任丘德利泥浆资料

（一）井漏问题

一、井漏对钻井工作的危害及对堵漏工作的要求

井漏是钻井施工中主要复杂问题之一，致使钻井工期的增长和成本的增加。处理不当，还可能引起其它复杂情况，导致卡钻和打捞作业，甚至使井报废。

成功地钻进漏失地层的首先因素是钻前制 定计 划和准备工作，例如，储备足够的堵漏材料（钠土、纤维素、纯碱、锯末、高 粘堵漏剂、膨胀堵漏王等等），再如，一开钻至多深，土层 管 下 多少，怎样固井，等等，都要设计周全。

其次，是合理控制泥浆性能和起下钻速度，避免压 裂地层造成井漏，一旦发生井漏，应准确判断漏失层位，漏失性质及漏失量。

最后，就是确定堵漏方案，实施堵漏方案，以最快的速度最低的成本堵住井漏且不留后遗症。

二、井漏的原因及堵漏原理

泥浆在漏失通道受到四个力的作用，即泥浆 柱静压力Pw、泥浆流动时对井壁的侧压力Pa、地层孔隙中水的压力Po、漏失通道对泥浆流动的阻力PL，如下图

井漏的前提是井壁有漏失通道且漏失通道相互贯通，其次是钻井压力（ Pw ＋ Pa ） 大于地层系统压力（Po ＋ PL），即△P＝（ Pw ＋ Pa ）－（Po ＋ PL）＞0。

