 5、易引起过高的粘切； 6、多消耗钻井液材料及动力； 7、抗污染能力下降。 密度过低则容易发生井喷、井塌（尤其是负压钻井）、缩径（对塑性地层，如较纯的粘土、盐岩层等）及携屑能力下降等。 钻井液粘度、切力与钻井的关系 1、粘度、切力过大有以下害处。 ⑴流动阻力大，能量消耗多，功率低，钻速慢； ⑵净化不良（固控设备不易充分发挥效力），易引起井下复杂情况； ⑶易泥包钻头，压力波动大，易引起卡、喷、漏和井塌等事故； ⑷脱气较难，影响气测并易造成气侵。 2、粘度和切力过低也不利于钻井，如： ⑴洗井不良，井眼净化效果差； ⑵冲刷井壁加剧，引起井塌等井下事故； ⑶岩屑过细影响录井。 滤失量和泥饼质量与钻井工作的关系 钻井液滤失量过大，泥饼厚而虚，会引起一系列问题。 1、易造成地层孔隙堵塞而损害油气层，滤液大量进入油气层，会引起油气层的滲透率等物性变化，损害油气层，降低产能。 2、泥饼在井壁堆积太厚，环空间隙变小，泵压升高。 3、易引起泥包钻头，下钻遇阻、遇卡或堵死水眼。 4、在高滲透地层易造成较厚的滤饼而引起阻卡，甚至发生压差卡钻。 5、电测不顺利，并且由于钻井液滤液进入地层较深，水侵半径增大，若超过测井仪器所测及的范围，其结果是电测解释不准确而易漏掉油气层。 6、对松软地层，易泡垮易塌地层，会形成不规则的井眼，引起井漏等。 泥饼一定要薄、致密、韧性好，能经受钻井液液流的冲刷。 固相含量与钻井的关系 钻井液中固相含量越低越好，一般控制在0.5％以下。固相含量过大，有以下危害： 1、固相含量高，钻井液柱压力大，钻速降低。 2、固相颗粒愈细对钻速影响愈大，而且深入油层会造成永久性堵塞，油气层受损害严重。 3、固相含量高、滤失量大时，泥饼必然厚，摩阻系数增大，因而易引起井下复杂情况的发生。 4、固相含量高，钻井液的流变性难以控制，且流阻大，功耗多，钻井效率低。 5、含砂量大，易造成钻头、钻具等机械设备的磨损。 6、在固相含量高时，钻井液受外界影响大且敏感（如对温度、各种污染物等的影响变大）。 降低固相含量的方法 1、机械除砂：利用振动筛、除砂器、除泥器等设备降低固相含量。 1）、振动筛 振动筛是对钻井液进行固相控制的第一级设备，又是唯一能适用于加重钻井液的常规分离设备。因此，它是固控的关键设备，担负着清除大量钻屑的任务，同时为下一级固控设备的使用创造必要的条件，如果振动筛发生故障，其下一级设备就会超载，严重影响净化效果。所以，要根据钻井条件，选好、用好振动筛。 2）、旋流器 旋流器按其直径不同，可分为除砂器和除泥器。 ⑴除砂器。直径为150～300毫米的旋流器称为除砂器。其处理能力是：在进料压力为0.2兆帕时不低于20～120立方米每小时。正常工作的除砂器能清除约95％大于74微米的钻屑和约50％大于40微米的钻屑。为了提高使用效果，在选用除砂器时，其许可处理量必须为钻井时最大排量的125％。 ⑵除泥器。直径为100毫米和150毫米的旋流器称为除泥器。其处理能力是：在进料压力为0.2兆帕时不低于10和15立方米每小时。正常工作的除泥器能清除约95％大于40微米的钻屑和约50％大于15微米的钻屑。除泥器能除去12～13微米的重晶石，因此，不能用它来处理加重钻井液。在使用中，除泥器的许可处理量，应为钻井时最大排量的125％～150％。 3）、离心机 离心机主要用在加重钻井液中回收重晶石和清除细小固相及胶体，在非加重钻井液中清除钻屑，也可用离心机对旋流器排出的底流进行第二次分离，回收液相，排除钻屑。 离心机的处理量和分离粒度与其转速和容量有关。 2、化学除砂：加入化学絮凝剂，将细小的砂子变大而沉降。 3、降低钻井液粘度有利于降低固相含量：因此在现场维护钻井液时，对固相含量有下列要求。 ⑴根据需要配备良好的净化设备，彻底清除无用固相。 ⑵必须严格控制膨润土的含量，所