钻井液技术发展态势钻井液技术发展态势 石油大学（北京）石油大学（北京） 2003年年8月月2021/6/161一、钻井液技术的发展阶段一、钻井液技术的发展阶段 1914 191419161916年，清水作为旋转钻井的洗井介质，即开始使年，清水作为旋转钻井的洗井介质，即开始使用用“泥浆泥浆”。 从从20206060年代，以分散型水基钻井液为主要类型的阶段年代，以分散型水基钻井液为主要类型的阶段 细分散体系向粗分散体系的转变，同时出现了早期使用细分散体系向粗分散体系的转变，同时出现了早期使用的油基泥浆。其中有代表性的技术措施包括：的油基泥浆。其中有代表性的技术措施包括：（1 1）1921192119221922年，重晶石和氧化铁粉开始用作加重材料；年，重晶石和氧化铁粉开始用作加重材料；（2 2）19261926年，开始使用膨润土作为悬浮剂年，开始使用膨润土作为悬浮剂；2021/6/162（3）1930年，研制出最早的泥浆处理剂年，研制出最早的泥浆处理剂 丹宁酸钠；丹宁酸钠；（4）19311937年，研制出泥浆测量仪器；年，研制出泥浆测量仪器；（5）19441945年，年，Na-CMC（钠羧甲基纤维素）降钠羧甲基纤维素）降 滤失剂；滤失剂；（6）1955年，年，FCLS（铁铬木质素磺酸盐）作为稀释剂，铁铬木质素磺酸盐）作为稀释剂，开始应用于钻井液中；开始应用于钻井液中；（7）从）从60年代开始，石灰钻井液、石膏钻井液和氯化年代开始，石灰钻井液、石膏钻井液和氯化钙钻井液等粗分散体系开始广泛使用。钙钻井液等粗分散体系开始广泛使用。2021/6/163 2020世纪世纪70-8070-80年代，以聚合物不分散钻井液年代，以聚合物不分散钻井液为主要类型的阶段为主要类型的阶段 聚合物钻井液的出现标志着钻井液工艺技术进入了科聚合物钻井液的出现标志着钻井液工艺技术进入了科学发展阶段。主要有以下类型：学发展阶段。主要有以下类型：（1 1）部分水解聚丙烯酰胺体系；）部分水解聚丙烯酰胺体系；（2 2）氯化钾聚合物钻井液体系；）氯化钾聚合物钻井液体系；（3 3）羟乙基纤维素体系；）羟乙基纤维素体系；（4 4）聚磺钻井液）聚磺钻井液2021/6/164 在此期间，油基钻井液也有了进一在此期间，油基钻井液也有了进一步的发展：步的发展：在在5050年代柴油为基油的油基钻井液基础上，年代柴油为基油的油基钻井液基础上，7070年代年代发展了低胶质油包水乳化钻井液，发展了低胶质油包水乳化钻井液，8080年代年代低毒油包水乳化钻井液。低毒油包水乳化钻井液。 在抗高温深井钻井液方面：在抗高温深井钻井液方面： 研制出三磺处理剂（国内）、以研制出三磺处理剂（国内）、以ResinexResinex为代表为代表的抗高温处理剂（国外），使深井钻井液技术取得的抗高温处理剂（国外），使深井钻井液技术取得了很大进展。了很大进展。2021/6/165 20世纪世纪90年代以来，年代以来，（1）聚合物、聚磺钻井液进一步发展）聚合物、聚磺钻井液进一步发展 （两性离子、阳离子聚合物等）（两性离子、阳离子聚合物等）（2）MMH钻井液钻井液（3）合成基钻井液）合成基钻井液（4）聚合醇钻井液）聚合醇钻井液（5）甲酸盐（有机）钻井液）甲酸盐（有机）钻井液（6）仿油基钻井液（）仿油基钻井液（MEG等）等）（6）硅酸盐钻井液）硅酸盐钻井液（7）气体型钻井流体）气体型钻井流体2021/6/166二、我国钻井液技术二、我国钻井液技术发展概况发展概况2021/6/16720世纪世纪50-60年代年代分散钻井液分散钻井液钙处理钻井液（以石灰、石膏及钙处理钻井液（以石灰、石膏及氯化钙为絮凝剂）氯化钙为絮凝剂）盐水钻井液盐水钻井液2021/6/16870年代年代-80年代中期年代中期7070年代初，年代初，低固相铁铬盐混油（或盐水）钻井液低固相铁铬盐混油（或盐水）钻井液褐煤氯化钙钻井液褐煤氯化钙钻井液褐煤石膏钻井液褐煤石膏钻井液低固相饱和盐水钻井液低固相饱和盐水钻井液高分子有机处理剂已广泛应用于钻井液中。高分子有机处理剂已广泛应用于钻井液中。2021/6/169 7070年代末至年代末至8080年代中期年代中期 我国钻井液技术有了很大的发展。主要表现在：我国钻井液技术有了很大的发展。主要表现在： 三磺（磺化丹宁或烤胶、磺化褐煤和磺化酚醛树脂）三磺（磺化丹宁或烤胶、磺化褐煤和磺化酚醛树脂）钻井液在全国推广，创下了钻超井钻井液在全国推广，创下了钻超井71757175m m的纪录。的纪录。 低固相不分散聚合物钻井液技术在我国得到全面推广。低固相不分散聚合物钻井液技术在我国得到全面推广。所研制的钾基聚合物钻井液在很大程度上解决了泥、所研制的钾基聚合物钻井液在很大程度上解决了泥、页岩地层的坍塌问题。页岩地层的坍塌问题。 80 80年代初期，研制成功了油包水乳化加重钻井液，并年代初期，研制成功了油包水乳化加重钻井液，并在华北、新疆和中原等油田得到成功应用。在华北、新疆和中原等油田得到成功应用。 钻井液处理剂、原材料品种迅速增加，质量不断提高。钻井液处理剂、原材料品种迅速增加，质量不断提高。19781978年，我国钻井液处理剂仅有年，我国钻井液处理剂仅有4040多种，多种，19851985年已达年已达到到1616个门类，共个门类，共129129种。种。2021/6/1610 1986-1990 1986-1990年（年（“七五七五”期间）期间）将聚合物处理剂的类型从阴离子扩展到阳离将聚合物处理剂的类型从阴离子扩展到阳离子、两性离子，并对大、中、低分子量聚合子、两性离子，并对大、中、低分子量聚合物处理剂及其复配作用在抑制性、降滤失、物处理剂及其复配作用在抑制性、降滤失、降粘作用机理方面进行了系统研究降粘作用机理方面进行了系统研究研制出以研制出以FA-367FA-367、XY-27XY-27和和JT-888JT-888等处理剂组等处理剂组成的两性离子聚合物钻井液体系，和由阳离成的两性离子聚合物钻井液体系，和由阳离子包被剂、降滤失剂、降粘剂、防塌剂等组子包被剂、降滤失剂、降粘剂、防塌剂等组成的全阳离子聚合物钻井液体系；成的全阳离子聚合物钻井液体系；2021/6/1611为实现欠平衡压力钻井，发展了泡沫和充气钻为实现欠平衡压力钻井，发展了泡沫和充气钻井液技术。其中使用泡沫钻成的油井的井深达井液技术。其中使用泡沫钻成的油井的井深达到到32323232m m。为了有效地解决井壁失稳问题，研制出了各种为了有效地解决井壁失稳问题，研制出了各种具有强抑制性的防塌钻井液体系，包括可对付具有强抑制性的防塌钻井液体系，包括可对付复杂盐膏层的过饱和盐水钻井液和油包水乳化复杂盐膏层的过饱和盐水钻井液和油包水乳化钻井液等。钻井液等。2021/6/1612研制出应用于深井、超深井的聚磺钻井研制出应用于深井、超深井的聚磺钻井液体系。该体系兼有聚合物钻井液和三液体系。该体系兼有聚合物钻井液和三磺钻井液的优点，既有很强的抑制性，磺钻井液的优点，既有很强的抑制性，又改善了高温高压条件下钻井液的性能。又改善了高温高压条件下钻井液的性能。并大大地减少了井下复杂情况的发生，并大大地减少了井下复杂情况的发生，提高了机械钻速。提高了机械钻速。2021/6/16131991199119951995年（年（“八五八五”期间）期间）聚合物钻井液技术又有了新的进步。