静压力Pw、侧压力Pa、流动阻力PL是变化的可以调整的，唯独地层压力Po是固定不变的。

例如，使用低比重，流动性好的泥浆，就是为了减少静液柱压力Pw和侧压力Pa，以防漏失；增加泥浆粘度，就是增加漏失通道对泥浆流动的阻力PL。

再如，泥浆静止时不漏，可循环时漏，就是因为钻进循环时增加了一侧压力Pa，使△P＞0，而发生井漏。

堵漏原理：1、用泥浆隔离或封闭漏失通道；2、减少漏失通道的断面尺寸；3、降低钻井-地层系统中的压差；4、调整泥浆的流变性能。

三、漏失种类

1、黄土层浅部。黄土层上部几米处至几十米处，属大裂隙或大洞穴漏失，一旦发生漏失就是全漏。

2、黄土层下部碎石层。黄土层底部与基岩接触带10-30米厚的松散碎石层，属孔隙、裂隙相互穿插共存的混合地层，漏失量自大漏到全漏。

3、洛河组上部。华池组底部洛河组上部存在大裂隙，漏失量10-50m3/h，甚至全漏。

4、砂体渗漏。砂体普遍存在孔隙性渗漏，漏失量2-20m3/h。

5、套管外漏失。套管外水泥脱落，漏失通道重新打通发生二次井漏或套管脱节、被磨穿发生井漏，这种漏大多是失返性漏失。

6、溶洞性漏失。正常钻进时，方钻杆突然下降几米，接着就不返浆。

7、垂直大裂隙漏失。这是目前最难堵住的一种漏失。

8、煤层也易发生漏失。

四、判断井漏的方法

一旦发生井漏，应迅速而准确的收集以下参数：

1、井深，漏失层厚度。

2、漏失量：小时漏失量及漏失总量。

3、井漏时间。

4、漏失性质：是孔隙漏失、裂隙漏失或是洞穴漏失。

5、井内动水位和静水位。

6、钻速，在大裂隙中钻速会突然加快。

7、岩屑大小，岩屑颗粒大小反映漏失通道尺寸大小，漏失通道的尺寸大于岩屑的尺寸时，泥浆中就不会含有岩屑。

通过对以上参数分析研究，确定堵漏的最佳方案，包括堵漏材料和堵漏工艺。

五、井漏的预防

一开井漏的预防

1、井架要对中、转盘要对正，以免井斜，土层管被磨出孔洞，出现井 漏。

2、开钻前配好基浆。

3、最好钻穿黄土层30米，套管下到完整硬石上。

4、用水泥固牢土层管，洗井 拌浆 送浆 加替浆水 蹩压 待凝固，每一个环节都要按规范进行，否则，都将使固井失败。

5、不要用水泥固井口，一来水泥根本就固不住井口，二来还会阻碍岩屑在土层管外环空间沉淀。

二开井漏的预防

1、使用低比重泥浆。泥浆比重低，静液柱压力小，井漏的程度就低。

2、泥浆应有良好的流动性，使循环状态的泥浆对井壁的侧压力减少到最低值。

3、泥浆对岩粉的絮凝沉淀性要强，能迅速堵塞岩石的自然空隙。

4、泥浆防塌排粉效果好，以免沉砂埋钻时开泵蹩漏地层。

5、控制下钻速度，避免压裂漏失层。

6、开泵要慢，并采用小泵量在低压下循环，待正常后再逐渐恢复正常泵量。

六、黄土层浅部漏失的2种堵漏办法

1、用瞬间固化剂封堵。

发现井口不返浆，再强行钻进一米，接着起钻，准备堵漏。

材料：1m3清水，1吨瞬间固化剂，二者比例为1：1。

工具：3个半截机油桶（50升），3根木棍。

分成三个班，每班4个人，一个人往桶里加水40公斤，一个人往桶里加固化剂40公斤，一个负责快速搅拌（1—2分钟），一个人负责往井里倒，全部时间控制在10分钟以内。30分钟后就可以下钻正常钻进。

瞬间固化剂封堵后不易发生二次漏失，可继续用清水钻进，不影响钻速。

2、用黄土、锯末、高粘堵漏剂堵漏

将1吨黄土，0.5吨锯末和0.1吨高粘堵漏剂拌匀后用铣子加到井内（不可太猛，以免架桥），井外配5m3高粘度泥浆即5m3清水加2代高粘堵漏剂，下钻用小泵量钻进，很快就能堵住。注意：为避免再次发生漏失，最好把排污泵放在泥浆池里，开泵，让井内返出的黄土、锯末不沉淀，继续参与循环。

提示：穿过漏层若干米后，原漏层再次发生漏失的处理办法 ：在漏层下1米处架桥，加1—2吨瞬间固化剂即可快速堵住。

七、土层下碎石层漏失的三种堵漏办法

1、用瞬间固化剂堵漏

井漏起钻后测水位，确认井底无水，就用瞬间固化剂堵漏。

2、用锯末、高粘堵漏剂堵漏

如果井内水位小于50米，就用此法堵漏。在泥浆池里加10m3清水加500公斤锯末，用排污泵冲均匀后快速加入4—6袋高粘堵漏剂，完毕全抽入井内，接着再加5—10m3清水，将堵漏剂尽可能多地进入漏层。1小时后就可下钻钻进。

3、用膨润土、纤维素、锯末、高粘堵漏剂堵漏

用膨润土和纤维素配10—15m3比重为1.1，粘度为100s的原浆，再快速加入400—600公斤锯末，4—8袋高拈堵漏剂，冲均匀后全抽入井内，接着再加5—10m3清水增压，将堵漏剂全进入漏层。1小时后就可下钻钻进。

