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钻井液
1前言
钻井液是安全、快速、低成本钻井的前提条件。它是粘土以小颗粒状分散在水中所溶胶—悬浮体。粘土颗粒大小不一，多数是悬浮体范围（0.1微米以上），少数在溶胶范围（1-100毫微米），属多级分散体系。为使钻井液满足钻井工艺的各种要求，需要加入各种化学处理剂，以及加重材料。
1钻井液类型
为了满足钻井的各种要求，研究和开发了各种类型的钻井液。常用的钻井液类型有：
1液体类
1、水基钻井液
水基钻井液以水为分散介质，基本组分是水、粘土和化学剂。这种钻井液发展最早，使用也最广泛，这类钻井液又分以下几种：
淡水钻井液。含盐量少于1%，含钙量少于120毫克/升；
盐水泥浆。含盐量大于1%，包括盐水泥浆、饱和盐水泥浆及海水泥浆等。主要用于海上钻井、钻岩盐层和易垮塌的泥岩地层等；
钙处理泥浆。含钙量大于120毫克/升，包括石灰泥浆、石膏泥浆和氯化钙泥浆。主要特点是防塌性能好，抗可溶盐侵污能力强，性能稳定性好；
低固相泥浆。粘土含量少于7%，不分散低固相泥浆粘土含量少于4%。主要特点是流变性能好，钻速快，钻井成本低；
混油泥浆。根据需要可在泥浆中加入原油或柴油，使油呈小珠分散的乳化状态。主要特点是润滑和流动性好，失水低，摩擦系数小。
2、油基泥浆
（1）油包水乳化泥浆。以柴油或原油为分散介质，水及有机坂土或其他亲油粉末作为分散相，加乳化剂等配制而成的。主要特点是热稳定好，防塌效果好，对油气层损害小，常用于超深井的高温井段，钻易坍塌地层和低压油气层；
（2）水包油泥浆。以水为分散介质，油为分散相，加入其他处理材料配置而成。特点是对油气层污染小，抗污染能力强，耐高温等。
2混气液类
1、泡沫泥浆。在一般泥浆中加入泡沫发生剂或充入一定数量的惰性气体及稳定剂，即可配成泡沫泥浆。主要特点是密度低，可用于低压油气钻井和完井，保护油气层；
2、混气泥浆。在泥浆中混入惰性气体及稳定剂。其目的是降低泥浆密度，常用于低压钻井，防止油气层污染。
1．1．3气体类
1、空气。用空气作为钻井液，常用于低压裂缝性油气层，其最大缺点是怕水，遇到水层无能为力；
2、天然气。用天然气或废气作为洗井液；
3、雾化钻井液。当空气和天然气钻井遇到水层时，即可改为雾化钻井。常用于低压油气层钻进。
1.2钻井液的功用
洗井是钻进过程不可缺少的一个重要环节钻井液失去循环，钻井就无法继续进行。在钻井中有以下主要用途：
1清除井底岩屑并携带到地面；
2平衡地层压力，防止地层流体进入井内；
3稳定井壁，防止井壁跨塌；
4冷却润滑钻头和钻柱；
5传递井下信息，地层压力评价。
6减小扭矩、卡钻和阻力
在完井中主要是保护油气层，防止油气层污染。
3泥浆工艺的发展概况
（1）19世纪末，20世纪初，钻井是用清水作为洗井液的。钻屑中的粘土分散在水中变成泥浆。后来发现这种泥浆更能有效地携带岩屑，才逐渐意识到使用泥浆；
（2）20世纪30—50年代，随着石油工业的迅速发展和勘探开发的需要，钻井数量和深度不断增加，钻遇的地层也越来越复杂。对钻井也要求也更高了。这就促使人们研究泥浆与钻井的关系。于是开发了各种处理剂。泥浆类型从细分散的钠基泥浆发展到粗分散的钙处理泥浆和盐水泥浆；从水基泥浆发展到油基泥浆；从无机处理剂发展到高分子聚合物和表面活性剂；
（3）近1、20年来，泥浆技术发展很快，广泛使用了不分散低固相泥浆或无固相聚合物不分散泥浆；人工合成处理剂；配制泥浆的工艺技术；超深井洗井液和对环境不污染的泥浆；以及有效地清除泥浆中固相颗粒的化学和机械的方法等也在不断完善；
（4）改革开放以来我国的泥浆技术也得到飞速的发展。从最初的钠基细分散到钙处理的粗分散泥浆、盐水泥浆、乳化泥浆、油基泥浆、不分散低固相泥浆等。泥浆处理剂从最初的烧碱、纯碱、褐煤、单宁四个品种，发展现有的几十种处理剂。对漏、喷、塌、卡等复杂情况的泥浆也取得了长足的进步；
（5）我国在深井和超深井钻井泥浆方面也取得了突破性进展。最大井深超过7000米，成功地发展了低固相铁铬盐—CMC盐水泥浆、低固相弱酸性钻井粉饱和盐水泥浆、铁铬盐-铬褐煤表面活性剂泥浆、磺甲基腐植酸铬泥浆等。各个油田根据地层特点开发出了适合本地区的泥浆类型。推广使用了固控设备；聚丙烯酰胺聚合物泥浆；低固相、无固相不分散聚合物快速钻井洗井液体系。泥浆流变学的研究也取得了突破性进展。
2粘土胶体化学基础
2.1分散体系的种类
钻井液是一种或几种物质分散在另一种物质中的分散体系，称被分散的物质为分散相,分散相颗粒所在的连续介体为分散介质。例如水基泥浆的分散相是粘土、处理剂等，水是分散介质，即连续介体。按分散相颗粒分散程度不同，分散体系可分为三类：
1粗分散体系（悬浮体、乳状液）。颗粒大于0.1微米，颗粒不能通过滤纸；
2胶体分散体系（溶胶）。颗粒小
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