第一节钻井液设备要求

?循环系统：泥浆泵、循环罐(搅拌器、液面显示器)、储备罐、混合漏斗、胶液罐、碱液罐、(自动加重系统)

?固控设备:振动篩、除砂器、(除泥器)、清洁器、离心机、(除气器)。

?现场实验室：密度计、漏斗粘度计、直读式粘度计、API滤失仪、HTHP滤失仪、含砂量测定仪、固相含量测定仪、滤液分析仪器和药品、(便携式滚子炉、低速搅拌器、高速搅拌器)。

?钻井液材料存放：材料房、爬犁、储罐、蓬布等。

第二节钻井液体系的要求

?与地层配伍：针对全井易造成井下复杂情况和事故的地层优选钻井液体系，特殊井段可采用特殊钻井液

?与井型配伍：探井：安全钻井和发现油气层，开发井：提高钻速和保护油气层，特殊工艺井：满足工程需要和保护油气层

?与储层配伍：粘土含量、渗透率恢复值、钻井液密度

?与环境配伍：钻井液及其处理剂毒性，地表水、地下水污染，周围生态环境的影响

第三节钻井液现场配制

?检查井场钻井液材料质量检验单等有关资料，保证钻井液材料的质量。?现场钻井液材料的存放必须采取有效的防晒、防雨、防潮措施。?配制钻井液前必须清洗钻井液罐。?若需要，必须处理配浆用水。

?应按钻井液设计要求配制钻井液，并确保其性能达到设计要求。?应充分水化配制钻井液用膨润土。?配制钻井液用处理剂应配成胶液缓慢加入，避免直接加入固体或粉末状处理剖。?应控制好钻井液处理剂的加入比例、顺序和方法。