提示：对于特大裂隙漏失，就带漏钻进，堵漏成本高而耽误时间，但下完套管后必须用水泥把套管封死。

八、砂体渗漏的堵漏办法

1、渗漏量小于6m3/h，加1—2袋高粘堵漏剂就能堵住。

2、渗漏量大于6m3/h，加3—4袋高粘堵漏剂和30—40袋锯末就能堵住。

3、渗漏量大于10m3/h，在加5—8袋高粘堵漏剂和50—60袋锯末的同时，再将泥浆池的岩屑全冲起来一起参与堵漏，效果也十分好。

九、华池组与洛河组接触带大漏的堵漏办法

第一步、用排污泵把泥浆池岩屑冲起来后抽入井内。

第二步、在泥浆池里加50m3清水，加7.5T膨润土（15%）、200公斤纤维素和7袋纯碱、7袋烧碱，水化8—12小时。

第三步、土粉水化好后，就开始下钻到井底并合上方钻杆。

第四步、用最快的速度把100袋锯末和8袋高粘堵漏剂加到原浆中冲均匀，接着就开泵用泵量边循环边钻进。

第五步、返浆正常后，再钻进20米，确认漏层堵住后，慢慢地加清水，将比重和粘度降下来，恢复正常钻进。

十、灾难性井漏的堵漏办法

1、用瞬间固化剂堵漏

如果井底没有水，那用瞬间固化剂堵漏是最好不过的了，只是用量需要10吨以上。

2、用膨胀堵漏王堵漏

配30m3原浆，要求比重1.12、粘度80s，失水量15ml/30min。

不下钻杆，将膨胀堵漏王和高粘堵漏剂2：1比例拌合30袋，再装上袋，搬到井口待用。

用排污泵向井内抽原浆，同时向井内均匀倒上述混合料，比例是1m3原浆加2袋混合料，都加完后静止8小时，然后就可正常钻进。

十一、二次井漏的补救措施

用膨胀塞子探准套管漏失位置后根据情况确定堵漏方法。

1、套管磨穿或脱扣位置在30m以上，采用人工挖或打侧眼的办法，找到该位置，随后用固水泥或加瞬间固化剂的办法进行堵漏。

2、套管磨穿或脱扣位置在30m以下套管鞋以上，首先在该位置下1米处架桥，然后选用瞬间固化剂或膨胀堵漏王进行堵漏。

3、套管鞋漏，同样是在其1米处架桥，然后用水泥进行堵漏。

（二）井塌问题

一、直罗组井壁坍塌的原因

1、直罗组岩石软，胶结性差，被钻穿后，裸露在井壁的岩石失去原来力的平衡而掉入井内。

2、直罗组泥页岩吸附井内水份，使粘土矿物晶格增大，自身结构强度下降，而发生分散或剥落于井内。

3、起钻速度太快，引起的抽吸压力的破坏。

4、起钻后未及时回灌，造成静液柱压力降低。

5、因故停钻，井壁长时间在泥浆中浸泡。

6、长时间在直罗段冲井。

7、在直罗段定向、反复纠斜。

8、弯曲钻杆对井壁的碰撞或敲打。

9、泥浆性能，如比重、漏斗粘度、失水量、矿化度和滤液粘度，不能维护井壁稳定。

二、如何判断井壁已坍塌？

1、返出岩屑尺寸增大，数量增多且混杂。

2、卸掉方钻杆后，钻杆内喷浆严重。

3、泵压增高且不稳定，严重时会出现蹩泵现象，甚至蹩漏地层。

4、扭矩增大，蹩钻严重，停钻后转盘打倒车。

5、上钻遇阻，下钻遇阻。需要反复划眼，严重时会发生卡钻或无法划到井底。

6、井径扩大，出现糖葫芦井眼，携屑困难，测井遇阻。

7、形成台肩，斜度大时会钻出新井眼，测井仪器碰到台肩上，无法再测下去。

三、如何预防井壁坍塌？

1、搞清楚易塌地层不稳定机理与严重程度以及易塌层厚度，这是选择钻井液类型和配方的根本依据。

2、对钻井设备的性能，钻杆钻铤的质量，井队整体技术水平，定向技术以及油料和水的供应等都必须了解透彻，这也是配制钻井液不得不考虑的因素。

3、进入易塌层前10米配制好钻井液，坚持“一低二高二适当”的原理，将钻井液性能控制在以下范围内：a、比重1.04-1.06；b、漏斗粘度20-25秒；c、失水量5-8ml/30min；d、滤液粘度20-22秒；e、矿化度1-1.5%。低的失水是为了减少页岩的表面水化力，高的矿化度是为了平衡页岩与钻井液之间含盐量差异，减少页岩渗透水化力，二者都是为了减少水敏性页岩的水化膨胀剥蚀。高的滤液粘度是为了减少进入泥页岩的水量和增大水在泥页岩中的渗流阻力，使钻井液内水份不能进入很远。陕北地层是负压地层，没必要用高比重钻井液，保持 适当的 比 重1.04至1.06就很好。适当的粘 度，是因为过小了钻井液对井壁冲蚀力大，携带钻屑不利，过大了又会使泵压升高，排量减少，钻速下降，裸眼时间加长，压力激动增大，同样不利于防塌。

