泥浆应用技术培训.ppt

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1、定定 义：钻井液又称冲洗液或洗井液。广义称循环义：钻井液又称冲洗液或洗井液。广义称循环介质或钻井流体，俗称泥浆。被喻为钻井的血液介质或钻井流体，俗称泥浆。被喻为钻井的血液。钻井液的功能包括钻井液的功能包括：冲洗孔底：冲洗孔底;携带并悬浮携带并悬浮岩屑；岩屑；冷却钻头：冷却钻头：润滑钻具；润滑钻具；保护孔壁；保护孔壁；控制地层压力控制地层压力；防止钻井液漏失；传递动力；防止钻井液漏失；传递动力；保护产层和岩矿心保护产层和岩矿心；传递测井信息；传递测井信息；判断地判断地层；输送深部地下流体至地表层；输送深部地下流体至地表。1 1、密度、密度2 2、粘度、粘度3 3、切力、切力4 4、失水量和泥饼厚

2、度、失水量和泥饼厚度5 5、含砂量、含砂量6 6、pHpH值值(酸碱度酸碱度)泥泥浆浆性性能能参参数数 马氏漏斗粘度计比重秤含砂量测定仪中压失水仪浮筒切力计 清水、润滑泥浆及自然造浆清水、润滑泥浆及自然造浆 细分散泥浆（淡水泥浆）细分散泥浆（淡水泥浆）石灰泥浆石灰泥浆 Ca 2+（mg/l）120200 钙处理钙处理 石膏泥浆石膏泥浆Ca 2+（mg/l）300500 氯化钙泥浆氯化钙泥浆Ca 2+（mg/l）12001400 粗分散泥浆粗分散泥浆 盐水泥浆（含盐盐水泥浆（含盐3%7%）水基泥浆水基泥浆 含含 盐盐 饱和盐水泥浆（含盐饱和盐水泥浆（含盐33%36%）海水泥浆（总矿化度海水泥浆（

3、总矿化度 3.33.7)不分散低固相泥浆不分散低固相泥浆 无固相泥浆无固相泥浆 阳离子型泥浆阳离子型泥浆钻井流体钻井流体 水包油乳化泥浆水包油乳化泥浆 油基泥浆油基泥浆 油包水乳化泥浆油包水乳化泥浆 油基泥浆油基泥浆 合成基泥浆合成基泥浆 干空气干空气 雾化雾化 含气循环介质含气循环介质 泡沫泡沫 充气泥浆充气泥浆 气举气举图图1 泥浆类型泥浆类型 常用泥浆类型一）、水基泥浆水基泥浆以水为分散介质（连续相），以粘土为分散相（固相），加入一定的化学处理剂或加重材料组成。这类泥浆发展最早，使用最广泛。水基泥浆又可分为以下几种类型：1、淡水泥浆：由淡水、粘土和一般的降粘剂、降滤失剂配制而成。含盐量（

4、Nacl）小于1或低于10000毫克升。含钙量小于120毫克升。2、盐水泥浆：含盐量大于1或高于10000毫克升。包括盐水泥浆、饱和盐水泥浆、海水泥浆。主要用在海湾海上钻井，钻盐岩层及泥页岩易塌地层。3、钙处理泥浆：含钙量大于120毫克升。包括石灰泥浆、石膏泥浆、氯化钙泥浆。其主要特点是抗可溶性盐侵蚀能力强，性能稳定。4、不分散低固相聚合物泥浆：一般低固相泥浆粘土含量小于7（体积百分数）；不分散低固相泥浆的粘土含量小于4。其主要特点是钻速快，流动性好，钻井总成本低。降低泥浆密度的常用方法：降低泥浆密度的常用方法：1）最主要的方法是机械和化学絮凝的方法清）最主要的方法是机械和化学絮凝的方法清除无

5、用固相。除无用固相。2）加水稀释，但往往会因为增加处理剂用量）加水稀释，但往往会因为增加处理剂用量而增加钻井费用。而增加钻井费用。3）充气或加入泡沫剂、）充气或加入泡沫剂、4）混油。）混油。实际应用中，大多数钻井液的实际应用中，大多数钻井液的pH值要求控制在值要求控制在811，即维持一个较弱的碱性环境。不同的钻井液，即维持一个较弱的碱性环境。不同的钻井液所要求的所要求的pH值范围不同：值范围不同：分散钻井液的分散钻井液的pH一般在一般在10以上；以上；含石灰的钙处理钻井液含石灰的钙处理钻井液pH值多控制在值多控制在1112；含石膏的钙处理钻井液含石膏的钙处理钻井液pH值多控制在值多控制在9.5

6、10.5；聚合物钻井液的聚合物钻井液的pH值只要求控制在值只要求控制在7.58.5。钻井液含砂量钻井液含砂量含砂量过高会造成以下危害：1、使钻井液密度增大，不利于提高钻速；2、使形成的泥皮松软，导致滤失量增大，不利于井壁稳定，并影响固井质量；3、会使泥饼的摩擦系数增大，容易造成压差卡钻；4、增加对钻头、钻具的磨损，影响使用寿命。降低钻井液含砂量最有效的方法，是充分利用振动筛、除砂器、除泥器、离心机等设备。钻井液含砂量用专门设计的含砂量测定仪测定。含砂量N=（V砂粒/V钻井液）100%过高的固相往往造成下列危害：1、井液流变性能不稳定，粘度、切力升高，流动性和携岩效果变差。2、井壁上形成的泥饼增

