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 钻井液技术发展态势  中国石油大学（北京） 鄢捷年 2005年3月 钻井液 钻井液（Drilling Fluids）是指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。钻井液又称作钻井泥浆（Drilling Muds），或简称为泥浆（Muds）。 钻井液的循环通过泥浆泵来维持。从泥浆泵排除的高压钻井液经地面高压管汇﹑立管﹑水龙带﹑水龙头﹑方钻杆﹑钻杆﹑钻铤到钻头，从钻头喷嘴喷出。再沿钻柱与井壁（或套管）形成的环形空间向上流动，到达地面后经排出管线流入泥浆池，再经各种固控设备进行处理后进入泥浆泵循环再用。 钻井液流经的各种管件﹑设备构成了一整套钻井液循环系统。 钻井液的基本功用 携带和悬浮岩屑 稳定井壁和平衡地层压力 冷却和润滑钻头﹑钻具 传递水动力 钻井液循环系统 钻井液固相的分类 按固相密度分类： 可分为高密度固相和低密度固相两种类型； 前者主要指密度为4.2 g/cm3的重晶石，还有铁矿粉、方铅矿等其它加重材料； 后者主要指膨润土和钻屑，还包括一些不溶性的处理剂，一般认为这部分固相的平均密度为2.6 g/cm3。 钻井液固相的分类 按固相性质分类： 可分为活性固相（Active Solids）和惰性固相（Inert Solids）。 凡是容易发生水化作用或与液相中其它组分发生反应的均称为活性固相，反之则称为惰性固相。 前者主要指膨润土，后者包括砂岩、石灰岩、长石、重晶石以及造浆率极低的粘土等。除重晶石外，其余的惰性固相均被认为是有害固相，即固控过程中需清除的物质。 振动筛 具有最先、最快分离钻井液固相的特点，担负着清除大量钻屑的任务。 如振动筛发生故障，其它固控设备（除砂器、除泥器、离心机等）都会因超载而不能正常、连续地工作。 是钻井液固控的关键设备。 除砂器 通常将直径为150～300 mm的旋流器称为除砂器。在输入压力为0.2 MPa时，各种型号的除砂器处理钻井液的能力为20～120 m3/h。 处于正常工作状态时，它能够清除大约95%大于74 mm的钻屑和大约50%大于30 mm的钻屑。 除泥器 通常将直径为100～150 mm的旋流器称为除泥器。 正常工作状态下的除泥器可清除约95%大于40 mm的钻屑和约50%大于15 mm的钻屑。 泥浆清洁器（Mud Cleaner） 是一组旋流器和一台细目振动筛的组合。上部为旋流器，下部为细目振动筛； 泥浆清洁器处理钻井液的过程分为两步：第一步是旋流器将钻井液分离成低密度的溢流和高密度的底流，其中溢流返回钻井液循环系统，底流落在细目振动筛上； 第二步是细目振动筛将高密度的底流再分离成两部分，一部分是重晶石和和其它小于网孔的颗粒透过筛网，另一部分是大于网孔的颗粒从筛网上被排出。 离心机 可用于处理加重钻井液以回收重晶石和清除细小的钻屑颗粒。 常用于处理非加重钻井液以清除粒径很小的钻屑颗粒，以及对旋流器的底流进行二次分离，回收液相，排除钻屑。 当工作转速为3250 转/分钟时，对水基钻井液可分离重晶石至2 mm，钻屑至3 mm；而工作转速为2500 转/分钟时，可分离重晶石至6 mm，钻屑至9 mm。 非加重钻井液的固控流程 一、钻井液技术的发展阶段 1914～1916年，清水作为旋转钻井的洗井介质，即开始使用“泥浆”。 从20～60年代，以分散型水基钻井液为主要类型的阶段 细分散体系向粗分散体系的转变，同时出现了早期使用的油基泥浆。其中有代表性的技术措施包括： （1）1921～1922年，重晶石和氧化铁粉开始用作加重材料； （2）1926年，开始使用膨润土作为悬浮剂； （3）1930年，研制出最早的泥浆处理剂 — 丹宁酸钠；（4）1931～1937年，研制出泥浆测量仪器；（5）1944～1945年，Na-CMC（钠羧甲基纤维素）降 滤失剂；（6）1955年，FCLS（铁铬木质素磺酸盐）作为稀释剂，开始应用于钻井液中；（7）从60年代开始，石灰钻井液、石膏钻井液和氯化钙钻井液等粗分散体系开始广泛使用。 20世纪70-80年代，以聚合物不分散钻井液为主要类型的阶段 聚合物钻井液的出现标志着钻井液工艺技术进入了科学发展阶段。主要有以下类型：（1）部分水解聚丙烯酰胺体系；（2）氯化钾聚合物钻井液体系；（3）羟乙基纤维素体系；（4）聚磺钻井液 在此期间，油基钻井液也有了进一步的发展：在50年代柴油为基油的油基钻井液基础上，70年代—发展了低胶质油包水乳化钻井液，80年代—低毒油包水乳化钻井液。 在抗高温深井钻井液方面： 研制