4、钻井液应保持良好的流动性能，减少对井壁的冲刷。

5、在易塌井段起下钻要缓慢，并坚持提钻回灌制度，避免抽吸压力和激动压力对井壁的破坏。

6、长时间停钻必须在易塌层下部架桥并注封闭浆，以避免易塌层出现严重垮塌。

7、完钻后配上完井液和封闭浆液，以保证测井顺利。

8、进入直罗组前，使用优质新钻头，尽可能提高钻速，缩短钻井时间。

9、延安组和延长组有长段砂岩，渗透性特强，应提前做好防漏工作，以免漏失严重时加清水，而破坏钻井液性能。

10、地面浆量应保持在60m3以上，使岩屑在地面有足够的沉淀时间，只有岩屑沉淀好，钻井液性能才能维持稳定，井壁才能维持稳定。

四、井壁已垮塌该如何处理钻井液？

钻井液配制不合理或因设备、供水等原因造成长时间停钻均会使易塌地层出现严重垮塌，垮塌岩块滑落到规则井眼架桥，掉块越堆越高，易塌层4/5井眼被坍塌物填满。下钻遇阻，划眼、反复划眼也加不了钻杆，强行加杆又会发生埋钻，处理埋钻事故又会发生事故加事故，甚至使井报废。因此，一旦发生井壁严重垮塌，首先要做的事就是重新调理钻井液，使其具有两大突出性能：治塌性能和携带大的岩块性能。

材料：膨润土（造浆率≥12m3/T)，纯碱，高粘防塌剂，硅酸钾，纤维素，磺化褐煤树脂，广谱护壁剂Ⅱ型。

泥浆性能要达到：比重1.15，漏斗粘度60秒，失水量5mL/30min，泥饼≤0.5mm。

配制方法：

举例说明。某井队钻至1200米时因钻机故障停钻27天，当时泥浆比重为1.07，漏斗粘度22秒，失水量8mL/30min。下钻到820米时遇阻，划眼6次也加不了钻杆，估计井内直罗组就有坍塌物60m。原浆已不能达到治塌携粉之功效，重新调配泥浆已迫不得已。

经计算井内有泥浆37m3，地面用小循环有泥浆23m3，共计60m3。需膨润土4吨，纯碱4袋，高粘防塌剂300公斤，纤维素（1300厘泊）200公斤，硅酸钾600公斤，广谱护壁剂Ⅱ型300公斤，采用边循环边加料的办法依次将上述浆材用漏斗冲枪加到泥浆中，加完后再循环4个小时就可以开始划眼了。

划眼加杆时特别谨慎，因治理井塌需要8-12个小时，加上直罗段已形成大肚子，头几根划眼都是反复4-6次，将井壁稳定住，将井内掉块全部携带井外，卸掉方钻杆后钻杆内不喷浆，才开始加杆。经过36小时划眼，井深已940米，下部井眼是畅通的，但为了安全，井队决定每下一立柱钻杆，开泵循环1个小时。经过26小时划眼到井底。

正常钻进后，准备使用大循环。在大泥浆池里放15m3清水，按硅酸钾1%，高粘防塌剂0.5%，磺化褐煤树脂1%，广谱护壁剂Ⅱ型1%加量依次将150公斤硅酸钾，75公斤高粘防塌剂，150公斤磺化褐煤树脂，150公斤广谱护壁剂Ⅱ型加到15m3清水里，然后改大循环，经过3个小时的充分循环，新浆、旧浆已拌和均匀，此时泥浆比重1.10，漏斗粘度37秒，失水量4.5mL/30min。随后就用广谱护壁剂Ⅱ型一种材料到完钻。其间，井壁稳定，未发现掉块坍塌，携屑正常，起下钻畅通，就是一点不尽人意，钻速成倍下降。

五、怎样配完井液、注封闭浆？

配完井液的目的是完钻后将井内岩屑和掉块全部携带出地面，注封闭浆的目的是将易塌地层封隔起来不再坍塌，二者都是为了测井时井内不遇阻，一下子测到井底。

配完井液和封闭浆很简单，就是增加泥浆的比重和粘度。举个实例。

A井队完钻时井深2100米，易塌层在1040米至1130米，当时泥浆比重1.07，漏斗粘度24秒，有2个沉淀池，最后一个沉淀池有10m3泥浆，计划将泥浆比重提到1.15，漏斗粘度60秒，因此，就在10m3原浆中加800公斤膨润土，100公斤高粘防塌剂和5公斤高粘堵漏剂。配制完后就将其送到井内，注意要边转边循环，待10m3完井液全都返出井口后，就可以起钻了。

