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1、关于常用钻井液完井液技术第1页，讲稿共98张，创作于星期日常用钻井液完井液技术常用钻井液完井液技术l第一部分第一部分 钻井液完井液概述钻井液完井液概述l第二部分第二部分 常用钻井液体系介绍常用钻井液体系介绍l第三部分第三部分 钻井液常遇的污染及处理钻井液常遇的污染及处理l第四部分第四部分 复杂情况预防及钻井液处理复杂情况预防及钻井液处理第2页，讲稿共98张，创作于星期日第一部分第一部分 钻井液完井液概论钻井液完井液概论l一、钻井液完井液的概念一、钻井液完井液的概念l二、钻井液的类型二、钻井液的类型l三、钻井液的组成三、钻井液的组成l四、钻井液常规性能四、钻井液常规性能l五、钻井液技术的发展概况
2、五、钻井液技术的发展概况第3页，讲稿共98张，创作于星期日 第一部分第一部分 钻井液完井液概述钻井液完井液概述一、钻井液完井液的概念(一)、钻井液 钻钻井井液液（Dri11ing Dri11ing F1uidF1uid）是是指指油油气气钻钻井井过过程程中中以以其其多多种种功功能能满满足足钻钻井井工工作作需需要要的的各各种种循循环环流流体体的的总总称称。钻钻井井液液又又称称做做钻钻井井泥泥浆浆（Drilling Drilling MudMud），或或简简称称为为泥泥浆浆（MudMud）。钻钻井井液液最最基基本本的的功功用有以下几点：用有以下几点：1 1携带和悬浮岩屑携带和悬浮岩屑 2 2稳定井壁
3、和平衡地层压力稳定井壁和平衡地层压力 3 3冷却和润滑钻头、钻具冷却和润滑钻头、钻具 4 4传递水动力传递水动力 5.5.保护油层和保护环境保护油层和保护环境第4页，讲稿共98张，创作于星期日（二）、完井液（二）、完井液（二）、完井液（二）、完井液 l新井从钻开油气层到正式投产前用于井眼的流体称为完井液（Completion Fluid）。l从广义上讲，在作业期间任何接触生产层的流体都称为完井液，在实际生产过程中，通常将试油以前所用的接触油气层的外来液体称为完井液。l完井液的主要作用是：控制地层压力、减少对油层渗透率的危害、保持井眼稳定、将固相颗粒输送到地面、防腐蚀等。同时完井液要与油层性质相
4、适应，还要防止乳状液和难溶盐的生成。第5页，讲稿共98张，创作于星期日二、钻井液的类型 按其密度大小按其密度大小,可分为非加重钻井液和加重钻井液。可分为非加重钻井液和加重钻井液。按与粘土水化作用的强弱按与粘土水化作用的强弱,可分为非抑制性钻井液和抑制性可分为非抑制性钻井液和抑制性钻井液。钻井液。按其固相含量的不同，可分为低固相钻井液和无固相钻井液。按其固相含量的不同，可分为低固相钻井液和无固相钻井液。按其流体介质的不同，可分为水基钻井液、油基钻井液按其流体介质的不同，可分为水基钻井液、油基钻井液和气体型钻井流体等三种类型。后来又出现了一类合成基和气体型钻井流体等三种类型。后来又出现了一类合成基
5、钻井液。钻井液。第6页，讲稿共98张，创作于星期日钻井液类型钻井液类型l1、分散钻井液、分散钻井液l2、钙处理钻井液、钙处理钻井液l3、盐水钻井液、盐水钻井液l4、饱和盐水钻井液、饱和盐水钻井液l5、聚合物钻井液、聚合物钻井液l6、钾基聚合物钻井液、钾基聚合物钻井液l7、油基钻井液、油基钻井液l8、合成基钻井液、合成基钻井液l9、气体型钻井流体、气体型钻井流体l10、保护油气层的钻井液、保护油气层的钻井液第7页，讲稿共98张，创作于星期日 钻钻井井液液的的体体系系分分类类没没有有严严格格的的规规定定，多多以以其其主主要要处处理理剂剂的的名名称称命命名名。如如“钾钾盐盐聚聚合合物物钻钻井井液液”
6、、“阳阳离离子子聚聚合合物物钻钻井井液液”、“两两性性离离子子钻钻井井液液”等等名名称称，实实际际都都可可以以归归类类于于“聚聚合合物物泥泥浆浆”类类。同同时时由由于于钻钻井井液液中中含含有有悬悬浮浮体体颗颗粒粒，胶胶体体颗颗粒粒，离离子子颗颗粒粒，在在钻钻井井过过程程中中这这些些不不同同状状态态的的颗颗粒粒会会随随地地层层的的特特性性而而改改变变，更更会会受受人人为为加加入入处处理理剂剂的的特特性性而而改改变变。所所以以说说对对体体系系的的分分类类方方法法应应辩辩证证的的分分析析。体体系系是是服服从从于于地地下下安安全全需需要要的的，体体系系名名称称是是代代表表着着一一种种主主要要矛矛盾盾方
