专业打井公司讲述钻井液的基础知识
钻井液在钻井中的作用：
1、清洗井底，携带岩屑，保持井底清洁，保证钻头不断地破碎地层，使钻进不中断。
2、平衡地层中的流体（油、气、水）压力，防止井喷、井漏等井下复杂情况，保护油气层。
3、平衡岩石侧压力，并在井壁形成泥饼，保持井壁稳定，防止地层坍塌。
4、发挥水力效能，传递动力，冲击井底，帮助钻头破碎井底岩石，提高钻井速度。
5、悬浮岩屑和加重剂，降低岩屑沉降速度，避免沉砂卡钻。另外承受钻杆和套管的部分重力。
6、润滑并冷却钻头，钻具。
7、防止地层中盐水、盐岩、石膏、芒硝等对钻井液的化学污染，防止硫化氢污染和损害。
8、利用钻井液，准确获得井下资料。
一、钻井液性能与钻井工作的关系
一）钻井液密度与钻井的关系
密度过大有以下害处：
1、损害油气层；
2、降低钻井速度；
3、过大压差造成压差卡钻；
4、易憋漏地层；
5、易引起过高的粘切；
6、多消耗钻井液材料及动力；
7、抗污染能力下降。
密度过低则容易发生井喷、井塌（尤其是负压钻井）、缩径（对塑性地层，如较纯的粘土、盐岩层等）及携屑能力下降等。
二）钻井液粘度、切力与钻井的关系
1、粘度、切力过大有以下害处。
⑴流动阻力大，能量消耗多，功率低，钻速慢；
⑵净化不良（固控设备不易充分发挥效力），易引起井下复杂情况；
⑶易泥包钻头，压力波动大，易引起卡、喷、漏和井塌等事故；
⑷脱气较难，影响气测并易造成气侵。
2、粘度和切力过低也不利于钻井，如：
⑴洗井不良，井眼净化效果差；
⑵冲刷井壁加剧，引起井塌等井下事故；
⑶岩屑过细影响录井。
三）滤失量和泥饼质量与钻井工作的关系
钻井液滤失量过大，泥饼厚而虚，会引起一系列问题。
1、易造成地层孔隙堵塞而损害油气层，滤液大量进入油气层，会引起油气层的滲透率等物性变化，损害油气层，降低产能。
2、泥饼在井壁堆积太厚，环空间隙变小，泵压升高。
3、易引起泥包钻头，下钻遇阻、遇卡或堵死水眼。
4、在高滲透地层易造成较厚的滤饼而引起阻卡，甚至发生压差卡钻。
5、电测不顺利，并且由于钻井液滤液进入地层较深，水侵半径增大，若超过测井仪器所测及的范围，其结果是电测解释不准确而易漏掉油气层。
6、对松软地层，易泡垮易塌地层，会形成不规则的井眼，引起井漏等。
泥饼一定要薄、致密、韧性好，能经受钻井液液流的冲刷。
四）固相含量与钻井的关系
钻井液固相含量越低越好，一般控制在0.5％以下。固相含量过大，有以下危害：
1、固相含量高，钻井液柱压力大，钻速降低。
2、固相颗粒愈细对钻速影响愈大，而且深入油层会造成性堵塞，油气层受损害严重。
3、固相含量高、滤失量大时，泥饼必然厚，摩阻系数增大，因而易引起井下复杂情况的发生。
4、固相含量高，钻井液的流变性难以控制，且流阻大，功耗多，钻井效率低。
5、含砂量大，易造成钻头、钻具等机械设备的磨损。
6、在固相含量高时，钻井液受外界影响大且敏感（如对温度、各种污染物等的影响变大）。
降低固相含量的方法
1、机械除砂：利用振动筛、除砂器、除泥器等设备降低固相含量。
1）振动筛
振动筛是对钻井液进行固相控制的级设备，又是能适用于加重钻井液的常规分离设备。因此，它是固控的关键设备，担负着清除大量钻屑的任务，同时为下一级固控设备的使用创造必要的条件，如果振动筛发生故障，其下一级设备就会超载，严重影响
净化效果。所以，要根据钻井条件，选好、用好振动筛。
2）旋流器
旋流器按其直径不同，可分为除砂器和除泥器。
⑴除砂器。直径为150～300毫米的旋流器称为除砂器。其处理能力是：在进料压力为0.2兆帕时不低于20～120立方米每小时。正常工作的除砂器能清除约95％大于74微米的钻屑和约50％大于40微米的钻屑。为了提高使用效果，在选用除砂器时，其许可处理量
必须为钻井时排量的125％。