起钻到1150米时，开始配封闭浆。

用已配完井液5m3，加250公斤膨润土，50公斤高粘防塌剂和3公斤高粘堵漏剂，泥浆性能调至比重1.20，漏斗粘度100秒，随后将其送到井内。完毕就起钻。

六、钻穿易塌层直罗组后因天气原因需停钻10多天，该如何处理泥浆呢？

架桥和注超级防塌泥浆。

钻穿易塌层直罗组需停钻10多天，直罗组肯定会出现严重垮塌，给下一步钻井工作造成极大困难，因此，如何维持直罗组稳定就成了停钻后的当务之急。

架桥的方法很多，如用木塞、海带、草袋等，但用膨胀塞子架桥最为牢固且简单无后遗症。用钻头将膨胀塞子送到直罗组下10米处就行了，然后将10m3超级防塌剂送到井内，再送1m3原浆后就起钻，此法能保证直罗组20天不出现坍塌。

超级防塌泥浆的配制方法：10m3清水，2吨膨润土，2袋纯碱，4袋高粘纤维素，4袋磺化褐煤树脂，8袋硅酸钾，1袋高粘堵漏剂，2袋高粘防塌剂。整个配制过程需要3个小时，其性能为比重1.25、漏斗粘度150秒、失水量2mL/30min、矿化度2%、滤液粘度110秒。

七、工程上如何配合泥浆做好防塌治塌工作

泥浆工作需要工程上方方面面的配合，才能取得理想的钻井效益。

进入直罗组或富县组易塌地层前：

1对钻机、泥浆泵、柴油机、空压机等做一次全面检修，以保证完钻前不发生故障，万万不可凑合，因机故诱发井内事故。

2对钻杆、钻铤、变径、接头逐个检查，以防有孔洞漏水或脱扣、折断，造成井内复杂化。

3储备足够的水、油、配件等，确保中途不停钻。

4完成定向，纠斜工作。

5将泥浆池内岩屑全清理干净。

6调试好泥浆仪器。

7试试搅拌机和漏斗冲枪是否正常。

8用优质新钻头。

在钻进过程中要严格按钻井规范操作，避免人为因素造成井内事故。

9钻井参数（钻压、转速、泵压、泵量）的确定都要做到恰到好处。

10在易塌地层起下钻要缓慢动作，减少激动压力对井壁的破坏。

11起钻时要及时回灌，保持泥浆对井壁的压力不变。

12卸掉方钻杆后，若钻杆内喷浆，那就说明井内岩屑多，下一杆要延长冲井时间。

13不要在易塌层长时间冲井。

14勤掏岩屑，减少岩屑造浆机会，维护泥浆性能稳定。

15注封闭浆时，一定要算准钻头所在位置，以免封闭浆封不住易塌层。

八、治塌泥浆流动性差岩屑又不易沉淀怎么办？

井壁已严重垮塌而配制的治塌泥浆往往比重、固相含量、粘度都很大，这对治理垮塌和携带掉块是必要的，但当井壁维护住稳定，钻头已划眼到井底后，该种泥浆就不适应正常钻进了。岩屑不沉淀流动性差，极易发生粘附卡钻。

处理程序是：先稀释降低粘度，再加无机和有机絮凝剂沉淀岩屑，慢慢地将 比重 降至1.10，漏斗粘度 降至35秒，然 后就是 维护 泥浆 性能稳定。

实例。某井队治理垮塌泥浆性能为：比重1.17，固相含量15%，漏斗粘度70秒。划眼到井底后加磺化褐煤树脂0.6T，将粘度降至40秒，再加0.5T硅酸钾、0.2T絮凝剂，循环8个小时后比重降到1.11，恢复正常水平后就加广谱护壁剂Ⅱ型一种材料。完钻时比重1.12，粘度38秒。