其中两性离聚合物钻井液技术又有了新的进步。其中两性离子聚合物钻井液技术更加成熟，据统计，该体系子聚合物钻井液技术更加成熟，据统计，该体系已在我国已在我国1515个油田的数千口井上推广使用，并成个油田的数千口井上推广使用，并成功研制出两性离子聚合物加重钻井液，最高密度功研制出两性离子聚合物加重钻井液，最高密度可达可达2.03/2.03/cmcm3 3。阳离子聚合物钻井液技术亦更加配套、完善。阳离子聚合物钻井液技术亦更加配套、完善。2021/6/1614发展了混合金属层状氢氧化物（发展了混合金属层状氢氧化物（MMHMMH）钻井液钻井液（又称为正电胶钻井液）技术。这类钻井液有其（又称为正电胶钻井液）技术。这类钻井液有其独特的流变特性，还具有强抑制性、防漏、减少独特的流变特性，还具有强抑制性、防漏、减少油气层损害程度、有利于提高钻速等性能；油气层损害程度、有利于提高钻速等性能；发展了水平井钻井液配套技术，成功地解决了钻发展了水平井钻井液配套技术，成功地解决了钻水平井时所遇到的携岩、井壁稳定、防漏堵漏、水平井时所遇到的携岩、井壁稳定、防漏堵漏、钻井液润滑性和保护油气层等技术难题，其成果钻井液润滑性和保护油气层等技术难题，其成果在总体上达到在总体上达到9090年代国际先进水平。年代国际先进水平。钻井液处理剂继续以较快速度发展，并逐步形成钻井液处理剂继续以较快速度发展，并逐步形成系列。系列。19931993年，我国钻井液处理剂已有年，我国钻井液处理剂已有1616个门类，个门类，共计共计246246种。种。2021/6/1615钻井液工艺技术的关键内容钻井液工艺技术的关键内容深井高温、高密度钻井液技术；深井高温、高密度钻井液技术；特殊工艺井钻井液技术；特殊工艺井钻井液技术；井壁稳定和防塌钻井液技术；井壁稳定和防塌钻井液技术；新型处理剂和钻井液体系的发展与应用；新型处理剂和钻井液体系的发展与应用；保护储层的钻井液、完井液技术；保护储层的钻井液、完井液技术；钻井液润滑性及防卡、解卡技术；钻井液润滑性及防卡、解卡技术；钻井液防漏、堵漏技术；钻井液防漏、堵漏技术；钻井液流变性及其与携岩的关系；钻井液流变性及其与携岩的关系；钻井液固控技术；钻井液固控技术；废弃钻井液处理技术。废弃钻井液处理技术。2021/6/1616 常用防塌剂类型：常用防塌剂类型：（1 1）阴离子高分子聚合物类，主要指聚丙烯酰）阴离子高分子聚合物类，主要指聚丙烯酰胺盐类胺盐类 品种有聚丙烯酰胺钾盐（品种有聚丙烯酰胺钾盐（K-HPAM)、聚、聚丙烯酰胺钙盐（丙烯酰胺钙盐（Ca-HPAM）和聚丙烯酰胺铵和聚丙烯酰胺铵盐盐(NH4-HPAM）。）。 PAC-141和和 80A-51亦属此亦属此类。该类防塌剂均以丙烯酰胺和丙烯酸盐为基类。该类防塌剂均以丙烯酰胺和丙烯酸盐为基本原料共聚而成，其水解度多在本原料共聚而成，其水解度多在3060%之间，之间，分子量一般在分子量一般在200500万之间，均具有较强的万之间，均具有较强的“包被包被”作用，是防塌泥浆中的主处理剂。作用，是防塌泥浆中的主处理剂。2021/6/1617（2）沥青类产品）沥青类产品 主要品种为磺化沥青（主要品种为磺化沥青（SAS）。）。该类产品主要从抑该类产品主要从抑制水化和降滤失两方面起防塌作用。特别是通过填堵页制水化和降滤失两方面起防塌作用。特别是通过填堵页岩的微裂缝，阻止水的侵入。岩的微裂缝，阻止水的侵入。（3）阳离子聚合物）阳离子聚合物 为了增强聚合物处理剂的包被、抑制特性，将有机为了增强聚合物处理剂的包被、抑制特性，将有机阳离子基团（如季胺盐）引入聚合物分子链中而制成该阳离子基团（如季胺盐）引入聚合物分子链中而制成该类产品。其主要品种有聚胺甲基丙烯酰胺（类产品。其主要品种有聚胺甲基丙烯酰胺（CPAM，俗俗称称“大阳离子聚合物大阳离子聚合物”），其中阳离子基团所占比例），其中阳离子基团所占比例（即阳离子度）一般在（即阳离子度）一般在30%以上。该处理剂在页岩上有以上。该处理剂在页岩上有较强的吸附性能，与较强的吸附性能，与PHPA相比，抑制分散的能力大大相比，抑制分散的能力大大增强增强;此外还有小分子量的有机化合物此外还有小分子量的有机化合物 （俗称（俗称“小阳离小阳离子子”）,如双三甲基乙基氯化胺（如双三甲基乙基氯化胺（NW-1）等，主要用作等，主要用作粘土稳定剂，其抑制分散的能力与十倍加量的粘土稳定剂，其抑制分散的能力与十倍加量的KCl大致大致相当；相当；2021/6/1618（4）聚合醇类）聚合醇类既是十分有效的页岩抑制剂，又是润滑剂。既是十分有效的页岩抑制剂，又是润滑剂。生物毒性低，可满足环保要求。例如：生物毒性低，可满足环保要求。例如： DowDow化学试剂公司研制生产的化学试剂公司研制生产的W-80W-80是具有代表是具有代表性的甘油基材料，其组成如下：性的甘油基材料，其组成如下：101013%13%甘油，甘油，161623%23%二聚甘油，二聚甘油，5 57%7%三聚甘油，三聚甘油，4 46%6%四聚四聚甘油，甘油，3 34%4%五聚甘油，少量高聚甘油，以及五聚甘油，少量高聚甘油，以及2 24%4%NaClNaCl和和222228%28%水。这种甘油基在泥浆中的加水。这种甘油基在泥浆中的加量范围为量范围为6 640%40%。由它配制的泥浆具有与油基泥。由它配制的泥浆具有与油基泥浆相似的特性而又不存在环境污染问题。通常称浆相似的特性而又不存在环境污染问题。通常称之为之为“仿油基泥浆仿油基泥浆”，用于钻易塌地层时可取得，用于钻易塌地层时可取得良好效果，尤其适于海洋钻井。只是成本要高于良好效果，尤其适于海洋钻井。只是成本要高于水基泥浆。水基泥浆。2021/6/1619（5）无机防塌处理剂）无机防塌处理剂硅酸盐类硅酸盐类 硅酸钠、硅酸钾等。试验表明（见丁锐博士硅酸钠、硅酸钾等。试验表明（见丁锐博士论文，论文，1999年）：硅酸盐能有效阻止粘土水化年）：硅酸盐能有效阻止粘土水化分散，并能封堵岩石孔隙，具有固结井壁的作分散，并能封堵岩石孔隙，具有固结井壁的作用。用。无机盐类无机盐类KCl等。尽管目前普遍认为有机聚合物防塌等。尽管目前普遍认为有机聚合物防塌剂的效果高于无机盐，但无机盐的防塌作用仍剂的效果高于无机盐，但无机盐的防塌作用仍不可忽视。不可忽视。金属层状氢氧化物（金属层状氢氧化物（MMH）2021/6/1620三、新型钻井液概述2021/6/1621合成基钻井液合成基钻井液 是以人工合成的有机化合物作为连续相，盐水作是以人工合成的有机化合物作为连续相，盐水作为分散相，以及乳化剂、降滤失剂、流型改进剂等组为分散相，以及乳化剂、降滤失剂、流型改进剂等组成的体系。与油基钻井液相比较，其区别在于，将油成的体系。与油基钻井液相比较，其区别在于，将油基泥浆中的基油基泥浆中的基油柴油或矿物油替换成可生物降解柴油或矿物油替换成可生物降解又无毒性的改性植物油类。最初提出的要求是：又无毒性的改性植物油类。最初提出的要求是：（1 1）合成有机物的物理性质应与矿物油的物理性质）合成有机物的物理性质应与矿物油的物理性质相似；（相似；（2 2）其毒性必须很低；（）其毒性必须很低；（3 3）无论在好氧或厌）无论在好氧或厌氧的的条件下都是可以生物降解的。目前，在墨西哥氧的的条件下都是可以生物降解的。目前，在墨西哥湾和北海油田等地区，使用合成基钻井液已非常普遍。