7、方面面的的倾倾向向。必必要要时应及时调整时应及时调整“体系体系”以适应井下情况。以适应井下情况。第8页，讲稿共98张，创作于星期日三、钻井液的组成水水 ：淡水淡水 海水海水 咸水咸水 饱和盐水饱和盐水土土 ：主要使用钠基膨润土，特殊情况使用有机土和抗盐土主要使用钠基膨润土，特殊情况使用有机土和抗盐土化学处理剂：化学处理剂：无机盐无机盐:如如Na2CO3、KCl、NaCl等等 化学产品：高分子聚合物类、纤维素类、褐煤类、淀粉类化学产品：高分子聚合物类、纤维素类、褐煤类、淀粉类加重材料：加重材料：重晶石、石灰石、钛铁矿粉、液体加重剂重晶石、石灰石、钛铁矿粉、液体加重剂油油 ：可增泥浆润滑性，降滤失
8、量，在油基泥浆中作为连续可增泥浆润滑性，降滤失量，在油基泥浆中作为连续相相气体：气体：一般在气体钻井液中使用。一般在气体钻井液中使用。第9页，讲稿共98张，创作于星期日四、四、钻井液常规性能 按照按照API推荐的钻井液性能测试标准，钻井液常规性推荐的钻井液性能测试标准，钻井液常规性能包括：能包括：1、钻井液密度。、钻井液密度。2、钻井液漏斗粘度。、钻井液漏斗粘度。3、钻井液塑性粘度。、钻井液塑性粘度。4、钻井液动切力。、钻井液动切力。5、钻井液静切力。、钻井液静切力。6、钻井液、钻井液API滤失量。滤失量。第10页，讲稿共98张，创作于星期日7 7、钻井液、钻井液HTHPHTHP滤失量。滤失量
9、。8 8、钻井液、钻井液pHpH值。值。9 9、钻井液碱度。、钻井液碱度。1010、钻井液含砂量。、钻井液含砂量。1111、钻井液固相含量。、钻井液固相含量。1212、钻井液膨润土含量。、钻井液膨润土含量。1313、钻井液滤液中各种离子的浓度等。、钻井液滤液中各种离子的浓度等。第11页，讲稿共98张，创作于星期日五、钻井液技术的发展概况五、钻井液技术的发展概况l1914191419161916年，清水作为旋转钻井的洗井介质，即年，清水作为旋转钻井的洗井介质，即开始使用开始使用“泥浆泥浆”。l 从从20206060年代，以分散型水基钻井液为主要类型年代，以分散型水基钻井液为主要类型的阶段的阶段
10、细分散体系向粗分散体系的转变，同时出现了早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：期使用的油基泥浆。其中有代表性的技术措施包括：（1 1）1921192119221922年，重晶石和氧化铁粉开始用作加年，重晶石和氧化铁粉开始用作加重材料；重材料；（2 2）19261926年，开始使用膨润土作为悬浮剂年，开始使用膨润土作为悬浮剂；第12页，讲稿共98张，创作于星期日l（3）1930年，研制出最早的泥浆处理剂年，研制出最早的泥浆处理剂 丹宁酸丹宁酸钠；钠；（4）19311937年，研制出泥浆测量仪器；年，研制出泥浆测量仪器；（5）19441945年，
11、年，Na-CMC（钠羧甲基纤维素）（钠羧甲基纤维素）降降 滤失剂；滤失剂；（6）1955年，年，FCLS（铁铬木质素磺酸盐）作为稀（铁铬木质素磺酸盐）作为稀释剂，开始应用于钻井液中；释剂，开始应用于钻井液中；（7）从）从60年代开始，石灰钻井液、石膏钻井液和氯年代开始，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。化钙钻井液等粗分散体系开始广泛使用。第13页，讲稿共98张，创作于星期日l2020世纪世纪70-8070-80年代，以聚合物不分散钻井年代，以聚合物不分散钻井液为主要类型的阶段液为主要类型的阶段l聚合物钻井液的出现标志着钻井液工艺聚合物钻井液的出现标志着钻井液工艺技术
12、进入了科学发展阶段。主要有以下技术进入了科学发展阶段。主要有以下类型：类型：（1 1）部分水解聚丙烯酰胺体系；）部分水解聚丙烯酰胺体系；（2 2）氯化钾聚合物钻井液体系；）氯化钾聚合物钻井液体系；（3 3）羟乙基纤维素体系；）羟乙基纤维素体系；（4 4）聚磺钻井液）聚磺钻井液第14页，讲稿共98张，创作于星期日l在此期间，油基钻井液也有了进一步的在此期间，油基钻井液也有了进一步的发展：发展：在在5050年代柴油为基油的油基钻井液基础上，年代柴油为基油的油基钻井液基础上，7070年代年代发展了低胶质油包水乳化钻井液，发展了低胶质油包水乳化钻井液，8080年代年代低毒油包水乳化钻井液。低毒油包水乳