九、配防塌泥浆为什么不要加烧碱？

好多井队在进入易塌层前配制防塌泥浆时习惯于加烧碱，以增加pH值，提高粘土矿物的分散度和造浆率，但却忽视了pH值的增加对井壁的破坏。

加烧碱提高OH－含量，会加剧井壁粘土颗粒的水化作用，使晶格间距增大，发生膨胀分散以至剥落掉块，这与出发点背道而驰。pH值越大，井壁不稳定性就越严重。

做个小实验。将三个直径为4厘米的膨润土球分别放入pH值分别为7、8、9三个水杯里，观察发现，在pH值为9的水杯里的土球19个小时就开始散落，在pH值为8的水杯里的土球41个小时才开始散落，而在pH值为7的水杯里的土球72小时还是完整的。

因此，为了保持井壁稳定，对于液敏性坍塌地层，在配制泥浆中尽量不要加烧碱。如必须调整泥浆的pH值，可加适量KOH。

十、广谱护壁剂Ⅱ型防塌机理

广谱护壁剂Ⅱ型卓越的防塌性能被越来越多的井队认同，喝彩。其独特的与陕北地层相适应的复合配方更令钻井界称奇叫绝。

1、阳离子聚合物带有大量正电荷，靠静电作用，吸附在井壁岩石上，中和岩石表面的负电荷，抑制岩石水化分散能力比阴离子聚合物更强，可更好地保持井壁稳定。

2、泥饼薄而致密，渗透率低。

3、泥浆滤液粘度大（33-35秒），失水量小，失去的水也不能进入很远。

4、pH值为7，不会引起页岩地层水化。

5、矿化度6（g/L)，接近直罗组和富县组岩石中水的矿化度，泥浆中的水不能向井壁泥页岩渗透水化。

6、无机物和有机物复合作用极大抑制了岩屑 的水化分散，使其在地面得以全沉淀，在维护井壁稳定的同时，泥浆性能也得以稳定。

7、不溶物能封堵泥页岩层理裂隙，阻止水的进入。

8、硅酸钾中sio32－遇岩层水中Ca2＋、Mg2＋生成沉淀物Casio3和

Mgsio3，封堵岩石孔隙。

9、硅酸钾中的k＋和铵盐中的NH4＋被井壁粘土吸附后，由于水化能低，会促使晶层间脱水，使晶层受到压缩，形成紧密的构造，从而能够有效地抑制粘土水化。而且，k＋和NH4＋进入氧化 硅层氧离子形 成 的空穴内，能完成蒙脱石向伊利石的相变，起到护壁防塌的作用。

（三）缩径问题

一、缩径和坍塌皆因泥页岩水化但防治办法却载然不同，为什么？

    缩径地层含粘土矿物主要是蒙脱石且胶结性很好，吸水晶格增大膨胀后连结力仍然很强，导致井径缩小，上下钻遇阻。而坍塌地层含粘土矿物主要是伊利石且胶结性差，吸水晶格增大后失去连结力而发生剥落、掉块，出现超径。因此，二者防治办法会载然不同。

    预防缩径需要较低的比重和粘度，不控制失水量，重要的是矿化度，高的K^＋、NH4^＋含量才是预防缩径的根本所在。让井壁表层充分水化膨胀而较深层不水化，二层之间失去连结力，最终表层岩石剥落而恢复原来径井。一旦发生缩径，就采用划眼或上下串动办法处理，不用处理钻井液本身。

    预防坍塌需要低的失水量，适当的比重和粘度、高的矿化度和滤液粘度。井壁一旦发生坍塌，第一要做的事就是调整钻井液性能，如增加比重和粘度，降低失水量等。

二、砂岩本身不水化膨胀，可为什么砂岩井段还发生缩径？

    砂岩不含粘土矿物，不存在水化膨胀，也就不存在缩径了。

    但砂 岩 含有孔隙，具 有渗透性，钻井液内的岩屑 被吸 附在砂岩井壁上。如果钻井液内固相含量超过5%，失水 量大于10mL/30min，井壁上的泥饼厚度就会大于3毫米，井径就会缩小到小于钻头外径，上下 钻就会遇阻。