⑵除泥器。直径为100毫米和150毫米的旋流器称为除泥器。其处理能力是：在进料压力为0.2兆帕时不低于10和15立方米每小时。正常工作的除泥器能清除约95％大于40微米的钻屑和约50％大于15微米的钻屑。除泥器能除去12～13微米的重晶石，因此，不能
用它来处理加重钻井液。在使用中，除泥器的许可处理量，应为钻井时排量的125％～150％。
3）清洁器
清洁器是旋流器与超细网振动筛的组合。上部为旋流器，下部为超细网振动筛。
清洁器是二次处理设备。它处理钻井液的过程分为两布：步是旋流器把钻井液分离成低密度的溢流和高密度的底流。第二步是超细网振动筛将高密度的底流再分离成两部分，一部分是重晶石和其它小于网孔的颗粒透过筛网，另一部分是大于网孔的颗粒从筛
网尾部排出。
4）离心机
离心机有沉淀式、筛筒式、水力涡轮式、叠片式等多种类型，而在石油钻井中处理钻井液用的多数是前三种。
离心机主要用在加重钻井液中回收重晶石和清除细小固相及胶体，在非加重钻井液中清除钻屑，也可用离心机对旋流器排出的底流进行第二次分离，回收液相，排除钻屑。
离心机的处理量和分离粒度与其转速和容量有关。
2、化学除砂：加入化学絮凝剂，将细小的砂子变大而沉降。
3、降低钻井液粘度有利于降低固相含量：因此在现场维护钻井液时，对固相含量有下列要求。
⑴根据需要配备良好的净化设备，彻底清除无用固相。
⑵必须严格控制膨润土的含量，所使用钻井液的密度愈高、井愈深、温度愈高，膨润土的含量应愈低，一般应控制在30～80kg/m3。
⑶在轻钻井液中，固相含量应不超过10％（体积）或密度不大于1150kg/m3。
⑷无用固相含量与膨润土含量的比值，应控制在2﹕1～3﹕1。
五）PH值与钻井工作的影响
1、PH值过高，OH-在粘土表面吸附，会促进泥页岩的水化膨胀和分散，对巩固井壁、防止缩径和坍塌都不利，往往会引起井下复杂情况的发生。另外，高PH值的钻井液具有强腐蚀性，缩短了钻具及设备的使用寿命。
2、通过PH值的变化，可以预测井下情况。如盐水侵、石膏侵、水泥侵等都会引起PH值的变化。
二、有机处理剂
一）稀释剂（降粘剂）
稀释作用主要是通过稀释剂分子在粘土颗粒某些部位的吸附，改变粘土颗粒的表面水化状态，减弱或拆散钻井液内部的网状结构来达到稀释的目的。
1、单宁碱液：代号NaT
2、磺单宁：又叫磺化单宁，代号SMT
3、铁木质素磺酸盐
简称铁盐，代号FCLS。为棕黑色粉末，易溶于水，水溶液呈弱酸性。
其主要用作抗盐抗钙的分散型钻井液的稀释剂，可减弱粘土颗粒间的流动阻力，降低粘度和切力；也可抑制泥页岩的水化膨胀和分散，而防止粘度和切力的上升，有利于井壁稳定。此外铁盐还具有降滤失作用和抑制粘土水化膨胀的作用。
二）降滤失剂
1、羧纤维素钠盐
代号为Na－CMC，简称CMC，目前常用的有低粘CMC、中粘CMC、高粘CMC三种。为白色纤维状粉末，具有吸湿性，不溶于酸和醇等有机溶剂，易分散于水中形成胶状液，抗温达90～140℃，有一定抗盐、抗钙能力。
主要用于各种水基钻井液的降滤失剂，还具有抑制页岩水化膨胀作用、增稠作用等。
2、水解聚丙烯腈盐类
⑴水解聚丙烯腈钠盐
代号Na－HPAN，是聚丙烯腈加NaOH水解而得的产物。为淡黄色颗粒或粉末，溶于水，水溶液呈碱性。
主要用作聚合物钻井液的降滤失剂，并有增粘和絮凝作用。抗盐可至饱和而抗钙较差，抗温性强。
⑵水解聚丙烯腈钙盐
代号Ca－HPAN或CPAN，为浅黄色、灰白色颗粒或粉末，水溶性好。
主要用作聚合物钻井液的降滤失剂，抗盐、抗钙、抗温能力强。
⑶水解聚丙烯腈胺盐
代号NH4－HPAN或NPAN，主要用作防塌降滤失剂，抑制能力强，不提粘，耐高温，使用时碱度不宜过高。
3、腐植酸类
利用褐煤中的腐植酸进行磺化或而形成的各种盐类。它既有降滤失作用，又有降粘作用。
⑴腐植酸钠
代号NaHm或NaC，是由褐煤和NaOH水解产物，黑褐色粉末，易溶于水，水溶液呈碱性。主要用作淡水钻井液的降滤失剂，具有降粘作用，抗温性好。