湾和北海油田等地区，使用合成基钻井液已非常普遍。据不完全统计，在世界范围内已有据不完全统计，在世界范围内已有500500多口井使用了多口井使用了合成基钻井液。合成基钻井液。2021/6/1622第一代合成基钻井液第一代合成基钻井液酯类酯类醚类醚类聚聚 - -烯烃烯烃（PAO）类类第二代合成基钻井液第二代合成基钻井液线性线性 - -烯烃烯烃（LAO）类类内烯烃内烯烃（IO）类类线性烷烃（线性烷烃（LP）类类线性烷基苯类线性烷基苯类2021/6/1623合成基液的物理性能合成基液的物理性能基液基液密度密度(g/cm3)粘度粘度(cst)闪点闪点()倾点倾点()芳烃含量芳烃含量降解温度降解温度（）酯酯0.855.0 6.0150160150100-10微量微量/2021/6/16241 1、酯基钻井液、酯基钻井液酯类酯类( (Esters)Esters)最早用作钻井液的基液（最早用作钻井液的基液（19901990年年3 3月，挪威）。它是植物脂肪酸与醇类反应的月，挪威）。它是植物脂肪酸与醇类反应的生成物。生物降解的测试结果表明，在有氧的条生成物。生物降解的测试结果表明，在有氧的条件下，件下，3535天后有天后有82.5% 82.5% 被细菌降解，而矿物油在被细菌降解，而矿物油在同样条件下只有同样条件下只有3.5% 3.5% 被降解。由于酯基钻井液被降解。由于酯基钻井液毒性很低，允许将钻屑直接排放到海里。毒性很低，允许将钻屑直接排放到海里。StatoilStatoil公司在北海公司在北海StatfijordStatfijord气田使用该类气田使用该类钻井液已成功钻成钻井液已成功钻成1010口定向井，井斜角口定向井，井斜角80 的有的有6口，其中一口井水平位移达口，其中一口井水平位移达7290 m， 80 以上以上井斜段为井斜段为5470 m。2021/6/1625酯基钻井液典型配方及性能酯基钻井液典型配方及性能 配配 方方 性性 能能组分组分加量加量项目项目指标指标酯类，酯类，0.65 m3密度密度1.55 g/cm3水生动物油乳化剂水生动物油乳化剂36.5 kg酯类酯类/水水83/17HTHP滤失控制剂滤失控制剂31.9 kgHTHP滤失量滤失量2.4 mL有机土有机土6.3 kg塑性粘度塑性粘度(49)54 mPas淡水淡水0.13 m3动切力动切力13 PaCaCl2(纯度纯度82%)35.4 kg初初/终静切力终静切力9/13 Pa重晶石重晶石796 kg水盐度水盐度173000 mg/L降粘剂降粘剂5.9 kg电稳定性（电稳定性（49）990 V石灰石灰4.3 kg流型调节剂流型调节剂1.1 kg2021/6/16262 2、醚基钻井液、醚基钻井液R-O-R型有机物，可由醇类与酸反应生成。型有机物，可由醇类与酸反应生成。醚类（醚类（Ethers）与酯类的物理性质相似，抗温与酯类的物理性质相似，抗温可达可达240240 C。由于其分子结构中没有活泼的基团，。由于其分子结构中没有活泼的基团，因而性能较稳定，有较强的抗盐、抗钙能力。因而性能较稳定，有较强的抗盐、抗钙能力。2021/6/1627（3 3）聚）聚 - -烯烃钻井液烯烃钻井液（Polyalphaolefin,缩写缩写PAO） 聚聚 - -烯烃是由烯烃是由 - -烯烃聚合而成的。由于烯烃聚合而成的。由于 - -烯烃在分子链的端部带有双键，经聚合后烯烃在分子链的端部带有双键，经聚合后双键仍保留在生成物的分子中，因而易于降双键仍保留在生成物的分子中，因而易于降解。聚解。聚 - -烯烃的另一优点是，它不随温度和烯烃的另一优点是，它不随温度和pHpH值的变化而改变其特性。酯基钻井液在碱值的变化而改变其特性。酯基钻井液在碱性条件下则可能发生分解。因此，该类钻井性条件下则可能发生分解。因此，该类钻井液比酯基钻井液更能抗高温和石灰污染。液比酯基钻井液更能抗高温和石灰污染。2021/6/1628聚合方式举例：聚合方式举例： 生成二聚物、三聚物、四聚物等。生成二聚物、三聚物、四聚物等。C8H16 C16H32 + C24H48 + C32H64辛烯-1 16烯 24烯 32烯 C10H20 C20H40 + C30H60 + C40H80 癸烯-1 20烯 30烯 40烯 2021/6/1629 PAO钻井液典型配方及性能钻井液典型配方及性能 配配 方方 性性 能能组分组分加量加量项目项目指标指标PAO基液基液0.62 m3 塑性粘度塑性粘度29 mPas水水0.21 m3动切力动切力9 Pa乳化剂乳化剂17.1 kg初初/终静切力终静切力7.5/19.5 Pa有机土有机土5.7 kgHTHP滤失量滤失量5.6 mL石灰石灰22.8 kg电稳定性电稳定性1840 VCaCl292.1 kg流型调节剂流型调节剂5.7 kg重晶石重晶石475kg2021/6/1630第二代合成基钻井液第二代合成基钻井液 与第一代合成基钻井液相比，第二与第一代合成基钻井液相比，第二代合成基钻井液的粘度较低，配制成本代合成基钻井液的粘度较低，配制成本也较低，而且有更强的生物降解能力。也较低，而且有更强的生物降解能力。总的来看，第二代合成基钻井液更适于总的来看，第二代合成基钻井液更适于在高温深井中使用。在高温深井中使用。2021/6/16312021/6/1632聚合醇钻井液聚合醇钻井液（1）能能增增强强钻钻井井液液的的抗抗温温性性，如如JLX能能将将聚聚合合物物钻钻井井液液的的抗抗温极限温度提高温极限温度提高20C以上。以上。（2）能能明明显显增增强强钻钻井井液液的的抑抑制制性性和和润润滑滑性性。在在这这两两方方面面，其其浊点温度以上的性能更优于其浊点温度以下的性能。浊点温度以上的性能更优于其浊点温度以下的性能。（3）与与常常用用聚聚合合物物钻钻井井液液具具有有很很好好的的配配伍伍性性。并并且且在在聚聚合合物物钻井液中，具有一定的稀释和降滤失作用。钻井液中，具有一定的稀释和降滤失作用。（4）有有利利于于保保护护油油气气层层。这这一一方方面面是是由由于于当当聚聚合合醇醇在在其其浊浊点点温温度度以以上上时时，对对泥泥饼饼具具有有一一定定的的堵堵孔孔作作用用，可可防防止止钻钻井井液液固固相相颗颗粒粒和和滤滤液液的的侵侵入入；另另一一方方面面聚聚合合醇醇能能降降低低油油水水界界面面张张力力，减轻水锁损害，因而能较明显提高低渗岩样的渗透率恢复值。减轻水锁损害，因而能较明显提高低渗岩样的渗透率恢复值。（5）聚合醇毒性低，可生物降解，因而能满足环保要求。）聚合醇毒性低，可生物降解，因而能满足环保要求。（6）聚合醇的荧光度很低，有利于识别和发现油气层。）聚合醇的荧光度很低，有利于识别和发现油气层。2021/6/1633聚合醇钻井液典型配方聚合醇钻井液典型配方（1）33.5%膨膨润润土土浆浆 + 0.10.4%聚聚合合物物包包被被 剂剂 + 0.5 1%改改 性性 淀淀 粉粉 （ 或或 NH4-HPAN）+ 25% JLX。