第四节钻井液现场维护

–每1h测定钻井液密度、漏斗粘度和体积，每8h～12h测定钻井液设计规定的全套性能；若遇异常情况应加密测定，保证钻井液性能在设计规定的范围内。

–充分发挥固控设备清除钻屑的效率。

–需补充处理剂，应缓慢、均匀加入钻井液处理剂胶液，尽量避免直接加入处理剂固体或干粉。

–需补充膨润土，应加入已充分水化的膨润土浆。

–钻井液以一定时间或一定井段处理，尽量避免大型处理。

–需进行较大处理，应先进行小型试验，确定最佳处理措施。

第五节钻井液的监测

l正常钻进过程中钻井液性能监测

?每1h左右测一次密度、漏斗粘度和循环罐中钻井液体积，每8~12h测全套性能，及时调整好钻井液性能，保证钻井液性能在设计规定的范围内。

?定期检查储备罐高密度钻井液性能及体积，并调整好高密度钻井液性能，补足储备量。

l异常情况下的钻井液监测?出现下列情况之一时，应加密测量钻井液性能和循环罐中钻井液体积，检查各管线及出口、闸门是否有漏失情况，并分析地层情况，判断是否发生井漏。

ü钻进过程中或下钻过程中钻井液返出量过少或失返；

ü钻进过程中循环罐钻井液体积损耗过快。

l出现下列情况之一时，应加密测量钻井液性能和循环罐中钻井液体积，并分析地层情况，判断是否发生溢流。

?钻进过程中，循环罐中钻井液体积增加；

?停泵后，井口仍有钻井液流出；

?起钻过程中灌入井筒中的钻井液体积小于起出的钻具体积或循环罐中钻井液体积增加；

?停止起钻或起完钻后，钻井液出口仍有钻井液流出；

?下钻过程中返出的钻井液体积大于下入的钻具体积；

?停止下钻，井口仍有钻井液外溢。

出现下列情况之一时，应加密测量钻井液性能和循环罐中钻井液体积，并分析地层情况，判断是否钻开油气层或高压水层。

?钻井液出现油气显示；

?钻屑中发现油砂或水砂，气测值增大；

?钻井液密度下降，性能发生变化，氯离子含量增加；

?钻井液体积增加。

第六节钻井液现场调整前准备

调整前准备–地层资料研究与分析

?地层岩性与结构，矿物组分剖面；

?全井段地层孔隙压力和破裂压力剖面；

?地温梯度，地层水分析数据，油气层特性与动、静流动试验数据等；

?区块地层理化特性分析数据；

?地层分层、井段及井下复杂情况提示；

?调整井区块动态压力剖面、压力数据及停注排液情况等。

–邻井技术资料分析?邻井井下复杂情况和钻井液技术资料；

?邻井工程复杂处理情况；

?邻井复杂井段的层位、岩性等。

–本井技术资料及情况研究与分析

?发生的异常情况或复杂情况及其地层的层位、岩性、井段等；

?异常情况或复杂情况的原因。

划重点：

–调整钻井液性能前，必须进行小型试验。

–如果钻井液性能的调整需要超出钻井液设计性能范围，应及时向上级部门提出调整钻井液性能的申请。

第七节钻井液现场调整依据

?根据工程中出现的井下异常情况调整钻井液性能–钻井液性能与所钻地层不配伍或不能满足工程要求

?分析不能与所钻地层配伍和不能满足工程要求的钻井液性能的项目；

?调整钻井液性能。–下钻遇阻或起钻遇卡

?了解下钻遇阻或起钻遇卡地层的层位、岩性、井段等；

?分析下钻遇阻和起钻遇卡的原因：.缩径、井壁垮塌；

?调整钻井液性能。

1、下钻不能到底或电测不到底

1）原因分析：

–井壁垮塌：应根据返出的坍塌物的岩性判断垮塌层位、井段；

–井眼不清洁：钻井液携带能力差，含砂量高，井底有沉砂。

2）调整钻井液性能。

2、钻进时蹩、跳严重

1）原因分析：

井壁垮塌

2）调整钻井液性能。

3、钻进时振动筛上钻屑量过多

1）原因分析：井壁垮塌；

2）调整钻井液性能。

4、井漏的处理

1）分析漏失通道形成的原因：地层固有的孔喉、裂缝、溶洞及工程诱发的裂缝等

2）井漏分类

3）确定漏层位置；

4）井漏的处理：钻井液性能调整及堵漏方法。

5、溢流

1）了解清楚发生溢流时的施工情况：?钻进过程中?起钻过程中?下钻过程中?下钻后循环过程中

2）分析发生溢流的原因及溢流的流体

3）钻井液性能调整

6、根据所钻地层及岩性情况调整钻井液性能

A、胶结性差的砂、砾、黄土层

1）地层情况分析：胶结差，未成岩；?

2）潜在井下复杂：井壁垮塌、漏失；?

3）钻井液性能调整：增加钻井液粘度和切力，提高钻井液携带和悬浮岩屑能力（一般采用高粘度、高切力、高膨润土含量钻井液）。

–B、层理裂隙不发育的疏松砂岩与泥岩互层

1）地层情况。

2）潜在井下复杂：

3）钻井液性能调整

C、层理裂隙发育的泥页岩

1）地层情况分析：见表六?2）潜在井下复杂：见表六?3）钻井液性能调整

–E、盐、膏、泥复合地层

1）地层情况分析：

–盐、膏、泥相间，互层多且薄，岩性变化大；

–泥岩层理、裂隙发育，软泥岩含水高；

–泥页岩孔隙压力异常，处于强地应力作用下。

2）潜在井下复杂：

–缩径：盐或含盐膏软泥岩塑性变形或石膏吸水膨胀造成缩径；

–井壁垮塌：盐溶解和软泥岩水化造成井壁垮塌；

–盐、钙侵造成钻井液性能破坏等。

3）钻井液性能调整

–适当提高钻井液密度；

–提高钻井液抑制性；

–提高钻井液抗盐膏污染能力；

–提高钻井液携带和悬浮岩屑的能力；

–降低钻井液滤失量，改善滤饼质量；

–提高钻井液封堵能力和润滑性能等。

–F、煤层

1）地层情况分析：易破碎。

2）潜在井下复杂：垮塌且塌块大，井漏、阻卡、卡钻等。

3）钻井液性能调整：–适当提高钻井液密度；–提高钻井液粘度和切力，提高钻井液携带和悬浮岩屑的能力；–提高钻井液的封堵能力；–降低钻井液滤失量，改善滤饼质量；–提高钻井液润滑性等。

–G、高地应力作用下的硬脆性地层

1）地层情况分析：高地应力作用下，硬度高，不易膨胀和分散。

2）潜在井下复杂：剥蚀掉块、井壁垮塌。

3）钻井液性能调整：–适当提高钻井液密度；–提高钻井液粘度、切力，提高钻井液携带和悬浮岩屑的能力；–提高钻井液的封堵能力；–降低钻井液滤失量，改善滤饼质量；–提高钻井液润滑性等。