13、化钻井液。在抗高温深井钻井液方面：在抗高温深井钻井液方面：研制出三磺处理剂（国内）、以研制出三磺处理剂（国内）、以ResinexResinex为代表为代表的抗高温处理剂（国外），使深井钻井液技术取的抗高温处理剂（国外），使深井钻井液技术取得了很大进展。得了很大进展。第15页，讲稿共98张，创作于星期日l20世纪世纪90年代以来，年代以来，（1）聚合物、聚磺钻井液进一步发展）聚合物、聚磺钻井液进一步发展 （两性离子、阳离子聚合物等）（两性离子、阳离子聚合物等）（2）MMH钻井液钻井液（3）合成基钻井液）合成基钻井液（4）聚合醇钻井液）聚合醇钻井液（5）甲酸盐（有机）钻井液）甲酸盐（有机）钻井液（
14、6）仿油基钻井液（）仿油基钻井液（MEG等）等）（6）硅酸盐钻井液）硅酸盐钻井液（7）气体型钻井流体）气体型钻井流体第16页，讲稿共98张，创作于星期日第二部分第二部分常用钻井液体系介绍常用钻井液体系介绍 一、一、低固相聚合物钻井液低固相聚合物钻井液 二、二、聚磺钻井液聚磺钻井液 三三、氯化钾聚磺钻井液氯化钾聚磺钻井液 四、四、饱和盐水钻井液饱和盐水钻井液 五五、石膏钻井液石膏钻井液 六六、正电胶钻井液正电胶钻井液 七七、油包水乳化钻井液油包水乳化钻井液第17页，讲稿共98张，创作于星期日一、低固相聚合物钻井液体系一、低固相聚合物钻井液体系适用范围：适用范围：用于钻进层理裂隙不发育的易膨胀、用
15、于钻进层理裂隙不发育的易膨胀、强分散或不易膨胀、强分散、软的砂强分散或不易膨胀、强分散、软的砂岩与泥岩互层；已下技术套管的低压岩与泥岩互层；已下技术套管的低压储层等。储层等。第18页，讲稿共98张，创作于星期日1 1、阴离子聚合物钻井液、阴离子聚合物钻井液 l基本组成：基本组成：多元乙烯基共聚物类、水解聚丙烯腈、部分水解聚丙烯酰胺等l特点：特点：高分子量聚合物包被粘土或钻屑，并提供钻井液所需粘度、切力；中分子量和低分子量聚合物用于控制滤失量并控制粘度、切力。l典型配方：典型配方：膨润土浆+0.10.3%KPAM+0.40.5%NPAN 第19页，讲稿共98张，创作于星期日2 2、阳离子聚合物钻
16、井液、阳离子聚合物钻井液 l基本组成基本组成：高分子量与低分子量阳离子聚合物，以及淀粉等l特点：特点：阳离子聚合物具有极强的稳定页岩的能力，即强吸附、强抑制性；配合使用淀粉类处理剂调整滤失造壁性。l典型配方：典型配方：膨润土浆+0.4%SP-2（阳离子聚合物）+0.4%CSW-1（低分子量有机阳离子）+1%改性淀粉 第20页，讲稿共98张，创作于星期日3 3、两性离子聚合物钻井液、两性离子聚合物钻井液 l基本组成：基本组成：高分子量和低分子量两性离子聚合物，有时配合加入阴离子聚合物l特点：特点：利用聚合物中的阳离子基团增强体系的抑制性，同时大量的阴离子、非离子基团使体系保持稳定。两性离子聚合物
17、与各种处理剂具有很好的相容性。l典型配方：典型配方：膨润土浆+0.10.3%FA-367+0.050.2%XY-27+13%磺化沥青类产品 第21页，讲稿共98张，创作于星期日二、聚磺钻井液体系二、聚磺钻井液体系 l基本组成：基本组成：高分子量聚合物（包括阴、阳、两性离子聚合物）、中分子量聚合物降滤失剂、磺化酚醛树脂类产品和沥青类产品等。l特点：特点：具有很强的抑制性、良好的造壁性、封堵能力、流变性和热稳定性，以及低的HTHP滤失量。第22页，讲稿共98张，创作于星期日聚磺钻井液体系聚磺钻井液体系 l典型配方：典型配方：l（1）阴离子聚合物钻井液+12%SMP-1+12%SMC（或24%SPN
18、H等）+24%磺化沥青类产品l（2）阳离子聚合物钻井液+24%SPNH+12%FT-1l（3）两性离子聚合物钻井液+23%磺化酚醛树脂类产品+13%磺化沥青类产品l（4）钾胺基聚合物钻井液+25%磺化酚醛树脂类产品+12%磺化沥青类产品l适用范围：适用范围：深井与超深井段；层理裂隙发育的泥页岩、岩浆岩、砂岩、煤层等。第23页，讲稿共98张，创作于星期日三三、氯化钾聚磺钻井液氯化钾聚磺钻井液 l基本组成：基本组成：KCl、聚合物、降粘剂、磺化酚醛树脂类产品、磺化沥青类产品等。l特点：特点：利用KCl中钾离子和聚合物的协同作用，可有效抑制蒙皂石或伊蒙无序间层矿物水化膨胀，防止地层坍塌。l适用范围：
19、适用范围：蒙皂石或伊蒙无序间层矿物含量高的强水敏易坍塌地层。第24页，讲稿共98张，创作于星期日氯化钾聚磺钻井液氯化钾聚磺钻井液 l典型配方：典型配方：l（1）、KCl聚磺钻井液：膨润土浆+0.51%PAC-141+0.51%SK系列产品+37%KCl（或2%硅酸钾，0.2%磷酸钾，0.5%醋酸钾）+13%SMP+12%PSC+35%磺化沥青类产品+0.10.5%KOHl（2）、KCl两性离子聚磺钻井液：膨润土浆+0.10.2%SK-2+0.51%SK-3+0.51%XY-27+5%SMP+1%SPNH+35%磺化沥青类产品+10%KCl+KOH（调pH值）l（3）、KCl阳离子聚磺钻井液：膨