（2）膨膨润润土土海海水水浆浆 + 0.25%低低粘粘聚聚阴阴离离子子纤纤维维素素 + 0.2%高高粘粘聚聚阴阴离离子子纤纤维维素素 + 0.2% 80A-51 + 0.9% NH4-HPAN + 3% JLX + 2% WLD2021/6/1634硅酸钾聚合物钻井液硅酸钾聚合物钻井液（From Marquis Fluids)很强的抑制性有利于提高钻速环保型钻井液无毒、安全配制成本低 腐蚀性弱 被誉为最有发展前景的水基钻井液2021/6/1635硅酸钾聚合物钻井液的典型配方与性能硅酸钾聚合物钻井液的典型配方与性能(From Schlumberger)Sildril L（硅酸盐）10% by VolDuovis（黄原胶） 1.25-1.5 PPB (0.36-0.43%)Biocide（杀菌剂）0.15 PPB (0.04%)KCl26.0 PPB (7.4%)Polypac UL3.0-4.0 PPB (0.86-1.14%)Soda Ash0.25-0.5 PPB (0.07-0.14%)2021/6/1636硅酸盐稳定井壁的机理硅酸盐稳定井壁的机理硅酸盐在水中可形成不同大小的颗粒，颗粒尺寸分布宽，通过吸附、扩散等途径可堵塞井壁裂缝、孔洞，可抑制泥页岩膨胀性和分散性。硅酸根在pH值小于9时，与地层水作用，立即变成硅酸盐凝胶堵塞裂缝孔隙。进入地层的硅酸根离子（SiO32-)与岩石表面或地层水中的Ca2+、Mg2+发生反应生成CaSiO3沉淀，覆盖在岩石表面起封堵作用。2021/6/1637硅酸盐稳定井壁的机理硅酸盐稳定井壁的机理当井温低于80时，硅酸盐可通过氢键力、静电力和范德华力的叠加与地层粘土矿物牢固结合；而井温高于80（特别在高于105）时，其分子中的硅醇基与粘土矿物的铝醇基发生缩合反应，产生胶结性物质，将粘土等矿物颗粒结合成牢固的整体，封固井壁。硅酸盐稳定含盐膏地层的机理，主要是SiO32-与地层岩石表面的Ca2+、Mg2+发生作用，生成沉淀，从而在地层表面形成坚韧、致密的封固壳以加固井壁。2021/6/1638甲酸盐钻井液甲酸盐钻井液（1）HCOONa和和HCOOK饱饱和和溶溶液液的的密密度度分分别别为为1.34 g/cm3 和和1.60 g/cm3，因因而而所所配配制制的的甲甲酸酸盐盐钻钻井井液液具具有有较较宽宽的的密密度度范范围围。如如需需更更高高密密度度，还还可可使使用用甲甲酸酸铯铯（HCOOCs）钻钻井井液液，其其最最高高密密度度可可达达2.3 g/cm3。由由于于不不需需另另添添加加膨膨润润土土和和固固体体加加重重材材料料，因因此此非非常常适适于于配配制制成成无无固固相相或或低低固固相相钻钻井井液液与与完完井井液液。显显而而易易见见，该该类类钻钻井井液液与与完完井井液液不不仅仅水水力力特特性性优优良良，环环空空压压耗耗小小，有有利利于于提提高高机机械械钻钻速速，而而且且对对储储层层具具有有很很好好的的保护作用。保护作用。（2）甲甲酸酸盐盐与与常常用用的的聚聚合合物物处处理理剂剂具具有有很很好好的的配配伍伍性性，并并能能减减缓缓多多种种粘粘度度控控制制剂剂和和降降滤滤失失剂剂在在高高温温高高压压条条件件下下的的水水解解和和氧氧化化降降解解速速度度。因因此此，甲酸盐钻井液可抗高温，并且性能稳定。甲酸盐钻井液可抗高温，并且性能稳定。（3）甲甲酸酸盐盐为为强强电电解解质质，因因此此甲甲酸酸盐盐钻钻井井液液对对泥泥页页岩岩水水化化膨膨胀胀、分分散散有有很很强强的的抑抑制制作作用用，与与储储层层岩岩石石和和流流体体的的配配伍伍性性好好，同同时时抗抗盐盐、抗抗钙钙、抗固相污染的能力也明显优于淡水钻井液抗固相污染的能力也明显优于淡水钻井液。（4）甲甲酸酸盐盐水水溶溶液液对对金金属属的的腐腐蚀蚀性性很很弱弱，对对钻钻具具和和井井下下设设备备、材材料料基基本本不不会会造造成成损损害害，从从而而避避免免了了过过去去使使用用NaCl、KCl、CaCl2、CaBr2和和ZnBr2等卤化物配制清洁盐水钻井液时带来的腐蚀问题。等卤化物配制清洁盐水钻井液时带来的腐蚀问题。（5）甲酸盐的毒性极低，并可生物降解。）甲酸盐的毒性极低，并可生物降解。2021/6/1639甲酸盐钻井液典型配方甲酸盐钻井液典型配方 浓度浓度23.2%的的HCOONa水溶液水溶液 + 0.15% XC + 0.5% JS-3 + 5% 超细超细CaCO3 2021/6/1640仿油基甲基葡糖甙仿油基甲基葡糖甙(MEG)钻井液钻井液 是一种不污染环境的水基钻井液。其性能与油基钻井液接近，能稳定泥页岩，具有良好的润滑性和滤失控制性能。MEG是葡萄糖的衍生物，从玉米淀粉制得，无毒性，且易生物降解。MEG是含4个羟基和1个甲基的两排环状结构。MEG钻井液具有以下特点： (1)强的抑制性与封堵作用；(2)良好的润滑性能；(3)有效地保护油气层；(4)性能稳定，热稳定性好。2021/6/1641黑色（有机）正电胶钻井液黑色（有机）正电胶钻井液 (代号代号BPS) 近年来，山东大学与胜利油田一起研究成功黑色正电胶钻近年来，山东大学与胜利油田一起研究成功黑色正电胶钻井液。井液。是一种高正电的有机溶胶，其有效物含量为是一种高正电的有机溶胶，其有效物含量为50%。它与。它与MMH相比，带有更多的正电荷；相比，带有更多的正电荷；具有油溶性的特点具有油溶性的特点(MMH是水溶的是水溶的)，但能在水中分散，具有良，但能在水中分散，具有良好的抑制泥页岩水化膨胀能力，润滑性能好，与各种处理剂配好的抑制泥页岩水化膨胀能力，润滑性能好，与各种处理剂配伍性好，抗盐、抗钙能力强，耐温伍性好，抗盐、抗钙能力强，耐温160 C以上；以上；由于由于BPS具有油溶性，因而对油层损害程度比具有油溶性，因而对油层损害程度比MMH钻井液低，钻井液低，渗透率恢复值高。此钻井液已在胜利、冀东等油田使用。渗透率恢复值高。此钻井液已在胜利、冀东等油田使用。2021/6/1642KCl/有机正电胶钻井液典型配方有机正电胶钻井液典型配方 r =1.03g/cm3预水化膨润土浆 0.2复合金属离子两性聚合物 0.5铵盐 0.5KCl 2有机正电胶2有机硅腐植酸钾1012原油复配暂堵剂2021/6/1643微泡沫钻井液微泡沫钻井液 美国Acti Systems公司研制成一种在近平衡压力钻井中使用的微泡钻井液。这种钻井液在不注入空气和天然气的情况下可产生均匀气泡，并把这种钻井液叫“Aphron”钻井液。这种均匀气泡为非聚集和可再循环的微气泡，因此，能产生比水低的密度。微泡是由多层膜包裹着气核的独立球体组成的，膜是维持气泡强度的关键。2021/6/1644微泡沫钻井液的基本组成微泡沫钻井液的基本组成基浆基浆+起泡剂起泡剂+稳泡剂稳泡剂+降滤失剂降滤失剂+增粘剂增粘剂微泡沫钻井液的组成及性能微泡沫钻井液的组成及性能（辽河油田）（辽河油田）微泡沫钻井液配方微泡沫钻井液配方5% 基浆基浆 + 0.3% MF-1 + 0.03% SF-1 + 2% SMP-II + 0.05% 80A51 + 0.2%XC + 1% SPNH2021/6/1645微泡沫钻井液体系的特点微泡沫钻井液体系的特点 微泡沫钻井液是由气微泡沫钻井液是由气-液或者气液或者气-液液-固多相组成的分散体固多相组成的分散体系；系；微泡沫钻井液中的气泡以均匀、非聚集、非连续态存在；微泡沫钻井液中的气泡以均匀、非聚集、非连续态存在；微泡沫钻井液中的泡沫质量在微泡沫钻井液中的泡沫质量在0.2 0.6 g/cm3的的范围的的范围内可调；内可调；微泡沫钻井液密度在微泡沫钻井液密度在0.5 0.95g/cm3的范围内可调；的范围内可调；气体来源可以是化学法产生，也可以是物理法产生。