⑵硝基腐植酸钠
代号Na－NHm，是用硝酸氧化的腐植酸钠盐。黑褐色粉末，易溶于水，水溶液呈碱性。主要用作淡水钻井液的降滤失剂，并具有降粘作用，抗盐作用较强。
⑶腐植酸
代号CrHm,是一种抗高温降滤失剂和稀释剂，抗温可达200℃以上。抗盐、抗钙能力也较强。
⑷聚合腐植酸
代号SH23、SH24，为黑色粉粒，易溶于水，主要用作各种水基钻井液的降滤失剂，抗盐、抗钙、防塌能力强，抗温达200℃。
三）絮凝剂
絮凝剂可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类，无机絮凝剂若控制不好易发生聚沉，而有机絮凝剂能溶于水，因而现场一般都用有机絮凝剂。有机絮凝剂又分为完全絮凝剂和选择性絮凝剂。
1、聚丙烯酰胺
代号PAM，分为胶剂和粉剂两种，胶剂为无色透明都弹性胶体；粉剂是白色粉末。它水溶性好，热稳定性高，抗温达200℃，在水中不电离。主要用作不分散低固相钻井液的絮凝剂，并有改善钻井液流变性、减少摩阻和防塌等效能。
2、部分水解聚丙烯酰胺
代号PHP，通常也分胶剂和粉剂两种。高水解度的PHP还有增稠、堵漏、润滑、降滤失和剪切稀释效能。
3、丙烯酰胺和丙烯酸钠共聚物
代号80A51，为无色或白色粉末，易溶于水，空气中易吸水结块。主要用作水基钻井液的絮凝剂，并有增粘、改善流变性、抑制造浆和防塌等效能。
四）增粘剂
1、高粘CMC
代号HV－CMC，不溶于酸和醇等有机溶剂，易分散于水中成胶体溶液。主要用作水基钻井液增粘剂，也可作乳化剂。有一定降滤失作用和抗盐能力。
2、复合离子型聚丙烯酸盐
代号PAC141，为白色或微黄色可流动粉末。本品不仅可以提高粘度,还可改善流变参数、提高剪切稀释能力、降低滤失量、包被岩屑和抑制粘土颗粒分散的作用，并有抗盐、抗钙、和抗温能力。主要用于水基钻井液，也可用于海水及饱和盐水钻井液。
五）页岩抑制剂
1、磺化沥青钠盐
代号SAS－1，为黑褐色膏状胶体或粉剂，PH值为8～11，密度为1.0 g/cm3。其主要用作各类钻井液的页岩抑制剂，并有润滑和控制高温高压滤失量的效能。
2、水分散沥青
代号SR－401，黑色粉末。主要用作页岩微裂缝和破碎带的封闭剂而起防塌作用，并有较好的润滑能力。一般用量为0.5％～4％。
3、水解聚丙烯腈钾盐
代号KPAN，为棕红色或淡黄色粉末，易溶于水，水溶液呈碱性。为丙烯酸类页岩抑制剂，并有降滤失、抗污染和防塌等特点。
六）表面活性剂
表面活性剂的种类繁多，在钻井液中的作用也是多方面的。除用作乳化剂、消泡剂外，选用适当的表面活性剂处理钻井液，对提高钻井液的热稳定性、保护油气层、降低滤饼摩擦系数，防塌、防腐、提高钻速、预防和解除钻井液中的复杂事故等方面有突出的效
果。
1、乳化剂。
⑴烷基磺酸钠（AS）。
⑵聚氧乙烯辛基苯酚醚（OP）。
2、润湿、防卡、解卡剂。
⑴聚（PEG－400）。
⑵CP233防卡剂。
⑶SR301解卡剂。
3、消泡剂。
⑴甘油聚醚。
⑵7501消泡剂。
三、钻井液的有关计算
1、增密度计算
公式：
式中 W加——加重剂量，t；
V加——加重钻井液体积，m3；
V原——原钻井液体积，m3；
ρ重——加重剂的密度，g/cm3；
ρ加——加重钻井液密度，g/cm3；
ρ原——原钻井液密度，g/cm3。
2、降低密度的计算
公式：
式中 X——所需水量，m3；
ρ稀——稀释后的钻井液密度，g/cm3；
V原——原浆体积，m3；
ρ水——水的密度，g/cm3。
四、常用钻井液类型
一）水基钻井液
水基钻井液以水为分散介质（连续相），以粘土为分散相（固相），加入一定的化学处理剂或加重材料组成。这类钻井液发展最早，使用最广泛。水基钻井液又可分为以下几种类型：
1、淡水钻井液：
