鉆井隊分享鉆井液的基礎知識概況
鉆井液在鉆井中的作用：

1、清洗井底，攜帶巖屑，保持井底清潔，保證鉆頭不斷地破碎地層，使鉆進不中斷。
2、平衡地層中的流體（油、氣、水）壓力，防止井噴、井漏等井下復雜情況，保護油氣層。
3、平衡巖石側壓力，并在井壁形成泥餅，保持井壁穩定，防止地層坍塌。
4、發揮水力效能，傳遞動力，沖擊井底，幫助鉆頭破碎井底巖石，提高鉆井速度。
5、懸浮巖屑和加重劑，降低巖屑沉降速度，避免沉砂卡鉆。另外承受鉆桿和套管的部分重力。
6、潤滑并冷卻鉆頭，鉆具。
7、防止地層中鹽水、鹽巖、石膏、芒硝等對鉆井液的化學污染，防止硫化氫污染和損害。
8、利用鉆井液，準確獲得井下資料。
一、鉆井液性能與鉆井工作的關系

一）鉆井液密度與鉆井的關系
密度過大有以下害處：
1、損害油氣層；
2、降低鉆井速度；
3、過大壓差造成壓差卡鉆；
4、易憋漏地層；
5、易引起過高的粘切；
6、多消耗鉆井液材料及動力；
7、抗污染能力下降。

密度過低則容易發生井噴、井塌（尤其是負壓鉆井）、縮徑（對塑性地層，如較純的粘土、鹽巖層等）及攜屑能力下降等。

二）鉆井液粘度、切力與鉆井的關系
1、粘度、切力過大有以下害處。
⑴流動阻力大，能量消耗多，功率低，鉆速慢；
⑵凈化不良（固控設備不易充分發揮效力），易引起井下復雜情況；
⑶易泥包鉆頭，壓力波動大，易引起卡、噴、漏和井塌等事故；
⑷脫氣較難，影響氣測并易造成氣侵。

2、粘度和切力過低也不利于鉆井，如：
⑴洗井不良，井眼凈化效果差；
⑵沖刷井壁加劇，引起井塌等井下事故；
⑶巖屑過細影響錄井。

三）濾失量和泥餅質量與鉆井工作的關系
鉆井液濾失量過大，泥餅厚而虛，會引起一系列問題。
1、易造成地層孔隙堵塞而損害油氣層，濾液大量進入油氣層，會引起油氣層的滲透率等物性變化，損害油氣層，降低產能。
2、泥餅在井壁堆積太厚，環空間隙變小，泵壓升高。
3、易引起泥包鉆頭，下鉆遇阻、遇卡或堵死水眼。
4、在高滲透地層易造成較厚的濾餅而引起阻卡，甚至發生壓差卡鉆。
5、電測不順利，并且由于鉆井液濾液進入地層較深，水侵半徑增大，若超過測井儀器所測及的范圍，其結果是電測解釋不準確而易漏掉油氣層。
6、對松軟地層，易泡垮易塌地層，會形成不規則的井眼，引起井漏等。
泥餅一定要薄、致密、韌性好，能經受鉆井液液流的沖刷。

四）固相含量與鉆井的關系
鉆井液固相含量越低越好，一般控制在0.5％以下。固相含量過大，有以下危害：
1、固相含量高，鉆井液柱壓力大，鉆速降低。
2、固相顆粒愈細對鉆速影響愈大，而且深入油層會造成性堵塞，油氣層受損害嚴重。
3、固相含量高、濾失量大時，泥餅必然厚，摩阻系數增大，因而易引起井下復雜情況的發生。
4、固相含量高，鉆井液的流變性難以控制，且流阻大，功耗多，鉆井效率低。
5、含砂量大，易造成鉆頭、鉆具等機械設備的磨損。
6、在固相含量高時，鉆井液受外界影響大且敏感（如對溫度、各種污染物等的影響變大）。