7、厚，质地松软，摩擦系数大，导致起下钻遇阻，容易造成粘附卡钻。3、泥饼质量差会使滤失量增大，常造成井壁泥页岩水化膨胀、井径缩小、井壁剥落坍塌。过高的固相往往造成下列危害：4、钻井液易发生盐钙侵和粘土侵，抗温性能变差，维护其性能的难度明显增大。5、固相含量增加，钻速明显下降，当固相含量超过10%（体积分数）后，对钻速的影响变化较小。固相含量大小一般用固相含量测定仪或蒸馏法测定。一、循环系统一、循环系统 泥浆池或水源池泥浆泵主动钻杆钻杆柱（钻杆、钻铤、取心管）钻头环形空间地表沉淀池循环槽泥浆池。水井及其它大口径钻进，泥浆池总容积预计井深总容积，一般在一倍以上。例如8井径终孔，每米容积约40L，设计为

8、2000米井深，全井总容积约80m3，每个池容积不应小于50m3，循环槽1015m。配浆材料包括水、粘土和处理剂。1、粘土：一般用钠膨润土，国家标准要求的主要指标为：六速旋转粘度计600rpm的读数30 常温中压（690KPa）30分钟失水量15ml 动塑比（动切力/塑性粘度）3 75m湿筛筛余 4 2、水：一般用淡水，矿化度200mg/l。如果Ca2+200mg/l，应加Na2CO3处理。例如水中含Ca2+400mg/l（400g/m3）时，计算应加入1kg Na2CO3/m3水（Ca原子量为40，Na2CO3为106）。3、处理剂：根据钻进地层要求选用。4、配浆程序：水+Na2CO3（当C

9、a2+200mg/l时）+膨润土+泥浆处理剂（若使用的泥浆处理剂中有低分子量及高分子量产品，添加次序应先低后高）。1、配浆时所需粘土计算、配浆时所需粘土计算 V12（13）W=23 W所需粘土重量，所需粘土重量，T；V1所需配制的泥浆体积，所需配制的泥浆体积，m3；1所需配制的泥浆密度，所需配制的泥浆密度，g/cm3、kg/l、T/m3；2粘土的密度（粘土的密度（2为为2.22.3，简化为，简化为2.0）；）；3水的密度，水的密度，3=1.0 公式简化后得所需粘土重量：公式简化后得所需粘土重量：W=2V1（11）如配如配1m3泥浆（泥浆（V1=1），要求），要求1=1.04，则，则W=0.08

10、V1=0.08T，即所需粘土用量为要求配浆的密度减去，即所需粘土用量为要求配浆的密度减去1乘以乘以2。1、使用泥浆的现场必须配备一台泥浆搅拌机，使钠膨润土粉能充分水化分散。2、大多数泥浆处理剂为干粉，直接加入泥浆池易结块或溶解困难。因此，现场必须配备一台带搅拌器的药物桶，将待加入的处理剂预先分散、水化、溶解。根据钻进中处理剂消耗情况，药物桶内处理剂有控制的流入循环槽。3、大口径钻探（如水井、工程钻）应配80100目的振动筛。4、使用钻井液的现场应配备泥浆主要性能的测试仪器，如漏斗粘度计、密度计（比重秤）、打气筒失水仪和PH试纸等。按其在钻井液中所起的作用或功能分类。我国钻井液标准化委员会根据国

11、际上的分类法，结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂共分为以下16类，即降失水剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏剂、降粘剂、缓蚀剂、粘土类、润滑剂、加重剂、杀菌剂、消泡剂、泡沫剂、絮凝剂、解卡剂、其它类等。膨润土膨润土粘土类粘土类抗盐土抗盐土有机土有机土配浆原材料配浆原材料加重材料加重材料重晶石、石灰石重晶石、石灰石铁矿石或钛铁矿石铁矿石或钛铁矿石方铅矿粉方铅矿粉连续相：水、油连续相：水、油钠膨润土与钙膨润土比较：钠膨润土造浆率高；即配即用，使用方便；使用优质钠膨润土可以大幅度降低泥浆处理剂的用量。钙膨润土需加入纯碱使之转化为钠膨润土后方可使用，加入纯碱陈化一段时间以后使用效果更佳。常

12、用无机处理剂常用无机处理剂纯碱、烧碱、氯化钠、硅酸钠、羟基铝、纯碱、烧碱、氯化钠、硅酸钠、羟基铝、钙盐钙盐氢氧化钙、石膏、氯化钙氢氧化钙、石膏、氯化钙钾盐钾盐氢氧化钾、氯化钾、碳酸钾、磷酸钾氢氧化钾、氯化钾、碳酸钾、磷酸钾酸式焦磷酸钠和六偏磷酸钠酸式焦磷酸钠和六偏磷酸钠重铬酸盐重铬酸盐重铬酸钠、重铬酸钾重铬酸钠、重铬酸钾甲酸盐甲酸盐甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯1、纯碱、纯碱膨润土改型剂及碱度控制剂膨润土改型剂及碱度控制剂1 1）钠化作用。通过离子交换使钙粘土转化为）钠化作用。通过离子交换使钙粘土转化为钠粘土，钠粘土，从而改善粘土的水化分散性能，因此在从而改善粘土的水化分散性能，