气体来源可以是化学法产生，也可以是物理法产生。 2021/6/1646四、深井钻井液技术四、深井钻井液技术定义定义深井：井深深井：井深 4570m（15 000英尺）英尺）超深井：井深超深井：井深 6100m（20 000英尺）英尺）特深井：井深特深井：井深 9144m（30 000英尺）英尺）2021/6/1647美国美国1938年年第一口深井（第一口深井（4572m）1949年年第一口超深井（第一口超深井（6250m）1974年年第一口特深井（第一口特深井（9583m）中国中国1966年年第一口深井第一口深井大庆松基六井（大庆松基六井（4719m）70年代年代东风东风2井（井（5006m）、）、新港新港57井（井（5127m）、）、王深王深2井（井（5163m）1976年年第一口超深井第一口超深井女基井（女基井（6011m）1978年年最深超深井最深超深井关基井（关基井（7175m）2021/6/1648对深井钻井液的特殊要求对深井钻井液的特殊要求高温稳定性高温稳定性耐高温主处理剂的优选较强的抑制性较强的抑制性良好的润滑性良好的润滑性良好的流变性良好的流变性钻井液密度 2.0时，膨润土含量应17.1g/l；使用MMH或XC生物聚合物提高携屑能力；加入解絮凝剂控制静切力等。2021/6/1649国外抗高温聚合物处理剂国外抗高温聚合物处理剂SSMA 磺化苯乙烯磺化苯乙烯马来酸酐共聚物马来酸酐共聚物M=10005000，抗温230 C，美国产品。美国产品。CDP/TDS 丙烯酸钠丙烯酸钠乙烯磺酸盐共聚物乙烯磺酸盐共聚物 M=1005000，抗温260 C，美国产品。美国产品。Resinex 褐煤树脂褐煤树脂降滤失剂，抗温降滤失剂，抗温220 C，美国产品。美国产品。Polydrill 新型磺化聚合物新型磺化聚合物 M=20万，抗温260 C，德国产品。德国产品。2021/6/1650各公司深井钻井液组成情况各公司深井钻井液组成情况 具有相似的组成，即具有相似的组成，即无机盐无机盐抗高温聚合物包被剂抗高温聚合物包被剂高温稳定剂高温稳定剂2021/6/1651M-I Durathem System聚合物包被剂：PHPA EMI-164高温稳定剂：Desco（磺化单宁）Resinex（褐煤树脂）Polysal（淀粉） Polypac（聚阴离子纤维素）Spersene（铁铬木质素磺酸盐）无机盐：Ca(OH)22021/6/1652BaroidPolynox聚合物包被剂：VSVA（乙烯酰胺-乙烯磺酸盐共聚物） AKTA（抗高温流型调节剂）高温稳定剂：Lignox（丙烯酸-木质素共聚物）Baronex（聚阴离子纤维素）Carbonex（褐煤类非离子型处理剂）DexTrid（淀粉）无机盐：Ca(OH)22021/6/1653MilparkPyro-Drill聚合物包被剂：COP-1（AMPS/AM共聚物） COP-1（AMPS/AAM共聚物） 高温稳定剂：SSMA（磺化苯乙烯马来酸酐共聚物）Chemral-x（改性褐煤）Filtrex（褐煤树脂）无机盐：Ca(OH)22021/6/1654IDFPoly Tempy聚合物包被剂：聚合物包被剂： ID-Bond（部分水解聚丙烯酰胺）部分水解聚丙烯酰胺） Hi-Temp（丙烯酸共聚物）丙烯酸共聚物） PTS-200（抗高温聚合物）抗高温聚合物）高温稳定剂：高温稳定剂： ID-FLR（聚阴离子纤维素）聚阴离子纤维素）ID-Thin500（抗高温聚合物降粘剂抗高温聚合物降粘剂）ID-Sperse XTC（抗高温聚合物降粘剂）抗高温聚合物降粘剂）ID-FLO（抗高温降滤失剂）抗高温降滤失剂）无机盐：无机盐：KCl2021/6/1655国内国内聚磺钻井液聚磺钻井液聚合物包被剂：聚合物包被剂：PAC系列、系列、SK系列等，但抗温性不够；系列等，但抗温性不够；可抗可抗200 C 的的AMPS/AM、AMPS/AAM、 Polydrill等正在研制中。等正在研制中。 高温稳定剂：高温稳定剂： SMK（磺化栲胶）磺化栲胶）SMC（磺化褐煤）磺化褐煤）SMP（磺化酚醛树脂）磺化酚醛树脂）SLSP（磺化木质素磺甲基酚醛树脂）磺化木质素磺甲基酚醛树脂）SPNH（磺化褐煤树脂）磺化褐煤树脂）以及纤维素类、改性淀粉类等。以及纤维素类、改性淀粉类等。无机盐：无机盐：Ca(OH)2、KCl2021/6/1656我国深井钻井液技术我国深井钻井液技术经历三个发展阶段：经历三个发展阶段：1、钙处理钻井液阶段（、钙处理钻井液阶段（60-70年代）年代）用CMC、FCLS、NaC、表面活性剂调节流变和降滤失性能；用Ca(OH)2、CaSO4H2O 、CaCl2或NaCl增强抑制性，提高抗污染能力。2021/6/1657 2、三磺钻井液阶段（、三磺钻井液阶段（70年代）年代）使用SMK、SMC、SMP，并配合FCLS、CMC、 Ca(OH)2 、K2CrO7、表面活性剂（SP-80、AS等），成功钻成女基井（6011m）和关基井（7175m）。抗温超过190 C，标志着我国深井钻井液技术已接近于国际先进水平。2021/6/16583、聚磺钻井液阶段（、聚磺钻井液阶段（80年代以后）年代以后）即聚合物钻井液与三磺钻井液相结合，其广泛即聚合物钻井液与三磺钻井液相结合，其广泛应用是我国深井钻井液技术的又一大进步。应用是我国深井钻井液技术的又一大进步。三磺钻井液三磺钻井液 + 阴离子型丙烯酰胺、丙烯腈类聚合物阴离子型丙烯酰胺、丙烯腈类聚合物三磺钻井液三磺钻井液 + 两性离子型聚合物（两性离子型聚合物（FA-367、XY-27、JT-888等）等）三磺钻井液三磺钻井液 + 阳离子型聚合物（大阳离子阳离子型聚合物（大阳离子CPAM、CHM、SP-2等；小阳离子等；小阳离子NW-1、CSW-1等）等）大阳离子：包被、絮凝作用；小阳离子：抑制泥页岩水化大阳离子：包被、絮凝作用；小阳离子：抑制泥页岩水化膨胀与分散。膨胀与分散。2021/6/1659聚磺钻井液的组成聚磺钻井液的组成抑制剂类（或简称抑制剂类（或简称“聚聚”类）类）包括有机聚合物和无机盐类包括有机聚合物和无机盐类主要作用：抑制泥页岩地层水化、膨胀、造浆，主要作用：抑制泥页岩地层水化、膨胀、造浆， 主要有利于钻井时地层的稳定。主要有利于钻井时地层的稳定。分散剂类（或简称分散剂类（或简称“磺磺”类）类）主要作用：维持钻井液良好的流变性和低的滤失主要作用：维持钻井液良好的流变性和低的滤失 性，主要有利于钻井液性能的稳定。性，主要有利于钻井液性能的稳定。2021/6/1660使用聚磺钻井液的经验准则使用聚磺钻井液的经验准则以井深以井深25003000m（白垩系前后）为界，白垩系前后）为界，上部地层：上部地层：“多聚少磺多聚少磺”、“只聚不磺只聚不磺”（因一（因一般情况下蒙脱石含量较多，造浆严重）般情况下蒙脱石含量较多，造浆严重）下部地层：下部地层：“少聚多磺少聚多磺”、“只磺不聚只磺不聚”（因一（因一般情况下伊利石较多，坍塌严重，且井温偏高）般情况下伊利石较多，坍塌严重，且井温偏高）或概括为：或概括为：“上不分散、下分散上不分散、下分散”2021/6/16612021/6/16622021/6/1663五、特殊工艺井钻井液五、特殊工艺井钻井液 水平井钻井液：目前国外水平井钻井过程中普遍采用水平井钻井液：目前国外水平井钻井过程中普遍采用的钻井液体系主要有以下的钻井液体系主要有以下5种：种：聚合物钻井液；聚合物钻井液；油基钻井液；油基钻井液；清洁水清洁水/盐水钻井液；盐水钻井液；混合金属层状氢氧化物钻井液；混合金属层状氢氧化物钻井液；泡沫或充气钻井液。