20、润土浆+0.3%PHP+0.3%CPA+0.5%HPAN+0.81.2%阳离子聚合物+0.40.6%低粘CMC+0.8%FT-1+0.81.2%SLSP+0.40.6%Span-80+24%KCl+24%超细CaCO3 第25页，讲稿共98张，创作于星期日四、饱和盐水钻井液四、饱和盐水钻井液 l基本组成：基本组成：NaCl等无机盐、抗盐的降粘剂与降滤失剂、磺化酚醛树脂类产品、磺化沥青类产品、改性淀粉、盐抑制剂等 l特点：特点：可有效地抑制盐的溶解和封堵层理裂隙，防止含盐膏地层井径扩大与井壁坍塌所引起的各种井下复杂情况与事故，并可提高固井质量。l适用范围：适用范围：大段含盐膏地层 第26页，讲稿
21、共98张，创作于星期日饱和盐水钻井液饱和盐水钻井液 l典型配方：典型配方：l（1）、膨润土浆+22.5%改性淀粉+11.5%CMC+盐至饱和l（2）、饱和盐水聚磺钻井液：膨润土浆+22.5%改性淀粉+22.5%磺化酚醛树脂类产品+0.20.4%KPAM（或CPA、MAN-101、SK等）+1.52%磺化沥青类产品+1.52%SMC+0.30.4%盐抑制剂+0.5%润滑剂+0.30.5%NaOH+盐至饱和（有时根据需要，加入适量SMT、FCLS及改性石棉等l（3）、饱和盐水两性离子聚磺钻井液：膨润土浆（膨润土含量5060 g/l）+0.10.2%JT-888+1%SDX+0.5%CMC+0.4%
22、NaOH+盐至饱和+重晶石至所需密度 第27页，讲稿共98张，创作于星期日五五、石膏钻井液石膏钻井液 l基本组成：基本组成：石膏、SMC、SMP、SMT、FCLS等l特点：特点：利用同离子效应，通过加入石膏来抑制地层中石膏的溶解l典型配方：典型配方：膨润土浆+1.21.8%FCLS+0.30.4%CMC+1.22%CaSO42H2O+0.20.5%NaOH+重晶石至所需密度l使用范围：使用范围：用于钻进大段石膏层 第28页，讲稿共98张，创作于星期日六六、正电胶钻井液正电胶钻井液 l基本组成：基本组成：膨润土、混合金属层状氢氧化物（MMH）、降滤失剂、降粘剂l特点：特点：MMH能提供独特的流变
23、性能，并具有很强的抑制地层水化分散的能力；需配合使用不破坏MMH粘土复合体结构的降滤失剂控制滤失量。第29页，讲稿共98张，创作于星期日正电胶钻井液正电胶钻井液 l典型配方：典型配方：膨润土浆+0.050.1%MMH+0.5%（低粘）CMC或改性淀粉+0.5%NPAN+0.5%润滑剂l适用范围：适用范围：层理裂隙发育的地层，胶结差的砾石层等 第30页，讲稿共98张，创作于星期日七七、油包水乳化钻井液油包水乳化钻井液 l基本组成：基本组成：柴油、有机土、乳化剂、辅乳化剂、氯化钙、水等l特点：特点：能有效抑制泥页岩水化膨胀与盐膏的溶解，具有良好的润滑性和热稳定性。l适用范围：适用范围：高难度深井、
24、超深井、水平井、大位移井，水基钻井液难以对付的强水敏性泥页岩地层、大段含盐膏地层等。第31页，讲稿共98张，创作于星期日油包水乳化钻井液油包水乳化钻井液 l典型配方：典型配方：750920 l/m3 柴油（010号）+80250 l/m3 CaCl2水溶液（CaCl2浓度500 g/l）+2035 kg/m3 油酸+2040 kg/m3环烷酸酰胺+2025 kg/m3烷基苯磺酸钙+2030 kg/m3有机土+1550 kg/m3 CaO+重晶石 第32页，讲稿共98张，创作于星期日第三部分第三部分钻井液常遇的污染及处理钻井液常遇的污染及处理l 一、粘土侵与处理一、粘土侵与处理l 二、钙、镁污染
25、和处理二、钙、镁污染和处理l 三、水泥三、水泥-石灰污染和处理石灰污染和处理 l 四、盐侵和处理四、盐侵和处理 l 五、硫化氢（五、硫化氢（H2SH2S）污染的处理）污染的处理 l 六、油气侵与处理六、油气侵与处理 第33页，讲稿共98张，创作于星期日一、粘土侵与处理一、粘土侵与处理l产生的原因产生的原因 钻遇易造浆地层；钻井液抑制性差；固控效果差；处理不及时，致使钻井液粘土含量超过容量限，致性能恶化。l粘土侵后的现象粘土侵后的现象 钻井液密度升高；粘切急剧上升；钻井液流动困难，甚至失去流动性；严重时引起缩径，起钻拔活塞。第34页，讲稿共98张，创作于星期日粘土侵与处理 l预防与处理预防与处理
