钻井液基础知识

一、钻井液概念

钻井液是指油气开发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。钻井液的循环是通过泥浆泵实现的。循环池中的钻井液由泥浆泵泵入地面高压管汇，经过立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤到达钻头，然后从钻头喷嘴喷出，沿着钻柱与井壁（或套管）形成的环形空间返出，到达地面后经各种固控设备处理后返回循环池。因此，钻井液又被人们普遍称为石油钻井工程的“血液”。钻井液又称做钻井泥浆或简称泥浆。钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分，在确保安全、优质、快速钻井中起着越来越重要的作用。 现场钻井液循环系统如图所示。

泥浆池 泥浆泵 地面高压管汇 立管 水龙带 水龙头 方钻杆

固控设备 沉砂池 震动筛 泥浆槽 井眼环空 钻头 钻铤 钻杆

二、钻井液的组成

1、分散介质---水（盐水）或油

2、分散相---膨润土、加重材料、各种处理剂、钻屑

膨润土是常用的配浆材料，主要起提粘和造壁作用，加重材料用于提高钻井液密度，处理剂用于调整钻井液性能，钻屑是无用固相应通过各种固控措施除去。

三、钻井液的基本功用

1、携带和悬浮岩屑

通过钻井液循环将钻头破碎的岩屑从井底携带到地面，让钻头始终接触、破碎新地层，保证快速钻进。钻井液停止循环时使钻屑在钻井液中悬浮不下沉，防止沉沙卡

钻。

2、稳定井壁和平衡地层压力

钻井液借助液相滤失作用，在井壁上形成一层薄而致密的泥饼，阻止液相进一步滤失，从而减弱泥页岩水化膨胀和分散程度，达到稳定井壁的作用。平衡地层压力是通过钻井液提供的液注压力来实现，从而防止井塌、井喷、卡钻等复杂情况。 3、冷却和润滑钻头钻具

钻进过程中钻头破碎岩屑，钻具与井壁摩擦会产生大量热，这些热量通过钻井液循环被带出地面从而达到冷却钻头钻具的作用。钻具在井下旋转过程中钻井液在钻具与地层之间又会起到很好的润滑作用。 4、传递水动力

钻井液将地面泥浆泵赋予的动力除了用于克服沿程阻力外，当它从钻头喷嘴高速喷出时，对井底产生强大冲击力从而显著提高钻速。

四、钻井液的分类

1、按密度分类---加重钻井液、非加重钻井液

2、按对黏土的水化作用分类---不分散钻井液、粗分散性钻井液、细分散性钻井液

3、按固相含量分类---低固相钻井液、无固相钻井液

4、按分散介质的性质分类---水基钻井液、油基钻井液、合成基钻井液、空气、

天然气

5、按钻井液的组成特点分类---分散钻井液、钙处理钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液、聚合物钻井液、聚磺钻井液、钾基聚合物钻井液、油基钻井液、合成基钻井液、气体型钻井液

五、钻井液体系简介

⑴分散钻井液

指用淡水、膨润土和各种对黏土与钻屑起分散作用的处理剂配制而成的钻井液。 特点：体系中能容纳较多固相，适于配制高密度钻井液；易在井壁形成较致密泥饼，滤失量低。

缺点：抑制性和抗污染能力差固相含量高对提高钻速和保护油气层不利。 ⑵钙处理钻井液

指体系中含有一定浓度的钙离子和分散剂，钙离子通过与黏土颗粒发生离子交换吸附改变黏土颗粒水化分散性使之适度絮凝分散剂作用是防止土粒絮凝过度，保证钻井液具有良好的稳定性。