13、因此在新浆中加入适量纯碱，可使泥浆失水量下降，粘新浆中加入适量纯碱，可使泥浆失水量下降，粘度、切力增大。但过量纯碱会导致粘土颗粒发生度、切力增大。但过量纯碱会导致粘土颗粒发生聚结，反而破坏钻井液性能。聚结，反而破坏钻井液性能。2 2）沉淀作用。在钻水泥塞或钻井液受到钙、）沉淀作用。在钻水泥塞或钻井液受到钙、镁离子侵入时，加入适量纯碱可有效除钙，改善镁离子侵入时，加入适量纯碱可有效除钙，改善钻井液性能。钻井液性能。2、烧碱、烧碱碱度控制剂碱度控制剂1）主要用于调节钻井液的）主要用于调节钻井液的pH值。值。2）分散）分散作用。作用。3）沉淀作用。）沉淀作用。4）促进植物胶溶解。）促进植物胶溶解。对

14、泥页岩地层而言，加入过量的烧碱（对泥页岩地层而言，加入过量的烧碱（pH大于大于10），会加速泥页岩的水化膨胀，增大其坍），会加速泥页岩的水化膨胀，增大其坍塌程度。防止泥页岩水化膨胀角度，建议使用低塌程度。防止泥页岩水化膨胀角度，建议使用低碱度钻井液，碱度钻井液，pH值不超过值不超过9。3、钙盐、钙盐无机絮凝剂及页岩抑制剂无机絮凝剂及页岩抑制剂常用产品：常用产品：氢氧化钙、石膏、氯化钙氢氧化钙、石膏、氯化钙作用：作用：提供钙离子，配制抑制型钻井液提供钙离子，配制抑制型钻井液；胶；胶凝堵漏。凝堵漏。1）氢氧化钙配制低钙钻井液，滤液中钙离子）氢氧化钙配制低钙钻井液，滤液中钙离子含量为含量为80120

15、ppm；2）石膏配制中钙钻井液，滤液中钙离子含量）石膏配制中钙钻井液，滤液中钙离子含量为为150500ppm；3）氯化钙配制高钙钻井液，滤液中钙离子含）氯化钙配制高钙钻井液，滤液中钙离子含量大于量大于5001000ppm。4、氯化钠、氯化钠无机絮凝剂及页岩抑制剂无机絮凝剂及页岩抑制剂1）抑制作用。配制盐水钻井液，钻进泥页岩地层，）抑制作用。配制盐水钻井液，钻进泥页岩地层，抑制其水化膨胀。抑制其水化膨胀。2）防溶蚀作用。配制饱和盐水钻井液，用于钻进岩）防溶蚀作用。配制饱和盐水钻井液，用于钻进岩盐、钾盐地层，防止由于溶蚀和井径扩大。盐、钾盐地层，防止由于溶蚀和井径扩大。3）絮凝作用。钻井液遭受盐侵

16、或配制盐水钻井液时，）絮凝作用。钻井液遭受盐侵或配制盐水钻井液时，其中的粘土颗粒均会产生絮凝。其中的粘土颗粒均会产生絮凝。5 5、钾、钾 盐盐 页岩抑制剂页岩抑制剂主要产品：主要产品：氢氧化钾氢氧化钾氯氯 化化 钾钾碳碳 酸酸 钾钾磷磷 酸酸 钾钾钾钾 盐盐 页岩抑制剂页岩抑制剂氢氧化钾：调节钾基钻井液的氢氧化钾：调节钾基钻井液的pH值；提供值；提供K+抑制泥页岩的水化膨胀，也可用于配制抑制型化学抑制泥页岩的水化膨胀，也可用于配制抑制型化学处理剂，如腐植酸钾等。处理剂，如腐植酸钾等。氯化钾：常用的无机盐类页岩抑制剂，提供氯化钾：常用的无机盐类页岩抑制剂，提供K+，配制钾基钻井液，抑制泥页岩水化膨胀。与聚合物配制钾基钻井液，抑制泥页岩水化膨胀。与聚合物配合使用，可配制成具有强抑制性的钾盐聚合物防配合使用，可配制成具有强抑制性的钾盐聚合物防塌钻井液。塌钻井液。钾钾 盐盐 页岩抑制剂页岩抑制剂碳酸钾：沉淀碳酸钾：沉淀Ca2+、Mg2+，稳定钻井液；提，稳定钻井液；提供供K+，抑制泥页岩水化膨胀。，抑制泥页岩水化膨胀。磷酸钾：提供磷酸钾：提供K+，配制低，配制低CI的钾基钻井液，的钾基钻井液，