26、la、首先了解地层特点，搞好钻井液设计，选用抑制性强的处理剂，抑制地层造浆。lb、选用合适的大分子包被絮凝剂，将粘土颗粒通过絮凝沉除掉。lc、使用好固控设备，四级固控应连续运转。ld、钻井液要及时维护，根据钻井进尺，及时补充清水或胶液。le、发生粘土侵后可采取置换部分钻井液的方法处理，同时也可以加入适量稀释剂进行处理。另外要分析原因，是处理剂的问题要更换处理剂，是固控设备的问题，要予以整改。第35页，讲稿共98张，创作于星期日二、钙、镁污染和处理二、钙、镁污染和处理 l污染的来源污染的来源la、配浆水：地下和地面的水可以CaSO4、CaCL2、MgSO4、MgCL2和MgCO3的形式含有大量的
27、Ca2+和Mg2+。lb、海水中除主要含有食盐NaCL以外还含有一定含量的MgCL2。lc、含无水石膏（CaSO4）和有水石膏（又称生石膏CaSO4.2H2O或CaSO4.1/2H2O）的地层。它们的厚度因地区不同在几米至几百米的范围内变化。另外，经常有或薄或厚的石膏层与含盐地层间互共存。第36页，讲稿共98张，创作于星期日钙、镁污染和处理 l钙、镁侵钻井液性能的变化钙、镁侵钻井液性能的变化l总的来说钙、镁侵会造成流变参数和滤失量升高，钻井液性能变化的幅度根据具体情况随污染物的浓度、钻井液固相含量及化学成分，以及钻井液原来的性能而变化。la、配浆水中有钙和镁会抑制膨润土的水化，导致膨润土造浆率
28、下降，配出的浆PV和YP较低，滤失量FL较高。lb、海水或地下水中含有的Mg2+会使钻井液的PV、YP和FL升高的同时使PH值降低，因为Mg2+会与OH-结合生成Mg（OH）2沉淀。Mg2+2OH-Mg(OH)2 第37页，讲稿共98张，创作于星期日钙、镁污染和处理 l处理：处理：（1）配浆水中的钙通常用纯碱来处理（1.0mg/L的Ca2+用0.000931 lb/bbl或0.00266kg/m3 Na2CO3处理）。Ca2+Na2CO3CaCO3+2Na+钻井液滤液中钙的溶解度随钻井液PH值和烧碱含量的变化而变化，通常是PH值和烧碱含量越高，钙的溶解度越低。第38页，讲稿共98张，创作于星期
29、日钙、镁污染和处理（2）石膏对钻井液的污染在浓度低的情况下可用加纯碱以及一些降粘剂如FCLS、NH4-HPAN、XY-27或HmK等处理（1.0mg/L的Ca2+用0.000931 lb/bbl或0.00266kg/m3 Na2CO3处理）。CaSO4+Na2CO3CaCO3+Na2SO4 如大段石膏层造成浓度较高的污染则应按小型试验数据加入降粘剂和降滤失剂,将钻井液转化为钙基钻井液。第39页，讲稿共98张，创作于星期日钙、镁污染和处理（3）镁污染的处理 a、使用海水钻井液时，镁可用烧碱处理，当PH10.5时，大部分镁离子可以生成Mg(OH)2沉淀而被除去（1.0mg/L的Mg2+用0.001
30、16 lb/bbl或0.0046kg/m3 NaOH处理）。Mg2+2NaOHMg(OH)2+2Na+b、当遇到严重镁污染时，持续加入NaOH会使粘度升高。这种情况下钻井液可根据小型试验用烧碱结合降粘剂和降滤失剂处理，使其转化为石膏钻井液。第40页，讲稿共98张，创作于星期日三、水泥-石灰污染和处理 l1、污染物来源、污染物来源 当钻井液在注水泥作业时直接与水泥浆接触或用其钻水泥塞时都会发生水泥侵。水泥浆造成的污染要比凝固的水泥严重。水泥含有一系列含钙络合物。所有这些络合物与水反应都会生成氢氧化钙Ca(OH)2。100 lb（45.4kg）水泥会产生出79 lb（36kg）石灰。第41页，讲稿
31、共98张，创作于星期日水泥-石灰污染和处理l2、钻井液性能的变化、钻井液性能的变化 石灰侵会造成流变性、滤失量和PH值升高。对石灰污染的处理指两个方面：一方面要降低PH值，另一方面要降低钙离子浓度，因为水泥侵的钻井液在1200C（2500F）以上会发生固化现象。第42页，讲稿共98张，创作于星期日水泥-石灰污染和处理3、处理、处理la、避免水泥侵的最简单方法是用清水钻水泥塞或用钻井液钻水泥塞时，把污染的那段钻井液放掉。lb、加小苏打处理（1.0mg/L的Ca2+用0.00074 lb/bbl或0.0021kg/m3 NaHCO3处理）。NaHCO3+Ca(OH)2CaCO3+NaOH+H2O
