必看！钻井液技术详解.pdfVIP

为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。——张载

必看！钻井液技术详解

钻井液概述

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。

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。

钻井液的运用历史

为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。——张载

很久以前，人们钻井通常是为了寻找水源，而不是石油。实际上，

他们偶然间发现石油时很懊恼，因为它把水污染了！最初，钻井是为

了获得淡水和海水，前者用于饮用、洗涤和灌溉；后者用作制盐的原

料。直到19世纪早期，由于工业化增加了对石油产品的需求，钻井采

油才逐渐普及。

有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。他们使用一

种叫做绳式顿钻钻井的技术，实现方式是先使巨大的金属钻具下落，

然后用一种管状容器收集岩石的碎片。中国人在这项技术上比较领先，

中国也被公认为是第一个在钻探过程中有意使用流体的国家。此处所

讲的流体是指水。它能软化岩石，从而使钻具更容易穿透岩石，同时

有助于清除被称作钻屑的岩石碎片。（从钻孔中清除钻屑这一点非常

重要，因为只有这样，钻头才能没有阻碍地继续深钻。）

1833年，一位名叫弗劳威勒(Flauville)的法国工程师有一次观察

绳式顿钻钻井作业。作业进行中，钻井设备钻出了水。这时他意识到

喷出的水对把钻屑从井中提出会非常有效。使用流动的液体从钻孔中

清除钻屑的原理由此确立。他设想了一种装置，按照这一设想，泵将

水沿钻杆的内侧送至钻孔内，而当水经钻杆和钻孔壁间的缝隙返回到

地表后，就会将钻屑一并带出。此操作程序沿用至今。

1900年，在德克萨斯州的Spindletop钻探油井期间，钻井工人

驱赶一群牛趟过了一个灌满水的地坑。被牛趟过的水坑中就会形成泥

浆，它是一种粘稠的、泥浆状的水和泥土的混合物，钻井工人用泵将

它送入钻孔中。钻井液如今仍被称作泥浆，但工程师们已不再只依赖