泡沫或充气钻井液。2021/6/1664 各种类型钻井液润滑性的比较各种类型钻井液润滑性的比较2021/6/1665特殊工艺井钻井液特殊工艺井钻井液 大位移井（大位移井（Extended Reach Drilling, ERD）：）：油井的井底水平位移大于或等于垂直深度的两倍，一般可称为大位移水平井。与普通水平井相比，它能钻穿更长的油层井段，可以更大范围地探明和控制含油面积，大幅度的提高单井产量。 钻大位移井所使用的主要钻井液体系： 国外大位移钻井资料表明，世界上超大位移井钻井作业中多数采用的是油基钻井液和合成基钻井液。这主要与其良好的润滑和防塌性能有关。2021/6/1666 近近15年来国外大位移井基本情况年来国外大位移井基本情况区 域井 号测 深m垂 深m水平位移m年 份钻井液体系英国陆上F18F21M3LM-05SPM114449618074498700106571600160015941605160538555420681880351011419861994199519951998油 基油 基油 基油 基油 基英国北海A13ExcalibueE560212660476369001988油 基油 基挪威北海C3C274298761269527005854729019911993合成基酯 基中 东AIShaheen2106038001994油 基北 美A21C295090133514602934472115619921990聚合醇海水聚合物亚 太XJ24-3-AI49236291280641997油 基南 美ARA S716982168462521996油 基2021/6/1667小井眼钻井液小井眼钻井液 90%的井身直径小于f177.8mm（7英寸）或70的井身直径小于f127mm（5英寸）的井为小井眼。2021/6/1668小井眼钻井液应具有的特点小井眼钻井液应具有的特点小井眼钻井液应为低固相或无固相体系。在常规井眼中，约有69%的循环压力损失发生在环空，而在小井眼中，这个值有可能高达60%80%，过高的固相含量必然会增大钻井液在环空的流动阻力，不利于水力能量的有效利用和发挥；必须有很好的流变性，以满足携带岩屑的要求。在小环空间隙下，容易致使环空钻井液上返速度高。在这种条件下，相对低的钻井液粘度可满足携岩要求，控制好流变性能，可降低环空当量循环密度和环空压降，也可减小开泵压力激动，以免井壁不稳。有较好的抑制性。小环空间隙致使钻具容易发生卡钻，因此钻井液应能抑制地层造浆和维护井壁稳定，以免发生井塌、卡钻；同时，钻井液应具有较低的滤失量和优质的泥饼，以防塑性泥页岩地层吸水膨胀产生缩径，发生粘卡，此外，低滤失量也有利于保护油气层。应具有良好的润滑性。小环空间隙使钻具粘卡机会增多，故钻井液要能改善摩阻。2021/6/1669常用的小井眼钻井液体系常用的小井眼钻井液体系甲酸盐钻井液体系乙二醇K2CO3水基钻井液CBF钻井液体系（一种阳离子聚合物盐水钻井液 ）2021/6/1670 Amoco公司研制的公司研制的CBF体系的组成体系的组成和性能参数和性能参数处理剂及性能CBF增粘的CBF加重的CBF阳离子聚合物A (kg/m3)4.284.284.28预胶淀粉 (kg/m3)5.705.705.70羟乙基纤维素 (kg/m3)02.852.85KCl (kg/m3)108.59108.5962.99CaCl2 (kg/m3)00304.95PV (mPas)11011YV (kg/m2)0.050.250.3010秒种凝胶强度 (kg/m2)00.050.0510分钟凝胶强度 (kg/m2)00.050.05API滤失量（ml）131210密度 (kg/m3)1066.491066.491258.222021/6/1671六、井壁稳定研究新进展六、井壁稳定研究新进展 采用具有高效成采用具有高效成膜效率膜效率的新型水基钻井液来缓的新型水基钻井液来缓解页岩地层不稳定问题解页岩地层不稳定问题 。 CSIRO和Baroid联合开发研制的具有高膜效率的新型水基钻井液来缓解页岩地层不稳定问题。这种新型水基钻井液在页岩等类地层在井壁表面形成膜，阻止钻井液滤液进入地层，从而在稳定井壁方面发挥着类似于油基钻井液的作用。2021/6/1672 测定膜效率的实验测定膜效率的实验测定膜效率实验装置测定膜效率实验装置 测试结果测试结果 对对Pierre IIPierre II岩样进行了岩样进行了300300多次膜效率测多次膜效率测试，大范围的评价了三类新型成膜剂在岩样上试，大范围的评价了三类新型成膜剂在岩样上的成膜性能。结果表明，这三类化合物在特定的成膜性能。结果表明，这三类化合物在特定的岩样上成膜效率在的岩样上成膜效率在55%55%85%85%之间。把这三类之间。把这三类化合物用于水基钻井液配方，钻井液体系表现化合物用于水基钻井液配方，钻井液体系表现出类似于油基钻井液的性能。出类似于油基钻井液的性能。 2021/6/1673M-I钻井液公司确定了钻井液公司确定了3种类型的膜种类型的膜 1、水基钻井液成膜水基钻井液成膜(型膜型膜)：这这类类膜膜形形成成于于页页岩岩表表面面，钻钻井井液液滤滤液液、页页岩岩/粘粘土土、孔孔隙隙流流体体、孔孔隙隙尺尺寸寸、滤滤液液粘粘度度、渗渗透透率率、粘粘土土组组分分和和页岩的胶结作用都会影响膜的形成和膜效率页岩的胶结作用都会影响膜的形成和膜效率。在在水水基基钻钻井井液液中中能能够够成成膜膜的的物物质质有有糖糖类类化化合合物物及及其其衍衍生生物物（如如甲甲基基葡葡糖糖甙甙MEG）、丙丙烯烯酸酸类类聚聚合合物物、硅硅氧氧烷烷、木木质质素素磺磺酸酸盐盐、乙乙二二醇醇及及其其衍衍生生物物和和各各种种表表面面活活性剂（如山梨糖醇酐的脂肪酸盐）。性剂（如山梨糖醇酐的脂肪酸盐）。2021/6/1674M-I钻井液公司确定了钻井液公司确定了3种类型的膜种类型的膜 2、封堵材料成膜(型膜)：硅硅酸酸盐盐、铝铝酸酸盐盐、铝铝盐盐、氢氢氧氧化化钙钙和和酚酚醛醛树树脂脂等等封封堵堵材材料料。在在实实验验中中发发现现在在硅硅酸酸盐盐钻钻井井液液中中加加入入糖糖类类聚聚合合物物可可保保持持实实际际渗渗透透压压接接近近理理论论渗渗透压。透压。硅酸盐钻井液的成膜效率可达到硅酸盐钻井液的成膜效率可达到70%以上。以上。2021/6/1675M-I钻井液公司确定了钻井液公司确定了3种类型的膜种类型的膜 3、合成基和逆乳化钻井液成膜合成基和逆乳化钻井液成膜(型膜型膜)：很高的膜效率。很高的膜效率。此膜由连续相的可移动薄膜、表面活性剂薄膜此膜由连续相的可移动薄膜、表面活性剂薄膜和钻井液的水相的薄膜组成。和钻井液的水相的薄膜组成。型膜形成了一道防止水和溶质扩散的屏障。型膜形成了一道防止水和溶质扩散的屏障。 2021/6/1676各种类型的膜具有不同的渗透机理各种类型的膜具有不同的渗透机理水水基基钻钻井井液液中中，硅硅基基钻钻井井液液具具有有最最佳佳的的膜效率和渗透效率。膜效率和渗透效率。逆逆乳乳化化钻钻井井液液能能提提供供最最佳佳渗渗透透效效率率和和膜膜效率效率 。