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鉆井液主要功用是：①冷卻鉆頭、清凈孔底、帶出巖屑。②潤滑鉆具。③停鉆時懸浮巖屑,保護孔壁防止坍塌,平衡地層壓力、壓住高壓油氣水層。④輸送巖心,為孔底動力機傳遞破碎孔底巖石需要的動力等。鉆井中鉆井液的循環程序包括：鉆井、液罐、經泵→地面、管匯→立管→水龍帶、水龍頭→鉆柱內→鉆頭→鉆柱外環形空間→井口、泥漿(鉆井液)槽→鉆井液凈化設備→鉆井液罐。

1、 清潔井底,攜帶巖屑。保持井底清潔,避免鉆頭重復切削,減少磨損,提高效率。

2、冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱。降低鉆頭溫度,減少鉆具磨損,提高鉆具的使用壽命。

3、平衡井壁巖石側壓力,在井壁形成濾餅,封閉和穩定井壁。防止對油氣層的污染和井壁坍塌。

4、平衡（控制）地層壓力。防止井噴,井漏,防止地層流體對鉆井液的污染。

5、懸浮巖屑和加重劑。降低巖屑沉降速度,避免沉沙卡鉆。

6、在地面能沉除砂子和巖屑。

7、有效傳遞水力功率。傳遞井下動力鉆具所需動力和鉆頭水力功率。

8、承受鉆桿和套管的部分重力。鉆井液對鉆具和套管的浮力,可減小起下鉆時起升系統的載荷。

9、提供所鉆地層的大量資料。利用鉆井液可進行電法測井,巖屑錄井等獲取井下資料。

10、水力破碎巖石。鉆井液通過噴嘴所形成的高速射流能夠直接破碎或輔助破碎巖石。

11、懸浮巖屑和密度調整材料：當停止循環時,鉆井液處于靜止狀態,其中的膨潤土顆粒可互相聯結,形成結構,將巖屑懸浮起來。若鉆井液中加有密度調整材料（如重晶石）,則在停止循環時,鉆井液也可將它懸浮起來。鉆井液懸浮巖屑和密度調整材料的能力,可使鉆井液停止循環后易于再啟動。

1、固相顆粒及泥餅堵塞油氣通道；

2、濾失液使地層中粘土膨脹而堵塞地層孔隙；

3、鉆井液濾液中離子與地層離子作用產生沉淀堵塞通道；

4、產生水鎖效應,增加油氣流動阻力。

鉆井液按分散介質（連續相）可分為水基鉆井液、油基鉆井液、氣體型鉆井流體等。

鉆井液主要由液相、固相和化學處理劑組成。液相可以是水（淡水、鹽水）、油（原油、柴油）或乳狀液（混油乳化液和反相乳化液）。固相包括有用固相（膨潤土、加重材料）和無用固相（巖石）。化學處理劑包括無機、有機及高分子化合物。

水基鉆井液

水基鉆井液是一種以水為分散介質,以粘土（膨潤土）、加重劑及各種化學處理劑為分散相的溶膠懸浮體混合體系。其主要組成是水、粘土、加重劑和各種化學處理劑等。水基鉆井液基本經歷了五個階段,即天然鉆井液（1904-1921年）、細分散鉆井液（1921-1946年）、粗分散鉆井液（1946-1973年）、不分散低固相鉆井液（1966年至今）、無固相鉆井液（1968年至今）、聚合物鉆井液（1978年至今）階段等。

水基鉆井液還可分為：

（1）淡水鉆井液。氯化鈉含量低于10mg/cm³,鈣離子含量低于0.12mg/cm³。

（2）鹽水鉆井液（包括海水及咸水鉆井液）。氯化鈉含量高于10mg/cm³。

（3）鈣處理鉆井液。鈣離子含量低于0.12mg/cm³。

（4）飽和鹽水鉆井液。含有一種或多種可溶性鹽的飽和溶液。

（5）混合乳化（水包油）鉆井液。含有3%-40%乳化油類的水基鉆井液

（6）不分散低固相聚合物鉆井液。固相含量低于4%,含有適量聚合物。

（7）鉀基鉆井液。氯化鉀含量高于3%。1978年以來開始在我國鉆井現場使用。

（8）聚合物鉆井液。它是以聚合物為主體,配以降粘劑,降濾失劑、防塌劑和潤滑劑等多種化學處理劑所組成的鉆井液。它是20世紀80年代發展起來的一種新型鉆井液體系。包括陽離子聚合物鉆井液、兩性離子聚合物鉆井液、全陽離子聚合物鉆井液、深井聚合物鉆井液和正電膠鉆井液等。

油連續相鉆井液

油連續相鉆井液（習慣稱為油基鉆井液）是一種以油（主要是柴油或原油）為分散介質,以加重劑、各種化學處理劑及水等為分散相的溶膠懸浮混合體系。其主要組成是原油、柴油、加重劑、化學處理劑和水等。它基本經歷了原油鉆井液（1930年初）、油基鉆井液、油包水（反相乳化）鉆井液（1960年至今）等三個階段。

