油气田应用化学..pdfVIP

（一）钻井

一、概述

钻井液（原称泥浆）是指钻井中使用的工作流体。它可以是液体或气体。因此，

钻井液应确切地称为钻井流体。钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。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。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。

二、钻井液主要功用

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。

（11）悬浮岩屑和密度调整材料：当停止循环时，钻井液处于静止状态，其中的

膨润土颗粒可互相联结，形成结构，将岩屑悬浮起来。若钻井液中加有密度调整

材料（如重晶石），则在停止循环时，钻井液也可将它悬浮起来。钻井液悬浮岩

屑和密度调整材料的能力，可使钻井液停止循环后易于再启动。

负面作用：钻井液在使用过程中，对油气层有一定程度的损害，主要表现在：

（1）固相颗粒及泥饼堵塞油气通道；

（2）滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙；

（3）钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道；

（4）产生水锁效应，增加油气流动阻力。

三、类型介绍

钻井液由分散介质、分散相和添加剂组成。

钻井液按分散介质（连续相）可分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流

体等。钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组成。液相可以是水（淡水、盐水）、

油（原油、柴油）或乳状液（混油乳化液和反相乳化液）。固相包括有用固相（膨

润土、加重材料）和无用固相（岩石）。化学处理剂包括无机、有机及高分子化

合物。

1、水基钻井液

水基钻井液是一种以水为分散介质，以粘土（膨润土）、加重剂及各种化学处

理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化

学处理剂等。水基钻井液基本经历了五个阶段，即天然钻井液（1904-1921年）、

细分散钻井液（1921-1946年）、粗分散钻井液（1946-1973年）、不分散低固相

钻井液（1966年至今）、无固相钻井液（1968年至今）、聚合物钻井液（1978年

至今）阶段等。

水基钻井液还可分为：

（1）淡水钻井液。氯化钠含量低于10mg/cmsup3;，钙离子含量低于

0.12mg/cmsup3;。

（2）盐水钻井液（包括海水及咸水钻井液）。氯化钠含量高于10mg/cmsup3;。

（3）钙处理钻井液。钙离子含量低于0.12mg/cmsup3;。

（4）饱和盐水钻井液。含有一种或多种可溶性盐的饱和溶液。

（5）混合乳化（水包油）钻井液。含有3%-40%乳化油类的水基钻井液

（6）不分散低固相聚合物钻井液。固相含量低于4%，含有适量聚合物。

（7）钾基钻井液。氯化钾含量高于3%。1978年以来开始在我国钻井现场使用。

（8）聚合物钻井液。它是以聚合物为主体，配以降粘剂，降滤失剂、防塌剂和

润滑剂等多种化学处理剂所组成的钻井液。它是20世纪80年代发展起来的一种

新型钻井液体系。