由淡水、粘土和一般的降粘剂、降滤失剂配制而成。含盐量（Nacl）小于1％或低于10000毫克／升。含钙量小于120毫克／升。
2、盐水钻井液：
含盐量大于1％或高于10000毫克／升。包括盐水钻井液、饱和盐水钻井液、海水钻井液。主要用在海湾海上钻井，钻盐岩层及泥页岩易塌地层。
3、钙处理钻井液：
含钙量大于120毫克／升。包括石灰钻井液、石膏钻井液、氯化钙钻井液。其主要特点是抗可溶性盐侵蚀能力强，性能稳定。
4、不分散低固相聚合物钻井液：
一般低固相钻井液粘土含量小于7％（体积百分数）；不分散低固相钻井液的粘土含量小于4％。其主要特点是钻速快，流动性好，钻井总成本低。
5、混油钻井液：
在水基钻井液中混入3～4％化油类（原油或柴油），使油成小珠分散化状态。其主要特点是润滑性好，流动性好，失水量低，泥饼摩擦系数小。
二）油基钻井液
以油为分散介质的钻井液。它又可分为：
1、油基钻井液：
是以原油或柴油为连续相（液相），以氧化沥青作为分散相（固相），再加入化学处理剂和加重剂配成的，含水量在3％以下。其主要特点是对油层损害小，抗可溶性盐侵污的能力强。
2、油包水乳化钻井液：
以柴油作连续相，以水作分散相，呈小液滴状分散在水中（水的体积分数可达60％），以有机膨润土（或称亲油膨润土）和氧化沥青作稳定剂，再加入其它处理剂、加重剂配制而成。其主要特点是热稳定性高，有较好的防塌效果，对油气层损害小，常用于高温
井段，钻易塌地层和低压油气层。
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专业打井公司讲述打井的方式有两种
传统的打井方式很多，不过目前流行的打井方式主要有两种：内吸性和外压性，都是循环用水。主要区别在于，内吸型是在把泥土用钻头打碎之后，和着水用压井机从管道中抽出，主要用于深度小于100m直径小于15cm的农田和家用丼眼。优点是用水量少，体
型小携带方便，操作简单（单人即可），价格便宜。缺点是由于吸力限制无法用于大直径和深度超百米的，而外压型是把泥沙打碎之后，用泵抽出开的水顺着管道进入，和着泥沙一起从管道外顶出来。优点真对大井眼（直径可达几十公分）和百米以上深井眼。
缺点主要是用水量大，操作不便，体型大携带不方便。
打井机的基本参数
打井机的基本参数！都知道吗？都知道吗？
小型打井机的基本参数指的是反映小型打井机基本工作性能的技术指标，也称为特性参数。如名义钻井深度、钻柱重量、勾载等，基本参数是设计、制造、选择、使用、维修和改造小型打井机的主要技术依据。
小型打井机的基本参数按系统分类主要由主参数、起升系统参数、旋转系统参数、循环系统参数、驱动系统参数等构成。
一、主参数
在基本参数中，选定一个最主要的参数作为主参数。主参数应具备一下特征：最能直接地反映小型打井机的钻井能力和主要性能；对其他参数具有影响和决定作用；可用来标定小型钻井机型号，并作为设计、选用小型打井机的主要技术依据。
我国小型打井机标准采用名义钻井深度L作为主参数。因为小型打井机的钻井深度影响和决定着其他参数的大小。
1）名义钻井深度L,名义钻井深度L是小型打井机在标准规定的钻井绳树下，使用127MM钻杆柱可钻达的井深。
2）名义钻井范围。是小型打井机可经济利用的最小钻井深度L与钻井深度L之间的范围。名义钻井深度范围下限L与前一级的L有重叠，其上限即该级小型打井机的名义钻井深度
二、起升系统参数
1)构载Q，是打井机在标准规定的绳数下，下套管或者惊醒解卡等特殊作业时，大钩上不允许超过的载荷。Q决定了小型打井机下套管和处理事故的能力，是核算起升系统零部件静强度及计算转盘、水龙头主轴承静载荷的主要技术依据
2）钻柱质量
3）起升系统钻井绳数Z和绳数Z
另外起升系统参数还包括：轿车各挡起升速度、轿车挡数、绞车快绳拉力、钢丝绳直径等