–H、高压盐水层

1）地层情况分析：异常孔隙压力、高矿化度的地层流体。

2）潜在井下复杂：溢流，破坏钻井液性能，井壁垮塌。

3）钻井液性能调整：

–适当提高钻井液密度；

–提高钻井液抗盐、钙、镁污染能力；

–降低钻井液滤失量，改善滤饼质量；

–提高钻井液润滑性等。

第八节钻井液各项性能主要作用及调整方法

1、钻井液密度

钻井液密度主要作用：提供液柱压力以平衡地层压力，给井壁提供支撑力，从而抑制缩径、坍塌等井下复杂。

?钻井液密度调整方法

?提高钻井液密度的方法是在钻井液中加入加重剂。

?常用降低水基钻井液密度的方法

1）将新的低密度钻井液（或胶液等）加入高密度钻井液中；

2）用离心机将钻井液中的高密度物质除去。

根据钻井液密度选择加重剂种类

2、钻井液流变性能

钻井液流变性能主要作用

?在钻井液循环流动时尽可能大地提供有效水功率；?清洗井筒和钻头；?提供钻井液携带和悬浮固相的能力。

钻井液流变性能的调整方法

?钻井液中加入增粘剂或造浆类材料可以提高钻井液粘度和切力。

3、常用降低水基钻井液粘度和切力的方法

1）加入胶液、新配钻井液等；

2）加入降粘剂。

3）根据地层和钻井液体系选择降粘剂

4、钻井液的滤失量

钻井液滤失量的作用

?评价钻井液滤液进入地层的速率及钻井液对地层可能造成的影响；

?通过滤液分析获取地层资料及地层对钻井液可能造成的影响。

降低钻井液滤失量的方法：加入降滤失剂。

根据地层和钻井液体系选择降滤失剂

5、钻井液的封堵性能

–钻井液封堵性能的作用：依靠滤饼及钻井液中的封堵材料对地层孔隙、裂缝进行封堵，从而减少井下复杂情况。

–提高钻井液封堵性能方法：改善滤饼质量，加入封堵材料。

–应根据地层、地温和钻井液体系选择封堵材料。

6、钻井液润滑性能

–钻井液润滑性能的作用：减小钻具、套管、电测仪器等在井筒内的运动阻力。

–提高钻井液润滑性能方法：加入润滑剂。

–根据地层和钻井液体系选择润滑剂。

7、钻井液抑制性能

–钻井液抑制性能的作用–抑制地层中粘土矿物的水化膨胀、分散；

–抑制进入钻井液的地层粘土矿物水化膨胀、分散。

–提高钻井液抑制性能方法：加入抑制剂或絮凝包被剂。

–根据地层和钻井液体系选择抑制剂或絮凝包被剂

8、钻井液的抗污染能力

?钻井液抗污染能力作用：反映地层物质进入钻井液中钻井液性能变化的程度。在保持钻井液性能稳定的情况下，钻井液容纳的地层物质越多，表明钻井液抗污染能力越强。一般对钻井液性能影响较大的地层物质为钻屑、盐、钙、镁离子、地层油、气、水等。