降低固相含量的方法

1、機械除砂：利用振動篩、除砂器、除泥器等設備降低固相含量。

1）振動篩
振動篩是對鉆井液進行固相控制的級設備，又是能適用于加重鉆井液的常規分離設備。因此，它是固控的關鍵設備，擔負著清除大量鉆屑的任務，同時為下一級固控設備的使用創造必要的條件，如果振動篩發生故障，其下一級設備就會超載，嚴重影響凈化效果。所以，要根據鉆井條件，選好、用好振動篩。

2）旋流器
旋流器按其直徑不同，可分為除砂器和除泥器。
⑴除砂器。直徑為150～300毫米的旋流器稱為除砂器。其處理能力是：在進料壓力為0.2兆帕時不低于20～120立方米每小時。正常工作的除砂器能清除約95％大于74微米的鉆屑和約50％大于40微米的鉆屑。為了提高使用效果，在選用除砂器時，其許可處理量必須為鉆井時排量的125％。
⑵除泥器。直徑為100毫米和150毫米的旋流器稱為除泥器。其處理能力是：在進料壓力為0.2兆帕時不低于10和15立方米每小時。正常工作的除泥器能清除約95％大于40微米的鉆屑和約50％大于15微米的鉆屑。除泥器能除去12～13微米的重晶石，因此，不能用它來處理加重鉆井液。在使用中，除泥器的許可處理量，應為鉆井時排量的125％～150％。

3）清潔器
清潔器是旋流器與超細網振動篩的組合。上部為旋流器，下部為超細網振動篩。
清潔器是二次處理設備。它處理鉆井液的過程分為兩布：步是旋流器把鉆井液分離成低密度的溢流和高密度的底流。第二步是超細網振動篩將高密度的底流再分離成兩部分，一部分是重晶石和其它小于網孔的顆粒透過篩網，另一部分是大于網孔的顆粒從篩網尾部排出。

4）離心機
離心機有沉淀式、篩筒式、水力渦輪式、疊片式等多種類型，而在石油鉆井中處理鉆井液用的多數是前三種。
離心機主要用在加重鉆井液中回收重晶石和清除細小固相及膠體，在非加重鉆井液中清除鉆屑，也可用離心機對旋流器排出的底流進行第二次分離，回收液相，排除鉆屑。
離心機的處理量和分離粒度與其轉速和容量有關。
2、化學除砂：加入化學絮凝劑，將細小的砂子變大而沉降。
3、降低鉆井液粘度有利于降低固相含量：因此在現場維護鉆井液時，對固相含量有下列要求。
⑴根據需要配備良好的凈化設備，徹底清除無用固相。
⑵必須嚴格控制膨潤土的含量，所使用鉆井液的密度愈高、井愈深、溫度愈高，膨潤土的含量應愈低，一般應控制在30～80kg/m3。
⑶在輕鉆井液中，固相含量應不超過10％（體積）或密度不大于1150kg/m3。
⑷無用固相含量與膨潤土含量的比值，應控制在2﹕1～3﹕1。

五）PH值與鉆井工作的影響
1、PH值過高，OH-在粘土表面吸附，會促進泥頁巖的水化膨脹和分散，對鞏固井壁、防止縮徑和坍塌都不利，往往會引起井下復雜情況的發生。另外，高PH值的鉆井液具有強腐蝕性，縮短了鉆具及設備的使用壽命。
2、通過PH值的變化，可以預測井下情況。如鹽水侵、石膏侵、水泥侵等都會引起PH值的變化。


二、有機處理劑

一）稀釋劑（降粘劑）
稀釋作用主要是通過稀釋劑分子在粘土顆粒某些部位的吸附，改變粘土顆粒的表面水化狀態，減弱或拆散鉆井液內部的網狀結構來達到稀釋的目的。
1、單寧堿液：代號NaT
2、磺甲基單寧：又叫磺化單寧，代號SMT
3、鐵鉻木質素磺酸鹽
簡稱鐵鉻鹽，代號FCLS。為棕黑色粉末，易溶于水，水溶液呈弱酸性。
其主要用作抗鹽抗鈣的分散型鉆井液的稀釋劑，可減弱粘土顆粒間的流動阻力，降低粘度和切力；也可抑制泥頁巖的水化膨脹和分散，而防止粘度和切力的上升，有利于井壁穩定。此外鐵鉻鹽還具有降濾失作用和抑制粘土水化膨脹的作用。