32、用小苏打与石灰反应只中和了石灰的氢氧根的一半,另一半转化成了NaOH。因此使用小苏打处理石灰侵会使PH值升高，这在温度较高的情况下（1200C或2500F）会造成钻井液固化。第43页，讲稿共98张，创作于星期日水泥-石灰污染和处理lc、使用一些有机酸，如褐煤、单宁酸、腐殖酸或FCLS粉结合一些降滤失剂处理石灰污染会使PH值得到有效控制，这样就使石灰侵钻井液转化成石灰基钻井液。这样得到的石灰基钻井液可以有效地抑制粘土和页岩水化，并可在钙侵地层正常工作。l需注意的问题是：不建议使用纯碱来处理水泥侵，因为这样石灰所含的氢氧根会全部转化成氢氧化钠，它会使PH值剧烈升高从而冒钻井液固化的危险。Na2CO
33、3+Ca(OH)2CaCO3+2NaOH 第44页，讲稿共98张，创作于星期日水泥-石灰污染和处理ld、应在钻井液中保留100200mg/L（硬度测试法测出的）过剩Ca2+，这样在遇到碳酸根-碳酸氢根污染时可自动改善钻井液的性能。可使用以下公式估算钻井液中的过剩石灰含量：l过剩石灰含量，kg/m3=0.74(Pm-Fw.Pf)l式中 Pm-钻井液酚酞碱度；l Pf-滤液酚酞碱度；l Fw-固相含量测定仪测得的钻井液含水分数。第45页，讲稿共98张，创作于星期日四、盐侵和处理盐侵和处理 l1、盐侵来源、盐侵来源 盐侵可来自地下盐水层、岩盐层和盐丘、蒸发岩层或配浆水。造成盐侵的主要成分是食盐（Na
34、CL），但也包括数量不等的氯化钾（KCL）、氯化镁（MgCL2）和氯化钙（CaCL2）。第46页，讲稿共98张，创作于星期日盐侵和处理盐侵和处理l2、盐侵后钻井液性能的变化、盐侵后钻井液性能的变化 钻井液含有低浓度的盐会造成流变参数和滤失量升高，然而盐浓度很高并伴有Ca2+和Mg2+时，会抑制膨润土水化和导致钻井液絮凝，表现为流变参数下降，滤失量大幅度升高；并且PH值会明显降低，这是因为伴随盐侵会有大量的Mg2+侵入，生成了Mg(OH)2沉淀,使氢氧根减少。第47页，讲稿共98张，创作于星期日盐侵和处理盐侵和处理l3、处理、处理la、将盐侵钻井液加淡水稀释的同时加入一些聚合物和一些有机分散剂（
35、解絮凝剂）来缓解粘度的下降。这种方法只适用于盐侵浓度不高的情况，因为加淡水的数量是受到粘度和密度降低的限制的。lb、当有大量的盐侵时，有效的处理办法是加入大量的分散剂（解絮凝剂）（如SMT、FCLS或无铬木质素磺酸盐）和降滤失剂（如SMP、SPNH、PAC、淀粉类衍生物）以及胶凝剂（如MMH或XC），将钻井液转化为盐水钻井液体系。第48页，讲稿共98张，创作于星期日盐侵和处理盐侵和处理lc、在海水或某些地层水中会含有相当数量的MgCL2，它们与NaCL共存，这时应持续加入NaOH，以保持PH值。另外，加入NaOH还可以调控钻井液滤液中钙的溶解度。ld、在一些地区，石膏层经常与岩盐层、盐水层交互
36、存在。钻井液中钙离子的溶解度会随盐溶解度的升高而升高。这时，应加入纯碱以除去钙离子，同时应配合加入一定数量的烧碱，以控制钙离子浓度，因为钙离子的溶解度同时受滤液中食盐和PH值的影响。le、在处理盐侵时，所有粉状的化学添加剂应先用淡水配成溶液，以使其预水化和预溶解。第49页，讲稿共98张，创作于星期日五、硫化氢（五、硫化氢（H2S）污染的处理）污染的处理 l1、硫化氢（、硫化氢（H2S）的危害）的危害 硫化氢H2S对人体有剧毒，对金属设备有很强的腐蚀性。空气中微量的硫化氢在几分钟内就会对操作人员造成致命的后果。尽管硫化氢会使钻井液性能受到破坏，与之比较起来，至关重要的是人身安全和劳动保护的重大问
37、题。l 2、污染物来源、污染物来源 地下含硫化氢气的地层会造成严重的硫化氢污染，而一些化学添加剂（如一些磺酸盐）会造成浓度轻微的污染。第50页，讲稿共98张，创作于星期日硫化氢（硫化氢（H2S）污染的处理）污染的处理3、处理、处理la、作为预防和辅助措施，加入烧碱或石灰将钻井液的PH值维持在高于10。lb、加入碱式碳酸锌Zn(OH)2.ZnCO3(1.0mg/L硫化氢H2S使用0.002 lb/bbl或0.00572 kg/m3碱式碳酸锌Zn(OH)2.ZnCO3)。3Zn(OH)2.ZnCO3+4H2S4ZnS+CO2+7H2Olc、为了取得更好的效果，以上两种方法应同时采用。如果已预测到一
