《钻井液完井液化学》PPT课件.ppt

钻井液完井液化学钻井液完井液化学1 第一章第一章、 钻井液钻井液概论概论 本章要求掌握：本章要求掌握： 钻井液、完井液概念钻井液、完井液概念 钻井液、完井液的组成和类型钻井液、完井液的组成和类型 钻井液、完井液的主要作用钻井液、完井液的主要作用 钻井液基本性能参数钻井液基本性能参数 钻井液技术发展简史钻井液技术发展简史 2第一节、第一节、 钻井液、完井液的定义钻井液、完井液的定义 狭义钻井液狭义钻井液粘土以小颗粒状态粘土以小颗粒状态(2um)分散在水中所分散在水中所 形成的溶胶形成的溶胶 悬浮体泥浆泥浆 mud) 广义广义 钻钻 井井 液液 凡钻进中一切有助于从井眼产生和凡钻进中一切有助于从井眼产生和 清除钻屑的流体（液、气、液清除钻屑的流体（液、气、液+气） (drilling fluid) 广义完井液广义完井液 一切与产层接触的流体（各种盐水、一切与产层接触的流体（各种盐水、 聚合物溶液、钻井液、泡沫等）聚合物溶液、钻井液、泡沫等） 狭义完井液狭义完井液 钻开油气层的钻井液（钻开液）钻开油气层的钻井液（钻开液） (completion fluid)3第二节、第二节、 钻井液的组成、类型及性能钻井液的组成、类型及性能1. 钻井液的组成钻井液的组成 主要由水、粘土和添加剂组成的体系主要由水、粘土和添加剂组成的体系 分散介质分散介质+分散相分散相+化学处理剂化学处理剂 连续相连续相+不连续相不连续相 液相液相+固相固相+化学处理剂化学处理剂 4分散相与分散介质分散相与分散介质分分 散散 相相 在多相分散体系中，被分散的物质。