2021/6/1677七、我国主要钻井液类型七、我国主要钻井液类型（一）无固相不分散聚合物钻井液无固相不分散聚合物钻井液基本组成：聚丙烯酰胺或多元乙烯基共聚物类絮凝剂、无机盐等基本组成：聚丙烯酰胺或多元乙烯基共聚物类絮凝剂、无机盐等l特点：絮凝剂可有效地絮凝钻井过程所产生的岩屑。特点：絮凝剂可有效地絮凝钻井过程所产生的岩屑。l典型配方：典型配方：（1）水）水 + 0.1 0.3% PHP + 0.1 0.2% CaCl2或或0.5 1% KCl（2）水水 + 0.07 0.14% CPAM + 0.1 0.3% TDC-15（低低分分子子量量有有机机阳阳离离子子）+ 0.2% CaCl2（3）水水 + 0.1 0.3% FA-367 + 0.1 0.2% CaCl2或或0.5 1% KCll适适用用范范围围：层层理理裂裂隙隙不不发发育育、正正常常孔孔隙隙压压力力与与弱弱地地应应力力、中中等等分分散散砂砂岩岩与与泥岩互层；已下技术套管的低压、井壁稳定的储层等。泥岩互层；已下技术套管的低压、井壁稳定的储层等。2021/6/1678（二）低固相聚合物钻井液（二）低固相聚合物钻井液适适用用范范围围：用用于于钻钻进进层层理理裂裂隙隙不不发发育育的的易易膨膨胀胀、强强分分散散或或不不易易膨膨胀胀、强强分分散散、软软的的砂砂岩岩与与泥泥岩岩互互层层；已下技术套管的低压储层等。已下技术套管的低压储层等。1、阴离子聚合物钻井液、阴离子聚合物钻井液l基基本本组组成成：多多元元乙乙烯烯基基共共聚聚物物类类、水水解解聚聚丙丙烯烯腈腈、部分水解聚丙烯酰胺等部分水解聚丙烯酰胺等l特特点点：高高分分子子量量聚聚合合物物包包被被粘粘土土或或钻钻屑屑，并并提提供供钻钻井井液液所所需需粘粘度度、切切力力；中中分分子子量量和和低低分分子子量量聚聚合物用于控制滤失量并控制粘度、切力。合物用于控制滤失量并控制粘度、切力。l典典型型配配方方：膨膨润润土土浆浆 + 0.1 0.3% KPAM + 0.4 0.5% NPAN2021/6/1679（2）阳离子聚合物钻井液）阳离子聚合物钻井液l基本组成：高分子量与低分子量阳离子聚合基本组成：高分子量与低分子量阳离子聚合物，以及淀粉等物，以及淀粉等l特点：阳离子聚合物具有极强的稳定页岩的特点：阳离子聚合物具有极强的稳定页岩的能力，即强吸附、强抑制性；配合使用淀粉能力，即强吸附、强抑制性；配合使用淀粉类处理剂调整滤失造壁性。类处理剂调整滤失造壁性。l典型配方：膨润土浆典型配方：膨润土浆 + 0.4% SP-2（阳离子阳离子聚合物）聚合物）+ 0.4% CSW-1（低分子量有机阳离低分子量有机阳离子）子）+ 1% 改性淀粉改性淀粉2021/6/1680（3）两性离子聚合物钻井液）两性离子聚合物钻井液l基基本本组组成成：高高分分子子量量和和低低分分子子量量两两性性离离子子聚聚合物，有时配合加入阴离子聚合物合物，有时配合加入阴离子聚合物l特特点点：利利用用聚聚合合物物中中的的阳阳离离子子基基团团增增强强体体系系的的抑抑制制性性，同同时时大大量量的的阴阴离离子子、非非离离子子基基团团使使体体系系保保持持稳稳定定。两两性性离离子子聚聚合合物物与与各各种种处处理理剂剂具有很好的相容性。具有很好的相容性。l典典型型配配方方：膨膨润润土土浆浆 + 0.1 0.3% FA-367 + 0.05 0.2 %XY-27 + 1 3% 磺化沥青类产品磺化沥青类产品2021/6/1681（三）聚磺钻井液（三）聚磺钻井液l基基本本组组成成：高高分分子子量量聚聚合合物物（包包括括阴阴、阳阳、两两性性离离子子聚聚合合物物）、中中分分子子量聚合物降滤失剂、磺化酚醛树脂类产品和沥青类产品等。量聚合物降滤失剂、磺化酚醛树脂类产品和沥青类产品等。l特特点点：具具有有很很强强的的抑抑制制性性、良良好好的的造造壁壁性性、封封堵堵能能力力、流流变变性性和和热热稳稳定定性，以及低的性，以及低的HTHP滤失量。滤失量。l典型配方：典型配方：（1）阴阴离离子子聚聚合合物物钻钻井井液液 + 1 2% SMP-1 + 1 2% SMC（或或2 4% SPNH等）等）+ 2 4% 磺化沥青类产品磺化沥青类产品（2）阳离子聚合物钻井液）阳离子聚合物钻井液 + 2 4% SPNH + 1 2% FT-1（3）两两性性离离子子聚聚合合物物钻钻井井液液 + 2 3% 磺磺化化酚酚醛醛树树脂脂类类产产品品 + 1 3% 磺磺化沥青类产品化沥青类产品（4）钾钾胺胺基基聚聚合合物物钻钻井井液液 + 2 5% 磺磺化化酚酚醛醛树树脂脂类类产产品品 + 1 2% 磺磺化化沥青类产品沥青类产品l适适用用范范围围：深深井井与与超超深深井井段段；层层理理裂裂隙隙发发育育的的泥泥页页岩岩、岩岩浆浆岩岩、砂砂岩岩、煤层等。煤层等。2021/6/1682（四）氯化钾聚磺钻井液（四）氯化钾聚磺钻井液l基本组成：基本组成：KCl、聚合物、降粘剂、磺化酚醛树脂类产品、磺化沥青类产品等聚合物、降粘剂、磺化酚醛树脂类产品、磺化沥青类产品等l特特点点：利利用用KCl中中钾钾离离子子和和聚聚合合物物的的协协同同作作用用，可可有有效效抑抑制制蒙蒙皂皂石石或或伊伊蒙蒙无无序序间层矿物水化膨胀，防止地层坍塌。间层矿物水化膨胀，防止地层坍塌。l典型配方：典型配方：（1）KCl聚聚磺磺钻钻井井液液：膨膨润润土土浆浆 + 0.5 1% PAC-141 + 0.5 1% SK系系列列产产品品 + 3 7% KCl（或或2%硅硅酸酸钾钾，0.2%磷磷酸酸钾钾，0.5% 醋醋酸酸钾钾）+ 1 3% SMP + 1 2% PSC + 3 5% 磺化沥青类产品磺化沥青类产品 + 0.1 0.5% KOH（2）KCl两两性性离离子子聚聚磺磺钻钻井井液液：膨膨润润土土浆浆 + 0.1 0.2% SK-2 + 0.5 1% SK-3 + 0.5 1% XY-27 + 5% SMP + 1% SPNH + 3 5% 磺磺化化沥沥青青类类产产品品 + 10% KCl + KOH（调调pH值）值）（3）KCl阳阳离离子子聚聚磺磺钻钻井井液液：膨膨润润土土浆浆 + 0.3% PHP + 0.3%CPA + 0.5% HPAN + 0.8 1.2% 阳阳离离子子聚聚合合物物 + 0.4 0.6% 低低粘粘CMC + 0.8% FT-1 + 0.8 1.2% SLSP + 0.4 0.6% Span-80 + 2 4% KCl + 2 4% 超细超细CaCO3l适用范围：蒙皂石或伊蒙无序间层矿物含量高的强水敏易坍塌地层适用范围：蒙皂石或伊蒙无序间层矿物含量高的强水敏易坍塌地层。2021/6/1683（五）钾石灰钻井液（五）钾石灰钻井液l基基本本组组成成：KOH（或或K2CO3）、石石灰灰、聚聚合合物物、SMP-1、磺化沥青等磺化沥青等l特特点点：利利用用钾钾、钙钙离离子子抑抑制制泥泥页页岩岩水水化化膨膨胀胀，使使用用磺磺化沥青和磺化酚醛树脂封堵层理裂缝。化沥青和磺化酚醛树脂封堵层理裂缝。l典典型型配配方方：膨膨润润土土浆浆 + 1% FCLS + 0.8% 石石灰灰 + 1% K2CO3 + 0.1% MA-871 + 1.5% 磺磺化化沥沥青青 + 1.5% SMP-1 + 1% HUC + 2% 超超细细碳碳酸酸钙钙 + 浓浓度度20%的的KOH（将将pH值调至值调至10.5）l适用范围：层理裂隙发育的中深井段泥页岩层。