38、个含硫化氢的地层，以上两种措施作为预防应提前进行。第51页，讲稿共98张，创作于星期日硫化氢（硫化氢（H2S）污染的处理）污染的处理ld、加入海绵铁Fe3O4。当PH7时：Fe3O4+4H2S3FeS+4 H2O+S FeS+SFeS2 当PH7时：Fe3O4+6H2S3FeS2+4 H2O+2H2 加入海绵铁Fe3O4的量为3%12%。当PH7时效果较好，而PH=812时，除硫效果只有20%35%。第52页，讲稿共98张，创作于星期日六、油气侵与处理六、油气侵与处理 1、油气侵的原因、油气侵的原因la、钻开油气层。lb、钻井液密度低，造成液柱压力低，不足以平衡油气层压力。lc、起钻抽吸造成液
39、柱压力降低。ld、起钻未灌好泥浆，造成液柱压力降低。le、井漏造成液柱压力降低。第53页，讲稿共98张，创作于星期日油气侵与处理油气侵与处理2、油气侵的现象、油气侵的现象la、钻井液密度下降lb、钻井液粘切上升lc、槽面有油花、气泡ld、气测值明显升高le、循环罐泥浆液面升高 第54页，讲稿共98张，创作于星期日油气侵与处理油气侵与处理3、油气侵的处理、油气侵的处理la、提高钻井液密度，至平衡住油气层压力。lb、加入稀释剂降粘切。lc、加入消泡剂消泡。ld、使用除气器除气。le、侵入的油量少时可加入适量乳化剂，使原 油乳化分散于钻井液中。lf、侵入油量过多，可放掉或回收。第55页，讲稿共98张
40、，创作于星期日第四部分第四部分复杂情况预防及钻井液处理复杂情况预防及钻井液处理l一一 井漏的预防及处理井漏的预防及处理l二二 井塌的预防及处理井塌的预防及处理l三三 卡钻的预防及处理卡钻的预防及处理第56页，讲稿共98张，创作于星期日一、一、井漏的预防与处理井漏的预防与处理(一一)、井漏的概念、井漏的概念 广义地讲，井漏是在钻井、固井、广义地讲，井漏是在钻井、固井、测试或修井等各种井下作业过程中，各测试或修井等各种井下作业过程中，各种工作液（包括钻井流体、水泥浆、完种工作液（包括钻井流体、水泥浆、完井液及其它液体等）在压差的作用下，井液及其它液体等）在压差的作用下，流进地层中去的一种复杂情况。
41、流进地层中去的一种复杂情况。我们所说的井漏，通常是指在钻井过我们所说的井漏，通常是指在钻井过程中所发生的钻井液漏失现象。程中所发生的钻井液漏失现象。第57页，讲稿共98张，创作于星期日井漏的预防与处理井漏的预防与处理（二）、井漏发生的原因（二）、井漏发生的原因l1、地层原因：地层含有裂缝、孔隙等原、地层原因：地层含有裂缝、孔隙等原始漏失通道。始漏失通道。l2、压差：钻井液当量循环压力大于地层、压差：钻井液当量循环压力大于地层抗破能力。抗破能力。l3、人为因素造成激动压力过大，诱导产、人为因素造成激动压力过大，诱导产生裂缝，形成新的漏失通道。生裂缝，形成新的漏失通道。第58页，讲稿共98张，创作
42、于星期日井漏的预防与处理井漏的预防与处理（三）、井漏的预防（三）、井漏的预防l1、合理的井身结构设计、合理的井身结构设计l2、合理的钻井液密度、合理的钻井液密度l3、钻时很快时，应控制钻速，降低岩屑浓度。、钻时很快时，应控制钻速，降低岩屑浓度。l4、穿高渗透地层，应适当提高粘切，降低滤失量。、穿高渗透地层，应适当提高粘切，降低滤失量。l5、易漏地层，应用低排量、小泵压，控制钻具下放速度，、易漏地层，应用低排量、小泵压，控制钻具下放速度，开泵排量应由小到大逐步增加。开泵排量应由小到大逐步增加。l6、易缩径地层，宜用抑制性钻井液。、易缩径地层，宜用抑制性钻井液。l7、高低压互层，可采取先期堵漏，提
43、高低压层抗破能力。、高低压互层，可采取先期堵漏，提高低压层抗破能力。l8、老区钻调整井，周围注水井应停注泄压，低压层注、老区钻调整井，周围注水井应停注泄压，低压层注水应调整压力，不宜将压力完全泄完。水应调整压力，不宜将压力完全泄完。第59页，讲稿共98张，创作于星期日井漏的预防井漏的预防l9、对钻井液密度敏感性很高的地层，如石灰岩裂缝、溶洞等，钻井液密度稍高则漏，稍低则喷，且堵漏困难，宜采取调整钻井液密度使压力平衡，快速钻穿漏层后下套管封隔。l10、加重钻井液时应均匀，按循环周加重。l11、深井高密度或小井眼钻进，应尽量降低动切力和静切力。l12、下钻时应分段循环，开泵避开易漏层，开泵排量由小
44、到大。l13、下钻时三柱不返浆，应停止下钻，开泵循环，正常后再继续下钻。l14、下钻遇阻，须循环划眼至畅通。l15、地层稳定、无高压层，可用泡沫或充气钻井液钻井。l16、压井时应合理控制套压，防止蹩漏地层。第60页，讲稿共98张，创作于星期日井漏的预防与处理井漏的预防与处理（四）、井漏的处理（四）、井漏的处理l1、静止堵漏 l2、桥接材料堵漏 l3、高滤失浆液堵漏法 l4、无机胶凝物质堵漏法 l5、化学堵漏法 l6、暂堵法 l7、复合堵漏法 l8、强行钻进下套管封隔漏层 第61页，讲稿共98张，创作于星期日井漏的处理井漏的处理1、静止堵漏、静止堵漏适用范围：la、因操作不当，人为憋裂地层发生诱