在多相分散体系中，被分散的物质 (不连续不连续, 可以粒子或液滴可以粒子或液滴)分散介质分散介质 分散相所在的连续介质分散相所在的连续介质分散体系分散体系一种或多种分散相分散在分散介质中所形一种或多种分散相分散在分散介质中所形 成成 的体系的体系.例如：钻井液中，粘土颗粒分散在水中例如：钻井液中，粘土颗粒分散在水中: 粘土为分散相；粘土为分散相； 水为分散介质水为分散介质5 组分举例组分举例某种水基钻井液组分为：某种水基钻井液组分为：水水 + 膨润土膨润土 + 处理剂处理剂 100ml 5g 1g用组分表示的配方为：用组分表示的配方为：5%膨润土浆膨润土浆+1%处理剂处理剂配方表示的特点：配方表示的特点： 用用W/V百分数表示组分百分数表示组分 不考虑处理剂的体积不考虑处理剂的体积6钻井液的组成示例钻井液的组成示例72. 钻井液的分类钻井液的分类 分类方法多分类方法多通常根据分散介质分为四大类：通常根据分散介质分为四大类： 水基钻井液（水基钻井液（Water-Base Drilling Fluids） 油基钻井液（油基钻井液（Oil-Base Drilling Fluids） 气态钻井液（气态钻井液（Gas-Base Drilling Fluids） 合成基钻井液合成基钻井液(Synthetic-Base Drilling Fluids)8一般分类一般分类9API和和IADC分类法分类法不分散钻井液（基本不不分散钻井液（基本不含处理剂的天然泥浆）含处理剂的天然泥浆）-non-dispersed drilling fluids分散型钻井液分散型钻井液- dispersed drilling fluids聚合物钻井液聚合物钻井液-polymer drilling fluids低固相钻井液低固相钻井液-low solids drilling fluids饱和盐水泥浆饱和盐水泥浆-saturated saltwater drilling fluids钙处理钻井液钙处理钻井液-calcium-treated drilling fluids修井液，完井液修井液，完井液-workover ,completion fluids油基钻井液油基钻井液-oil-based drilling fluids气体类钻井液气体类钻井液-gas typed drilling fluids10石油钻井工程标委会钻井液分委会石油钻井工程标委会钻井液分委会综合分类法综合分类法不分散聚合物钻井液（用不分散聚合物钻井液（用大中小分子聚合物处理的大中小分子聚合物处理的低固相泥浆）低固相泥浆）钾基钻井液钾基钻井液 , K+ 1800mg/L分散钻井液分散钻井液盐水钻井液盐水钻井液饱和盐水泥浆饱和盐水泥浆钙处理钻井液钙处理钻井液修井液，完井液修井液，完井液油基钻井液油基钻井液气体类钻井流体气体类钻井流体11钻井液的分类按是否使用加重材料分为: 非加重泥浆 加重泥浆(密度高于3)按钻井液的抑制性强弱分为: 分散泥浆 抑制性泥浆按粘土的聚集状态分为 细分散泥浆 粗分散泥浆 不分散泥浆12钻井液循环路线钻井液循环路线泥浆池泥浆池泵泵高压管汇高压管汇水龙带水龙带方钻杆方钻杆钻杆钻杆钻铤钻铤钻头钻头环空环空井口及井口及振动筛振动筛固控设备固控设备133. 钻井液的主要功能钻井液的主要功能携带、悬浮岩屑及加重材料控制压力形成泥饼破岩、清岩保护油气层传递水功率冷却润滑钻头14钻井液的主要作用钻井液的主要作用保持清洁；控制压力；保持清洁；控制压力；冷却润滑；防止垮塌；冷却润滑；防止垮塌；避免损害；取准资料；避免损害；取准资料；传递功率；传递功率；154、钻井液的性能、钻井液的性能钻井液的密度钻井液的密度(Density)钻井液的流变性钻井液的流变性(Rheological Properties)钻井液的失水造壁性钻井液的失水造壁性(Filtration Properties)钻井液的含砂量钻井液的含砂量(Sand content of DF)钻井液的钻井液的pH值值钻井液的固相含量和油、水含量钻井液的固相含量和油、水含量钻井液膨润土含量钻井液膨润土含量(MBT)钻井液的润滑性钻井液的润滑性(Lubricity)钻井液的抑制性钻井液的抑制性钻井液滤液的化学性质（碱度、硬度、钻井液滤液的化学性质（碱度、硬度、Cl-含量、含量、.）16钻井液密度钻井液密度平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受地层流平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受地层流体的污染；体的污染；平衡地层压力，保持井壁稳定，防止井塌；平衡地层压力，保持井壁稳定，防止井塌；实现近平衡钻井技术，减少压持效应，提高机械钻实现近平衡钻井技术，减少压持效应，提高机械钻速；速；合理选择打开油气层的钻井液密度，减少钻井液对合理选择打开油气层的钻井液密度，减少钻井液对产层的伤害。

产层的伤害用比重秤测定用比重秤测定17钻井液的含砂量钻井液的含砂量定义定义:钻井液中不能通过钻井液中不能通过200目筛的固相的体目筛的固相的体积占钻井液体积的百分数一般要求小于积占钻井液体积的百分数一般要求小于含砂量过高带来的危害：含砂量过高带来的危害：钻井液密度升高，降低机械钻速；钻井液密度升高，降低机械钻速；泥饼中含砂量升高，泥饼渗透率增大，失水增泥饼中含砂量升高，泥饼渗透率增大，失水增大；大；泥饼表面摩擦系数增加；泥饼表面摩擦系数增加；钻头、钻柱、泵等机械设备磨损严重钻头、钻柱、泵等机械设备磨损严重18钻井液的钻井液的pH值值由于钻井液中使用的化学处理剂在碱性条件由于钻井液中使用的化学处理剂在碱性条件下才能溶解，而酸性环境对钻井设备上的橡下才能溶解，而酸性环境对钻井设备上的橡胶部件有严重的腐蚀作用，所以，绝大多数胶部件有严重的腐蚀作用，所以，绝大多数钻井液体系的钻井液体系的PH值都控制在值都控制在7以上不分散型钻井液体系：不分散型钻井液体系：分散型钻井液体系：分散型钻井液体系：PH10钙处理钻井液体系钙处理钻井液体系:PH1119钻井液膨润土含量（钻井液膨润土含量（MBT）钻井液中活性粘土的数量。

