钻井全过程PPT教案.ppt

钻井液 第一节 钻井液的定义和功用 第二节 钻井液的组成和分类 第三节 钻井液的性能 第四节 钻井液的固相控制 第五节 井塌及防塌钻井液 第六节 油气层保护及完井液 第一节 钻井液的定义和功用 一、钻井液的定义 钻井时用来清洗井底并把岩屑携带到地面、维持钻井操作正常进行的流体称为钻井液或洗井液。 二、钻井液的功用 1．携岩 2．冷却和润滑钻头及钻柱 3．造壁，维持井壁稳定 4．控制地层压力 5. 悬浮钻屑和加重材料，防止下沉 6. 获得地层和油气资料 7. 传递水功率 一、钻井液的组成 （1）液相： 液相是钻井液的连续相，水或油。 （2）活性固相： 包括人为加入的商业膨润土（般土）、有机 膨润土(油基 钻井液用)和地层进入的造浆粘土。 （3）惰性固相：惰性固相是钻屑和加重材料。 （4）各种钻井液添加剂: 增粘、稀释、浆失水、PH值、防塌等。 (5）低固相体系——总固相含量6% ~10%的水基钻井液.其中，膨润土含量 小于3%，钻屑与膨润土的比值小于2∶1。 特点：提高钻速，减少对产层的伤害。 （6）饱和盐水体系——氯离子含量达189g/L的水基钻井液。 特点： 抗盐侵，抑制粘土水化。海上钻井、钻盐岩层和泥页盐层。 （7）修井完井液体系—— 水+盐+聚合物等；油基钻井液 。 特点： 低密度、无固相、抑制粘土膨胀、低滤失，保护油气层。 第三节 钻井液的性能 一、钻井液的密度 钻井液的密度指单位体积钻井液的质量。 加重剂：碳酸钙、重晶石、钛铁矿粉。 二、钻井液的流变性能 粘度和切力随流速变化的性能。包括静切力、动切力、表观粘度、塑性粘度、流性指数、稠度系数等参数。 （一）液体的基本流型 流速梯度（剪切速率）— 钻井液在钻柱和环空内流动时，速度分布 不均匀，中心处流速大，向外流速减小。 单位距离内流速的增量称为流速梯度。 剪切应力—液流中各层速度不同，层间必有相对运动，发生内摩擦，阻碍液层作相对运动。单位面积上的内摩擦力称为剪切应力。 根据液体流动时剪应力与流速梯度的关系，将液体流动分为四种流型： 牛顿流型： 塑性流型： 假塑性流型（n1) 膨胀流型 (n1) （二）塑性流型的流变参数及调整 1. 静切力（静切应力） 使钻井液开始流动所需的最低切应力，它是钻井液静止时单位面积上所形成的连续空间网架结构强度的量度。它反映了钻井液触变性的好坏。 调整方法：无机盐（改变粘土颗粒间静电力）、降粘剂或增粘剂。 2. 动切应力（屈服值） 流变曲线直线段的延长线与切应力轴 交点的应力大小。 反映在层流状态下粘土颗粒之间及高聚物 分子之间的相互作用力（形成空间网状结构 之力）的大小。 调整方法同静切力。 3. 塑性粘度 μpv 塑性粘度是塑性流体流变曲线直线段斜率的倒数，即： 。 它是钻井液流动时固相颗粒之间、固相颗粒与周围液相间以及液相分子间的内摩擦作用的总反映。它反映了液体粘滞力的大小。 调整方法：降低固相含量、加稀释剂降粘； 加高聚物增粘剂等提粘。 （三）假塑性流型和膨胀流型的流变参数 1. 流性指数n 表示流体在一定流速范围内的非牛顿性程度。 n＜1，假塑性流体，随剪切速率增加而变稀（剪切稀释特性）； n＞1，膨胀型流体，随剪切速率增加而变稠。 n值影响钻井液的携岩效果和剪切稀释特性。理想值：n=0.4~0.7。 2. 稠度系数k 为流体在 1s－1流速梯度下的粘度。k值越大，粘度越大。 （三）流变参数的测定 仪器：六速旋转粘度计 1．静切力 初切力（10s切力）： 将钻井液在600r／min下搅拌10s，静置10s后测得3r／min 下的表盘读数，该读数乘以0．511即得初切力(Pa)。 终切力（10min切力）： 将钻井液在600r／min下搅拌