45、导裂缝而引起的井漏；lb、密度过高，液柱压力超过地层破裂压力而产生的井漏；lc、深井段发生的井漏；ld、钻进过程突发的井漏；le、无论什么原因所发生的井漏，在组织堵漏实施准备阶段均可采用静止堵漏。第62页，讲稿共98张，创作于星期日井漏的处理井漏的处理2、桥接材料堵漏、桥接材料堵漏桥接剂可分三类：l硬质果壳（核桃壳等）l薄片状材料（云母、碎塑料片等）l纤维状材料（锯末、甘蔗渣、棉籽壳等）。桥接剂级配比例对于提高堵漏成功率至关重要，通常搭配比例：粒状：片状：纤维状=6：3：2 第63页，讲稿共98张，创作于星期日井漏的处理井漏的处理-桥接材料堵漏（1）循环法堵漏工艺）循环法堵漏工艺 此法适用于渗
46、透性的或小裂缝的多漏失此法适用于渗透性的或小裂缝的多漏失层段。层段。la、往泥浆中加入一定级配的桥接剂、往泥浆中加入一定级配的桥接剂3%8%；lb、随钻堵漏时，钻头必须采用大水眼；、随钻堵漏时，钻头必须采用大水眼；lc、不停地活动钻具，严防卡钻；、不停地活动钻具，严防卡钻；ld、停用固控设备，防止除掉桥接剂。、停用固控设备，防止除掉桥接剂。第64页，讲稿共98张，创作于星期日井漏的处理井漏的处理-桥接材料堵漏（2）挤压法堵漏工艺 la、尽可能找准漏层；lb、根据井漏情况和漏层性质综合分析，确定桥浆浓度、级配和配备数量，桥浆密度应接近于井浆密度；lc、配堵漏基浆；能通过混合漏斗加入的，要尽可能通
47、过漏斗加入；否则，在搅拌条件下，直接加入配制罐内，应注意防漂浮、沉淀及不可泵性。配制量应以漏速大小、漏失通道形状和段长以及井眼尺寸等综合确定，通常范围是2050方/次；第65页，讲稿共98张，创作于星期日井漏的处理井漏的处理-桥接材料堵漏挤压法堵漏工艺挤压法堵漏工艺ld、确定漏失层段，将光钻杆或带大水眼钻头的钻具下至漏层顶部10300米位置，立即泵入已配好的桥浆，注入量以能全部覆盖漏层段并附加210方为宜。通常是1025方。在条件允许时，最好关井挤压。le、桥浆进入地层的量应为注入量的2/3至全部。如桥浆不易进入漏层，为防“封门”，必须采取挤压方式进行间歇法挤压，即间隔1030分钟挤压一次。l
48、f、如能承受，应控制环压为0.53Mpa，并静候8h以上；关井憋压8h后，开防喷器，循环泥浆试漏。lg、对于漏层不清的井，可注较大量的桥浆覆盖可能的漏层段，然后关井挤压堵漏。第66页，讲稿共98张，创作于星期日井漏的处理井漏的处理3、高滤失浆液堵漏法、高滤失浆液堵漏法l该法采用高滤失堵漏剂，用清水或坂土浆配制成浆液，将浆液泵入井内进行挤堵的一种方法（如DSR堵漏）。在压差的作用下，浆液迅速滤失，形成具有一定强度的滤饼，封堵漏失通道。此法可用于渗透性漏失、部分漏失及某些完全漏失的情况，但一般是在漏层位置比较确定的情况下使用。如果是长裸眼井段，漏层位置不能确定，也可采用此法进行盲堵。为了提高完全漏
49、失的堵漏效果，也可依据漏失通道的特性，在高滤失堵漏浆中再加入桥接堵漏剂。lDSR堵漏剂通常配方：5%左右的预水化坂土浆2025m3+DSR3000Kg+蚌壳渣2000Kg+核桃壳2000Kg。第67页，讲稿共98张，创作于星期日井漏的处理井漏的处理4、无机胶凝物质堵漏法、无机胶凝物质堵漏法 l无机胶凝堵漏物质主要以水泥浆及各种水泥混合稠浆为基础，此法一般用于较为严重的漏失。采用水泥浆堵漏要求漏层位置比较确定，大多用来封堵裂缝性和破碎性碳酸盐岩及砾石层的漏失。堵漏时必须搞清漏失层位置和漏失压力。使用“平衡”法原理进行准确计算，才能确保施工质量和安全。施工时一般必须在井筒中留一段水泥塞，水泥塞的体
50、积约等于水泥浆总体积的1/3左右。这是为了避免有限量的水泥浆被顶的过远而不能封堵住漏失通道，造成堵漏失败。第68页，讲稿共98张，创作于星期日井漏的处理井漏的处理5、化学堵漏法、化学堵漏法l该法是将经过筛选的化学堵剂（如PMN化学凝胶、脲醛树脂、ND1堵漏浆、水解聚丙烯腈稠浆、硅酸盐和合成乳胶等）注入漏层，形成凝胶，以封堵漏失通道。此堵漏浆液密度较低，凝固时间调节范围大，浆液的渗透能力较强，滤液也能固化，可以封堵微孔缝漏失通道。该方法对含水漏失层具有特殊效果。第69页，讲稿共98张，创作于星期日井漏的处理井漏的处理6、暂堵法、暂堵法l该法是指应用暂堵材料对油气层进行封堵，油气井投产后采用相应的