?钻井液抗污染能力的调整–通过减少钻井液中的膨润土含量或加入降粘剂、抑制剂等措施可以提高钻井液抗粘土类钻屑污染的能力。

–加入抗盐、抗钙、抗镁材料可以提高钻井液抗盐、钙、镁能力。

–根据地层和钻井液体系选择提高钻井液抗污染的各种钻井液材料。

第九节钻井液性能测试

1、钻井液性能测试仪器

?按钻井液设计要求配备钻井液测试仪器，水基钻井液测试仪器配备。

2、现场钻井液测试仪器管理

1）定期核查化验房中钻井液测试仪器、配件的数量及质量；

2）定期校验、检定钻井液测试仪器；

3）及时补充或更换未配齐的或检定不合格的钻井液测试仪器及配件。

3、钻井液测试试剂

–应按钻井液设计要求配备钻井液测试试剂及溶液。

4、现场钻井液测试试剂管理

1）定期核查化验房中钻井液测试试剂的数量及质量；

2）定期标定钻井液测试试剂及溶液；

3）及时补充或更换未配齐的或标定不合格的钻井液测试试剂及溶液。

4）有毒试剂必须按规定保管和使用。

5）废液必须按规定进行处理。

5、钻井液性能测试要求

–应按设计要求测试钻井液各项性能；

–根据现场需要，可以将钻井液送到有关单位进行性能测试；

–根据现场需要，可以增加其他钻井液性能。

6、钻井液性能测试方法

–现场常规水基钻井液性能测试按GB/T—《水基钻井液现场测试程序》执行；

油基钻井液性能测试按GB/T—《油基钻井液现场测试程序》执行；

–钻井液特殊性能的测试应按照规定的测试方法和步骤及所用仪器使用说明进行。

第十节钻井液污染与处理

1、钻井液的污染物

--钻屑：泥页岩、砂岩、石膏

-盐：地层盐水、盐岩、盐膏层

-钙、镁：石膏、氯化钙型盐水、可溶性钙盐、水泥

-碳酸盐：可溶性碳酸盐、二氧化碳、有机处理剂降解

-天然气：

-硫化氢：地层、某些含硫处理剂降解

-细菌：喜氧菌、厌氧菌

2、钻屑污染

1）钻屑颗粒分类

?粗：大于2,mm的颗粒

?中粗：mm～2,mm的颗粒

?中：74mm～mm的颗粒

?细：44mm～74mm的颗粒

?超细：2mm～44mm的颗粒

?胶体：小于2mm的颗粒

2）固控设备处理

3）筛网筛目

4）对钻井液影响最大的钻屑是泥页岩钻屑

粘土矿物种类

5）泥页岩钻屑水化膨胀和分散、剥落掉块导致

?-井壁不稳定：缩径、井壁坍塌

?-钻头和井下钻具组合的泥包

?-降低机械钻速

?-损害油气层

?-影响固控设备效率，易损失钻井液

?-钻井液性能变差，特别是在高温、高密度情况下

?-钻井液材料消耗和费用增加

6）泥页岩问题的对策

?-使用强抑制性钻井液体系

?-尽可能降低钻井液的滤失量，改善滤饼质量

?-使用合适的表面活性剂

?-充分发挥固控设备清除钻屑的效率

?-使用特殊钻井液体系和/或化工产品

第十一节井壁稳定

1、井壁不稳定性主要表现

?-井眼不规刚、起下钻阻卡乃至卡钻、钻头泥包、蹩跳

?-振动筛上返出的的钻屑量、形状和大小

?-扭矩和阻力、抽吸压力和激动压力变化

?-测井仪器下不到井底、甚至被卡

?-影响下套管和固井质量

2、井壁不稳定性主要原因

(1)地层因素

?-地层岩性：易水化泥岩，层理裂缝发育的硬脆性页岩和砂岩，疏松砂岩，破碎碳酸盐岩，煤层，盐岩层，盐、膏、泥复合地层

?-地层应力：上覆应力、最大和最小水平应力，孔隙压力，破裂压力，坍塌压力

?-地层倾角：

?-油气水层：油层、气层、(高压)盐水层(水层)

(2)机械因素

-机械钻速：裸眼井段钻进时间

?-排量：井壁冲蚀

?-泵压：井漏

?-钻柱振动和碰撞：

?-不合适的钻井参数和作业：

?-固控：低密度固相含量

(3)理化因素

?-密度：偏低，不能支撑地层压力

?-流变性：悬浮和携带能力-井眼清洁

?-滤失性：初滤失、滤失速率、滤液性能、滤饼质量

?-抑制性：粘土矿物的水化膨胀和分散

?-润滑性：摩阻过大

3、井壁不稳定性对策

?选择合适的钻井液体系：合适的钻井液体系是复杂地质条件下保证井壁稳定的关键之一

?-钻井液强抑制性

?-合理的钻井液密度

?-钻井液良好的流变性、悬浮和携带能力

?-钻井液低滤失量(动态、静态)、薄而韧的滤饼

?-钻井液良好的封堵能力

?-钻井液良好的润滑性

?钻井液体系的可转化性和可调节性

?钻井液处理剂功能单一，体系组份简单，以利于维护和调节钻井液性能，也易于判断、分析和处理井下复杂情况

?合适的钻井参数和措施，缩短裸眼段钻进时间

第十二节固控设备管理与使用

1、钻井液固控设备管理

–必须配备维护钻井液固控设备的人员；

–及时清洁和保养钻井液固控设备；

–定期检修钻井液固控设备，确保设备正常运转；

–及时更换不能正常工作的钻井液固控设备或配件。

2、钻井液固控设备的使用

–钻井期间，除必须的检修、保养外，所有装在钻井液罐上的搅拌机必须连续运转；

–钻进过程中，振动筛必须连续运转；

–钻进过程中，除在合同或设计上另有规定，必须保证除砂器和除泥器（或清洁器）正常运转；

–高密度钻井液应根据合同和设计要求使用除砂器和除泥器（或清洁器）；

–离心机应根据实际情况使用；

–振动筛筛布目数应根据地层的可钻性、井深、钻井液体系和排量的变化进行选择并及时更换。

视频：海上钻井液使用

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