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一、准备工作
(1)定位井。依据地质或生产的需求断定井底方位，作出规划。
(2)修公路。为了将各种设备与物质运入井违犯，需求修公路。因为钻井设备是重型物资，公路应确保能通行重型车辆。
(3)平井场。在井口邻近平整出一块方地供施工运用。井场面积随钻机而异，形状大致为长方形，大型钻机占地约120m，宽90m；中型钻机占地约长100m，宽60m。钻机占地巨细可量体裁衣。
(4)找根底。为了确保设备在钻井进程中不会下陷或倾斜，要打根底(中称为打基礅)。小型的根底可用方木或预制件，大型的根底在现场用混凝土灌溉。
二、钻进
广义的钻进指从开钻到完钻一段地层或完钻一口井的进程。旋转钻井法的钻进大致可分为以下几道工序。
(1)钻进。
用钻头直接破碎岩石。钻进时用满足的压力将钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃到岩石中。钻头上连接着钻柱，用钻柱股动钻头旋转以破碎岩石，井就会逐步加深。
钻柱把地上上的动力传给钻头，所以，钻柱从地上一向延伸到井底。跟着井的加深，不断添加钻杆，钻柱逐渐增加，其分量也逐渐加大，以至于超越所需的钻压。过大的钻压将会导致钻头、钻杆和设备的损坏，有必要将大于所需钻压的那一有些钻杆的分量
吊悬起来，使之不作用在钻头上。钻进中，由司钻适时地控制加到钻头上的压力，有效地均匀钻进。
(2)循环。
井底岩石被钻头破碎后形成小的碎块，称为钻屑(也常称为砂)。钻屑积多了会影响钻头钻凿新的井底，导致机械钻速下降。所以有必要及时地将钻屑从井底清除去，并携带到地上。
将钻屑冲离井底，钻屑随钻井液一起进入井壁与钻柱之间的环形空间，向地上返升，一向到地上。钻屑在地上上从钻井液中分离出来并被清除去称为除砂。清除了钻屑的钻井液再被泵入井中重复循环运用。在钻井时，洗井和破碎岩石一起进行。为了确保钻
井液不间断地循环，需求用钻井泵接连泵入。
(3)接单根。
在钻进进程中，跟着井的不断加深，钻柱也要及时接长，接一根钻杆就叫接单根。
(4)起下钻。
为替换磨损的钻头，有必要将悉数钻柱从井中取出，换上新的钻头今后再从头下到井中持续工作，这叫起下钻。为进步功率，起下钻时不是以单根钻杆进行接卸，而是三根钻杆为一个接卸单位，称为立根(或立柱)。
每根钻杆长8-10m，立根的长度一般为26-30m。为了合作这么长的立根，井架高度一般为40m摆布。
三、固井
固井是钻井工程中的一道主要工序，其根本意图可概括为两点：加固井壁(避免浅处井壁崩塌)和隔离钻开的油、气、水层(避免挖掘时层间的彼此干扰)。固井的办法，是将称之为套管的无缝钢管下入井中，并在井眼和套管之间灌注水泥浆以固定套管，关闭套
管与井壁之间的环形空间，离隔某些地层。这即是下套管、注水泥工作。一口井从开端到完成，常需下入多层套管并注水泥，即需进行数次固井工作。
有的区域井虽较深，但地层条件较好，能够省去技术套管，只下表层套管和油层套管；有的区域井并不太深，假如浅部地层条件答应，深部油气水层的压力不高，还能够省去表层套管，则在全井中，只要一层油层套管。总归，固井要依据实际地质情况来断
定，既要确保钻井安全和井身质量，又要尽也许地节省套管和水泥，以下降钻井本钱，进步经济效益。
一般注入水泥浆后应候凝约两天，用井温或声波幅度等测井办法检查固井质量——套管外水泥返高、水泥胶结与封固情况等，契合规划要求者为固井质量合格。
四、别的工作
在钻井进程中，还要进行岩屑录井、地球物理测井以及地层测验等工作。
一口井一旦开钻，假如没有特殊情况，就要按照施工规划正常施工，钻达规划深度即可交井。可是，探井有也许依据地下呈现的新情况，或提早完钻，或持续加深。
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