二）降濾失劑
1、羧甲基纖維素鈉鹽
代號為Na－CMC，簡稱CMC，目前常用的有低粘CMC、中粘CMC、高粘CMC三種。為白色纖維狀粉末，具有吸濕性，不溶于酸和醇等有機溶劑，易分散于水中形成膠狀液，抗溫達90～140℃，有一定抗鹽、抗鈣能力。
主要用于各種水基鉆井液的降濾失劑，還具有抑制頁巖水化膨脹作用、增稠作用等。

2、水解聚丙烯腈鹽類
⑴水解聚丙烯腈鈉鹽
代號Na－HPAN，是聚丙烯腈加NaOH水解而得的產物。為淡黃色顆�；蚍勰�，溶于水，水溶液呈堿性。
主要用作聚合物鉆井液的降濾失劑，并有增粘和絮凝作用�？果}可至飽和而抗鈣較差，抗溫性強。
⑵水解聚丙烯腈鈣鹽
代號Ca－HPAN或CPAN，為淺黃色、灰白色顆粒或粉末，水溶性好。
主要用作聚合物鉆井液的降濾失劑，抗鹽、抗鈣、抗溫能力強。
⑶水解聚丙烯腈胺鹽
代號NH4－HPAN或NPAN，主要用作防塌降濾失劑，抑制能力強，不提粘，耐高溫，使用時堿度不宜過高。

3、腐植酸類
利用褐煤中的腐植酸進行磺化或硝化而形成的各種鹽類。它既有降濾失作用，又有降粘作用。
⑴腐植酸鈉
代號NaHm或NaC，是由褐煤和NaOH水解產物，黑褐色粉末，易溶于水，水溶液呈堿性。主要用作淡水鉆井液的降濾失劑，具有降粘作用，抗溫性好。
⑵硝基腐植酸鈉
代號Na－NHm，是用硝酸氧化的腐植酸鈉鹽。黑褐色粉末，易溶于水，水溶液呈堿性。主要用作淡水鉆井液的降濾失劑，并具有降粘作用，抗鹽作用較強。
⑶腐植酸鉻
代號CrHm,是一種抗高溫降濾失劑和稀釋劑，抗溫可達200℃以上�？果}、抗鈣能力也較強。
⑷聚合腐植酸
代號SH23、SH24，為黑色粉粒，易溶于水，主要用作各種水基鉆井液的降濾失劑，抗鹽、抗鈣、防塌能力強，抗溫達200℃。

三）絮凝劑
絮凝劑可分為無機絮凝劑和有機絮凝劑兩類，無機絮凝劑若控制不好易發生聚沉，而有機絮凝劑能溶于水，因而現場一般都用有機絮凝劑。有機絮凝劑又分為完全絮凝劑和選擇性絮凝劑。
1、聚丙烯酰胺
代號PAM，分為膠劑和粉劑兩種，膠劑為無色透明都彈性膠體；粉劑是白色粉末。它水溶性好，熱穩定性高，抗溫達200℃，在水中不電離。主要用作不分散低固相鉆井液的絮凝劑，并有改善鉆井液流變性、減少摩阻和防塌等效能。
2、部分水解聚丙烯酰胺
代號PHP，通常也分膠劑和粉劑兩種。高水解度的PHP還有增稠、堵漏、潤滑、降濾失和剪切稀釋效能。
3、丙烯酰胺和丙烯酸鈉共聚物
代號80A51，為無色或白色粉末，易溶于水，空氣中易吸水結塊。主要用作水基鉆井液的絮凝劑，并有增粘、改善流變性、抑制造漿和防塌等效能。

四）增粘劑
1、高粘CMC
代號HV－CMC，不溶于酸和醇等有機溶劑，易分散于水中成膠體溶液。主要用作水基鉆井液增粘劑，也可作乳化劑。有一定降濾失作用和抗鹽能力。<