适用范围：层理裂隙发育的中深井段泥页岩层。2021/6/1684（六）石膏钻井液（六）石膏钻井液l基基本本组组成成：石石膏膏、SMC、SMP、SMT、FCLS等等l特特点点：利利用用同同离离子子效效应应，通通过过加加入入石石膏膏来来抑抑制地层中石膏的溶解制地层中石膏的溶解l典典型型配配方方：膨膨润润土土浆浆 + 1.2 1.8% FCLS + 0.3 0.4% CMC + 1.2 2% CaSO42H2O + 0.2 0.5% NaOH + 重晶石至所需密度重晶石至所需密度l使用范围：用于钻进大段石膏层使用范围：用于钻进大段石膏层2021/6/1685（七）正电胶钻井液（七）正电胶钻井液l基基本本组组成成：膨膨润润土土、混混合合金金属属层层状状氢氢氧氧化化物物（MMH）、）、降滤失剂、降粘剂降滤失剂、降粘剂l特特点点：MMH能能提提供供独独特特的的流流变变性性能能，并并具具有有很很强强的的抑抑制制地地层层水水化化分分散散的的能能力力；需需配配合合使使用用不不破破坏坏MMH粘土复合体结构的降滤失剂控制滤失量。粘土复合体结构的降滤失剂控制滤失量。l典典型型配配方方：膨膨润润土土浆浆 + 0.05 0.1% MMH + 0.5 % （低低粘粘）CMC或或改改性性淀淀粉粉 + 0.5 % NPAN + 0.5 % 润滑剂润滑剂l适适用用范范围围：层层理理裂裂隙隙发发育育的的地地层层，胶胶结结差差的的砾砾石石层层等等2021/6/1686（八）钾硅基钻井液（八）钾硅基钻井液l基基本本组组成成：KPAM、硅硅稳稳定定剂剂、硅硅稀稀释释剂剂、硅腐钾、硅腐钾、SMP、磺化沥青类产品磺化沥青类产品l特特点点：利利用用硅硅稳稳定定泥泥页页岩岩，降降低低地地层层的的水水润润湿湿性性。表表现现出出较较强强抑抑制制性性和和热热稳稳定定性性，并并具具有有较强的容纳固相的能力。较强的容纳固相的能力。l典型配方：典型配方：（1）膨膨润润土土浆浆 + 0.1 0.2% KPAM + 1 1.5% 硅硅稳稳定定剂剂GWJ + 2% 有有机机硅硅腐腐植植酸酸钾钾 + 1 3% SMP + 1 5% 磺化沥青磺化沥青 （2）聚磺钻井液配方）聚磺钻井液配方 + 0.5 2% 硅酸钾硅酸钾l适用范围：深层层理裂隙发育的地层。适用范围：深层层理裂隙发育的地层。2021/6/1687（九）多元醇或聚醚类钻井液（九）多元醇或聚醚类钻井液l基基本本组组成成：多多元元醇醇类类或或聚聚醚醚类类处处理理剂剂、防防塌塌剂剂、聚合物等聚合物等l特特点点：多多元元醇醇类类或或聚聚醚醚类类处处理理剂剂的的亲亲水水性性受受温温度度影影响响较较大大。在在一一定定温温度度下下，该该剂剂从从水水相相游游离离出出来来，成成为为类类似似于于油油相相的的物物质质，使使其其在在井井壁壁上上形形成成憎憎水水性性的的膜膜，达达到到稳稳定定井井壁壁、抑抑制制钻钻屑屑水水化化分分散散、降降低钻具扭矩的目的；且对环境无害。低钻具扭矩的目的；且对环境无害。l典典型型配配方方：膨膨润润土土海海水水浆浆 + 0.25%低低粘粘聚聚阴阴离离子子纤纤维维素素 + 0.2% 高高粘粘聚聚阴阴离离子子纤纤维维素素 + 0.2% 80A-51 + 0.9% NH4-HPAN + 3% JLX + 2% WLDl适适用用范范围围：层层理理裂裂隙隙发发育育的的泥泥页页岩岩地地层层，特特别别适适用于定向斜井，以及海洋等对环保要求高的地区用于定向斜井，以及海洋等对环保要求高的地区。2021/6/1688（十）盐水钻井液（十）盐水钻井液l基基本本组组成成：NaCl等等无无机机盐盐、抗抗盐盐的的降降粘粘剂剂与与降降滤滤失剂、盐抑制剂等失剂、盐抑制剂等 l特特点点：可可有有效效抑抑制制泥泥页页岩岩渗渗透透水水化化，防防止止地地层层坍坍塌；能控制地层中的盐对钻井液性能的影响。塌；能控制地层中的盐对钻井液性能的影响。l典典型型配配方方：与与饱饱和和盐盐水水钻钻井井液液基基本本相相似似，只只是是各各种处理剂加量随钻井液中含盐量的下降而减少。种处理剂加量随钻井液中含盐量的下降而减少。l适适用用范范围围：浅浅层层或或中中深深井井段段的的厚厚度度不不大大的的纯纯盐盐膏膏层层。2021/6/1689（十一）饱和盐水钻井液（十一）饱和盐水钻井液l基基本本组组成成：NaCl等等无无机机盐盐、抗抗盐盐的的降降粘粘剂剂与与降降滤滤失失剂剂、磺磺化化酚酚醛醛树树脂脂类类产产品、磺化沥青类产品、改性淀粉、盐抑制剂等品、磺化沥青类产品、改性淀粉、盐抑制剂等 l特特点点：可可有有效效地地抑抑制制盐盐的的溶溶解解和和封封堵堵层层理理裂裂隙隙，防防止止含含盐盐膏膏地地层层井井径径扩扩大大与井壁坍塌所引起的各种井下复杂情况与事故，并可提高固井质量。与井壁坍塌所引起的各种井下复杂情况与事故，并可提高固井质量。l典型配方：典型配方：（1）膨润土浆）膨润土浆 + 2 2.5% 改性淀粉改性淀粉 + 1 1.5% CMC + 盐至饱和盐至饱和（2）饱饱和和盐盐水水聚聚磺磺钻钻井井液液：膨膨润润土土浆浆 + 2 2.5% 改改性性淀淀粉粉 + 2 2.5%磺磺化化酚酚醛醛树树脂脂类类产产品品 + 0.2 0.4% KPAM（或或CPA、MAN-101、SK等等）+ 1.5 2% 磺磺化化沥沥青青类类产产品品 + 1.5 2% SMC + 0.3 0.4% 盐盐抑抑制制剂剂 + 0.5% 润润滑滑剂剂 + 0.3 0.5% NaOH + 盐盐至至饱饱和和（有有时时根根据据需需要要，加加入入适适量量SMT、FCLS及改性石棉等及改性石棉等（3）饱饱和和盐盐水水两两性性离离子子聚聚磺磺钻钻井井液液：膨膨润润土土浆浆（膨膨润润土土含含量量50 60 g/l）+ 0.1 0.2% JT-888 + 1% SDX + 0.5% CMC + 0.4% NaOH + 盐盐至至饱和饱和 + 重晶石至所需密度重晶石至所需密度l适用范围：大段含盐膏地层适用范围：大段含盐膏地层2021/6/1690（十二）油包水乳化钻井液（十二）油包水乳化钻井液l基基本本组组成成：柴柴油油、有有机机土土、乳乳化化剂剂、辅辅乳乳化化剂剂、氯化钙、水等氯化钙、水等l特特点点：能能有有效效抑抑制制泥泥页页岩岩水水化化膨膨胀胀与与盐盐膏膏的的溶溶解，具有良好的润滑性和热稳定性。解，具有良好的润滑性和热稳定性。l典典型型配配方方：750 920 l/m3 柴柴油油（0 10号号）+ 80 250 l/m3 CaCl2水水溶溶液液（CaCl2浓浓度度500 g/l）+ 20 35 kg/m3 油油酸酸 + 20 40 kg/m3环环烷烷酸酸酰酰胺胺 + 20 25 kg/m3烷烷基基苯苯磺磺酸酸钙钙 + 20 30 kg/m3有机土有机土 + 15 50 kg/m3 CaO + 重晶石重晶石l适适用用范范围围：高高难难度度深深井井、超超深深井井、水水平平井井、大大位位移移井井，水水基基钻钻井井液液难难以以对对付付的的强强水水敏敏性性泥泥页页岩地层、大段含盐膏地层等。岩地层、大段含盐膏地层等。2021/6/1691谢谢大家！2021/6/1692 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！