（1）原油鉆井液。主要成分是原油。

（2）油基鉆井液。以柴油（或原油）為連續相,以氧化瀝青為分散相,再配以加重劑和各種化學處理劑配制而成。

（3）油包水（反相乳化）鉆井液。一柴油（或原油）為連續相,以水為分散相呈小水滴分散在油中（水可占60%的體積）,以有機膨潤土（親油鵬潤土）和氧化瀝青等穩定劑,再配以加重劑和各種化學處理劑等配制而成。1978年以來開始在我國鉆井現場使用。

氣體型鉆井流體

氣體鉆井液是以空氣或天然氣作為鉆井循環流體的鉆井液。

泡沫鉆井液是以泡沫作為鉆井循環流體的鉆井液。主要組成是液體、氣體及泡沫穩定劑等。

20世紀80年代我國標準化委員會鉆井液體系分委會把鉆井液分為：不分散地固相聚合物鉆井液、淡水鉆井液、鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液、鈣處理鉆井液、鉀基鉆井液、油基鉆井液、氣體鉆井液等八大體系。

API(美國石油學會)及LADC(國際鉆井承包商協會)認可的鉆井液體系如下：

不分散鉆井液體系、分散性鉆井液體系、鈣處理鉆井液體系、聚合物鉆井液體系、低固相鉆井液體系、飽和鹽水鉆井液體系、修井完井鉆井液體系、油基鉆井液體系和空氣、霧、泡沫和氣體體系。

才逐漸普及。

有記載的最早的鉆井要追溯到公元前三世紀的中國。他們使用一種叫做繩式頓鉆鉆井的技術,實現方式是先使巨大的金屬鉆具下落,然后用一種管狀容器收集巖石的碎片。中國人在這項技術上比較領先,中國也被公認為是第一個在鉆探過程中有意使用流體的國家。此處所講的流體是指水。它能軟化巖石,從而使鉆具更容易穿透巖石,同時有助于清除被稱作鉆屑的巖石碎片。（從鉆孔中清除鉆屑這一點非常重要,因為只有這樣,鉆頭才能沒有阻礙地繼續深鉆。）

1833 年,一位名叫弗勞威勒 (Flauville) 的法國工程師有一次觀察繩式頓鉆鉆井作業。作業進行中,鉆井設備鉆出了水。這時他意識到噴出的水對把鉆屑從井中提出會非常有效。使用流動的液體從鉆孔中清除鉆屑的原理由此確立。他設想了一種裝置,按照這一設想,泵將水沿鉆桿的內側送至鉆孔內,而當水經鉆桿和鉆孔壁間的縫隙返回到地表后,就會將鉆屑一并帶出。此操作程序沿用至今。

1900 年,在德克薩斯州的 Spindletop 鉆探油井期間,鉆井工人驅趕一群牛趟過了一個灌滿水的地坑。被牛趟過的水坑中就會形成泥漿,它是一種粘稠的、泥漿狀的水和泥土的混合物,鉆井工人用泵將它送入鉆孔中。鉆井液如今仍被稱作泥漿,但工程師們已不再只依賴水和泥土作為鉆井液的原料。他們對混合物的成分進行精心調配,以滿足各種鉆探條件下的具體需要。現代化的鉆井液確實是油井的命脈。今天如果沒有它們,就不可能鉆出深井。

旋轉鉆探已基本上取代了繩式頓鉆鉆井。使用這種技術時,鉆頭位于旋轉巖管的末端。鉆探過程與使用手持式電鉆或螺絲鉆鉆入一塊木頭的過程類似。不象鉆木頭那樣只鉆入幾英寸或幾厘米,現代油井可深達地下幾千英尺或幾千米。鉆木時,鉆屑沿孔道的螺旋槽被從鉆孔中帶出。這種方法對鉆淺孔有效,卻不適用于鉆探深井。鉆探深井時,鉆屑是隨循環泥漿一起被帶到地表上。油井鉆得越深,就愈加體現出鉆井液的重要性。它的用途很廣并可解決各種問題,而這些問題各處差異極大。

遇到這種情況怎么辦？倒劃眼時要泵入更多的泥漿,理由是較大的鉆機要使用較大的泥漿泵。倒劃眼要產生更多的固相,如果沒有大泵要使用低粘度泥漿。往泥漿體系中加水,稀釋作用可增加分離設備的效率。可添加任何一種稀釋劑來稀釋泥漿,用文丘里混合器和任何攪拌器來混合泥漿添加劑,這樣就可能保證泥漿穩定通過固控設備。

在使用某些聚合物添加劑時,如果使用固控設備,混合不當或在高濃度下能發生問題。PHPA聚合物可包被作用而堵塞網篩的孔眼,這到不是說不能使用這種添加劑,而是說要注意加入聚合物的方法,在固控設備前方不要加入任何種類的泥漿添加劑。