特点：抗盐、抗钙污染能力强，对地层黏土有抑制作用，可在一定程度上控制泥页岩坍塌并减轻对油气层的损害。 ⑶盐水钻井液

用盐水或海水配制而成

特点：对黏土水化有较强的抑制作用。 ⑷ 饱和盐水钻井液

指钻井液中氯化钠含量达到饱和。饱和盐水钻井液主要用于钻大段岩盐层和盐膏层，也可用于完井液和修井液。

⑸ 聚合物钻井液

是用具有絮凝和包被作用的高分子聚合物作为主处理剂的水基钻井液。聚合物可

以使体系中固相颗粒保持在较粗的粒度范围，钻屑受其包被保护不易分散成细颗粒。

特点：固相含量低、剪切稀释性强有利于提高钻速、携带悬浮岩屑和保护油气层，另外聚合物的包被和抑制分散作用有利于井壁稳定。聚磺钻井液体系

⑹ 聚磺钻井液体系

⑺ 钾基聚合物钻井液

是以聚合物钾盐（或铵、钙盐）和氯化钾为主处理剂的防塌钻井液，用于泥页岩地层。

⑻ 油基钻井液

是以油为连续相的钻井液，通常呈油包水乳化状态。

特点：抗高温、抗盐钙污染对黏土水化有很强的抑制作用，润滑性好，对油气层损害小。

缺点：配制成本高，使用时对环境有一定污染。 ⑼ 合成基钻井液

是以合成的有机化合物作为连续相，盐水作为分散相再加入乳化剂、降滤失剂、流型改进剂等。该体系保持了油基钻井液的优点又大大减轻了钻井液排放时对环境的污染。

⑽ 气体型钻井液

气体型钻井液包括空气、天然气、雾状流体、泡沫和充气钻井液。 特点：密度低，钻速快。用于钻低压油气层、易漏失地层及某些稠油油层。

六、完井液概念与分类

1、完井液概念

一口井的完井工作系指从钻开生产层开始到交付生产为止所进行的各种作业。这些作

业包括钻进储层、下套管、射孔、防砂、试油、装井口、增产措施和修井等。完井液可定义为从钻开油层到投产阶段用于井眼的流体。国外一般把钻开油层、射孔、防砂以及各种增产措施中用于产层的流体称为完井液(Completion Fluids)，将为维护或提高产能而修井时所需的流体称为修井液(Work-over Fluids)。从广义上讲，从钻开油层到采油 及各种增产措施过程中的每一个作业环节，所使用的与生产层接触的各种工作液体系可以统称为完井液 2、完井液应具备的功能

为满足保护储层，防止污染的需要和保证作业安全，完井液必须能够： 1) 平衡地层压力，保证作业的安全； 2) 提供储层保护能力，减少对生产层的损害； 3) 维持井眼和套管的稳定； 4) 携带、悬浮固相颗粒；

5) 提供防腐能力，减轻对套管和井下工具的腐蚀； 6) 在井下条件下保持各种性能的稳定； 7) 与储层具有相容性，不改变储层的性质。 3、完井液的分类

完井液按其组成可分为三大类八小类。 包括: 1) 水基完井液:

① 改性钻井液 ② 无固相清洁盐水 ③ 有固相粘性盐水 2) 油基完井液:

① 油基完井液 ② 油包水完井液 3) 气基完井液:

① 气体 ② 充气泥浆 ③ 泡沫 4、完井液根据用途的不同可分为：

a. 钻进液: 在油气层钻进时使用的液体。（又称钻开液）

b. 射孔液：用于套管孔作业时的液体。 c. 酸化液：储层酸化时用的作业液。

d. 压裂液：用于压开储层岩石弱的解理面以达到增产目的的液体。 e. 隔离液：用于隔离井下两种不能配伍流体的作业液。 f. 砾石充填液：用于砾石充填作业时携带和输送砾石的作业液。

g. 封隔液：充填在封隔器以上套管和环形空间内支撑和保护套管及封隔器的作业液。

h. 压井液：用于平衡井底孔隙流体压力而充填在井筒中的作业液。 i. 清洗液：清洗套管、钻杆、和井筒的作业液。 j. 修井液：用于井下设备修理维护和重新完井的作业液。

k. 破胶液：用于水平井完井作业后期解除聚合物对储层近井地带堵塞的工作液。