钻井液中活性粘土的数量水基钻井液都有一个合适的膨润土含量，水基钻井液都有一个合适的膨润土含量，MBT过高，钻井液的粘度、切力增大，泥饼过高，钻井液的粘度、切力增大，泥饼增厚，容易造成井下事故增厚，容易造成井下事故 MBT过小，钻井液的粘度、切力急剧下降，过小，钻井液的粘度、切力急剧下降，失水增大失水增大20钻井液不应具有的性能钻井液不应具有的性能伤害钻井人员，损害或污染环境伤害钻井人员，损害或污染环境对所设计的地层评估有不利的性能对所设计的地层评估有不利的性能对产层产生伤害对产层产生伤害对钻井设备和管材造成较大腐蚀对钻井设备和管材造成较大腐蚀Detrimental to the operators and environment. Detrimental to the formation evaluation .Cause any formation damage.Cause any corrosion of the drilling equipment and subsurface tubulars. 21优质钻井液的标准优质钻井液的标准有利于安全、快速、优质、低耗钻井；有利于安全、快速、优质、低耗钻井；有利于取全、取准各项工程、地质资料；有利于取全、取准各项工程、地质资料；有利于发现、保护油气层。

有利于发现、保护油气层22钻井液工作的基本任务钻井液工作的基本任务根据所钻井类型、地层特性、孔隙及破裂压力、井温、根据所钻井类型、地层特性、孔隙及破裂压力、井温、测井及环保要求正确选择钻井液类型；测井及环保要求正确选择钻井液类型；自始至终维护、保持良好的钻井液性能；自始至终维护、保持良好的钻井液性能；预防、处理各种井下复杂情况和事故；预防、处理各种井下复杂情况和事故；保证安全顺利钻井前提下，尽可能降低钻井液成本保证安全顺利钻井前提下，尽可能降低钻井液成本根据地质及钻井工程需要研究新型钻井液处理剂及体根据地质及钻井工程需要研究新型钻井液处理剂及体系23第三节、第三节、 钻井液工艺技术的发展钻井液工艺技术的发展1 初步发展时期初步发展时期 自然造浆阶段自然造浆阶段 1888 1928年年主要解决问题：主要解决问题： 携带钻屑携带钻屑 控制地层压力控制地层压力典型技术：典型技术： 水水+ +钻屑钻屑+ +地面土地面土 使用重晶石、铁矿粉（使用重晶石、铁矿粉（19201920年以后年以后) )242. 快速发展时期快速发展时期 细分散泥浆阶段细分散泥浆阶段 1928 1948年年主要解决问题：主要解决问题：泥浆性能的稳定泥浆性能的稳定井壁稳定井壁稳定典型技术：典型技术： 一些泥浆性能测试仪器研制出来一些泥浆性能测试仪器研制出来 使用膨润土、单宁、烧碱、褐煤使用膨润土、单宁、烧碱、褐煤253. 高速发展阶段高速发展阶段 粗分散泥浆阶段粗分散泥浆阶段 1948 1965年年主要解决问题：主要解决问题： 石膏、盐污染石膏、盐污染 温度影响温度影响典型技术：典型技术： 各种盐水、钙处理泥浆各种盐水、钙处理泥浆 油基泥浆油基泥浆 处理剂品种处理剂品种1616大类大类264. 4. 科学发展时期科学发展时期 聚合物不分散低固聚合物不分散低固相钻井液阶段相钻井液阶段 1965年年 现在现在主要解决问题：主要解决问题： 快速钻井快速钻井 保护油气层保护油气层典型技术：典型技术： 不分散低固相钻井液不分散低固相钻井液 气体钻井气体钻井 保护油气层的完井液保护油气层的完井液 合成基钻井液合成基钻井液 抗高温钻井液抗高温钻井液27国内钻井液技术发展特点国内钻井液技术发展特点同样经历了这些阶段，但滞后一定时间同样经历了这些阶段，但滞后一定时间;水基体系的研究应用比油基体系多水基体系的研究应用比油基体系多;深井水基钻井液、防塌钻井液、聚合物钻井液理论较成深井水基钻井液、防塌钻井液、聚合物钻井液理论较成熟；熟；成功研制了一些钻井液处理剂，如成功研制了一些钻井液处理剂，如FA367, XY27, SMP, 80A51等；等；成功应用了一些钻井液体系，如三磺体系，两性离子聚成功应用了一些钻井液体系，如三磺体系，两性离子聚合物体系，聚磺体系等；合物体系，聚磺体系等；研制了大量。