加入其他干聚合物添加劑時,要用文丘里漏斗緩慢加入。

如今優質的鉆井液已不是由一兩種材料（例如膨潤土,俗稱搬土）配制的,保持鉆井液的性能要依靠加入各種處理劑。例如鉆井液潤滑劑、高溫穩定劑、防塌處理劑和防卡處理劑等。據1992年統計,處理劑系列已發展到10類202種,形成油田化學的一個重要分支。

為清除鉆井液中的固相顆粒,鉆井液中的固相顆粒處理系統已經得到了加強和改進。鉆井液中的固相顆粒像鉆屑、重晶石等,使鉆井液的流動性能變壞,不但破壞了鉆井液性能的穩定,而且增大了循環系統的摩擦力,使設備過早磨損。清除鉆井液中固體含量的主要方法是加強振動篩的振動頻率,采用增加篩網的目數和雙層篩網,提高除砂器、除泥器的除砂效率。另外,有時還用增設分離器來清除鉆井液中的微細顆粒。

為了提高鉆井液的使用和測量標準,我國目前已經采用了比較先進的美國石油學會標準和規范及其鉆井液測量儀器和設備。

鉆井循環的要求

鉆井循環對鉆井液的要求是泵壓低（粘度低）,攜砂能力強（動切力高）,啟動泵壓低（靜切力低）,潤滑性能好,摩擦力低,磨損小（固體顆粒少）。

要保持井眼的穩定

鉆穿的地層要用鉆井液的壓力柱與地層壓力取得平衡,鉆井液密度穩定；鉆井油氣層時要靠鉆井液的壓力柱來平衡油氣的壓力要求鉆井液密度適當。要求鉆井液有克服不穩定地層的性能,例如泥巖吸水膨脹造成井眼收縮；礫巖、火山巖遇水造成跨塌,鹽巖遇水而形成溶洞等,即要求有不同性質的鉆井液。

要求鉆井液保護油氣層

鉆開油氣層后,鉆井液與油氣層接觸,為防止鉆井液損害油氣層,要求鉆井液的失水小、泥餅薄（鉆井液失水后,固壓差固體顆粒在井壁上形成泥餅環）、固相含量低、濾液的水化作用低（濾液進入地層后與地層中的液體發生的化學作用）等。

保護環境和生態

鉆井液中常含有原油、柴油和各種油類以及含有大量的化學處理劑,為防止鉆井液對環境和生態可能造成的影響,要求使用無害、無毒的鉆井液。

地層出水是指鉆井過程中,地層水進入鉆井液中并隨循環而返出地面的過程。由于地層水的礦化程度高,含有較多的重金屬離子和高價陰離子,這些含有多種離子的地層水往往會破壞鉆井液原有性能的穩定,嚴重時會造成井壁的坍塌,發生卡鉆等井下事故。如出水量較小,對鉆井液性能影響不大時,可以不考慮,出水量較大且嚴重影響鉆井液性能時,則應加大鉆井液密度,壓住出水,也可采取下套管封隔的辦法。

其它傷害情況下的鉆井液處理

鉆井過程中還會遇到許多意想不到的事情,導致鉆井液性能變差、變壞的因素,嚴重時也會導致井下復雜和事故。其主要有：發生鈣、石膏、鹽、鹽水、鍶、鋇等污染,鉆屑等有害固相侵害、碳酸根、重碳酸根等侵害,每一種侵害或污染有其相對應的處理方法,現場處理時首先要分析污染和侵害的原因所在,選擇合適的鉆井液類型或使用適當的處理劑進行處理,否則會帶來井下復雜情況。

1、鈣、石膏污染：選擇碳酸鈉配合FCLS進行處理。

2、鹽、鹽水污染：選用鹽水和飽和鹽水鉆井液。

3、鍶、鋇等污染：選用碳酸鈉進行處理。

4、有害固相侵害：利用固控設備清除有害固相,或放掉部分鉆井液。

5、碳酸根、重碳酸根等侵害：首先用水泥等將鉆井液中碳酸根、重碳酸根處理掉,再用碳酸鈉將剩余的鈣處理掉,最后選用FCLS等處理劑調整好鉆井液各項性能參數,恢復鉆井工作。

1、濾液傷害儲層；

2、鉆速受限；

3、井下復雜；

4、卡鉆；

5、井漏；

6、鉆井液直接成本；

7、處理費用增加。

鉆屑對一口井的經濟影響是很微妙的。鉆屑含量的增加并不會馬上導致鉆井災難。當鉆頭停止鉆進而且扭矩增大時,鉆井工作人員馬上知道該起鉆了；而巖屑量的增加,其負面影響不會馬上表現出來,所以降低固相含量類似于為防止發生意外買份保險單。要保證這些事故（如卡鉆）不會發生是很難的。沒有哪個鉆井工程提倡卡鉆或者進行打撈作業,但是,即使在某鉆井地區使用特殊的鉆機,卡鉆和打撈落魚事故也時有發生。巖屑的負面作用真是存在,認識這個事實并在合理處理鉆屑,有助于降低鉆井成本。