    因此，在长段砂岩钻进，钻井液比重不要超过1.10，固相含量不要超过10%，如此，砂岩就不会出现假缩径。

三、为什么好多缩径卡钻发生在油层段？

    油层段砂岩中夹的泥页岩含有较高的蒙脱石粘土矿物，吸水膨胀率是自身的1.5-3倍，且连接力很强，不易脱落，极易发生卡钻事故。

    再一方面就是油层段砂岩渗透性特强，在几分钟内就能形成很厚的泥饼，使井径缩小。

    因此，进入 油 层 段 时一定要 将钻井液比重、固相含量、失水量降下来，将k^＋、NH4^＋含量 提 高，尽可能 减少泥页岩吸水深度和膨胀率，减少砂岩泥饼厚度。

四、为什么在缩径严重井段要每钻进20分钟划一次眼？

    由于液敏性泥页岩所含蒙脱石粘土矿物多少不一样，因此，缩径的程度和快 慢也不一样。当 蒙脱石在岩层中含量≥70%时，井壁在20分钟内就会膨胀2-3毫米，井径缩小到小于钻头所形成的井径，上钻就会遇阻。

    所以，在缩径严重井段要每钻进20分钟提钻划眼，在膨胀引起的缩径还未小于钻头外径时，就提钻划眼消灭掉已缩小的井径，恢复钻头原已形成的井径。这一处理井壁膨胀措施可避免缩径卡钻及其诱发的许多井内事故。

五、起下钻遇阻，是缩径还是掉块，该怎样判断？

    起下钻遇阻，应及时判断出缩径还是掉块，及时做出处理，否则，会引起埋钻事故。例如，上钻遇阻是由于井壁掉块引起，如果未及时开泵循环并调整泥浆比重和粘度，仍采用象处理缩径一样的办法上下串动，那就很快发生掉块埋钻事故。

    起钻遇阻，如果是掉块造成的，那它遇阻的位置就不固定，而是每上下串动一次，遇阻位置下降一小段，当合上方钻杆，开泵循环时，上钻就畅通无阻。如果是缩径造成的，那它遇阻的位置就是固定的，每上下串动一次，上升一小段，当同样开泵循环时，遇阻位置不变。

    下钻遇阻，如果是缩径造成的，那开泵划眼，遇卡的井段是断断续续的，返出井口的钻井液无大的岩屑和掉块，加杆能下到已划眼的位置甚至更深一些。如果是掉块造成的，那开泵循环后，泵压会略有上升，井口有大的岩屑和掉块的，划眼后加杆下不到已划眼的位置，无法加杆，卸掉方钻杆后，钻杆内喷浆。

    判断出遇阻原因后，要很快拿出解决方案。对于缩径遇阻，就不用处理钻井液，只需上下串动，划眼即可。对于掉块遇阻，就需 要开泵循环，在钻井液循环的过程中，加防塌剂、钠土、硅酸钾等材料，快速提高钻井液比重和粘度，稳定住井壁不再坍塌掉块并且将已落于井内的岩块携带出井外。

六、为什么说80%井队在防缩径问题上陷于误区

    预防液敏性页岩水化膨胀，需要降低钻井液失水量，减少井内水份进入井 壁 岩石 的数量，井 壁水化膨 胀自然也就少了，我们的老师是这样说的，教 科书也是这 样 写的。为了降失水，我们用了降失水剂（如CMC、PAC、K-PAM）、优质钠土，将 钻井液性 能 调 配 得 称 心如意，结果怎样呢？低的失水，钻井液的粘度必定较高，对井壁的 粘附性一定很强，对岩屑的吸 附和悬浮能力也一定很强，如此岩屑在地面的沉淀性肯定很差，岩屑参与造浆，钻井液比重和固 相含量越来越高，井壁泥饼越来越厚，井径越来越小，这样一来，起钻 遇阻也就自然而然了。为什么？是老师说错了吗？教科书写错了吗？都 没有错！这是陕北独特的地层造成的，陕北地层是负压地层，砂岩占65%，具 有极强的渗透性，泥岩层理发育，钻井液内的固 相极易在压 差作用下被吸附 在井壁上，砂岩段出现“假缩径”。泥岩膨胀（失水量不可能降为零）加泥饼，再 加上钻头泥包，这就是起下钻困难的根原所在。

    因 此，为了防治缩径，最好使用钾基、铵基阳离子无固相钻井液，使砂 岩 段无泥饼，膨 胀的泥 岩 脱落，钻头干干净净，起下钻也就畅通无阻了。

七、广谱护壁剂Ⅰ型防治井壁缩径机理剖析

    广谱护壁剂之所以能成为陕北王牌产品，根本原因就在于它神奇的疗效。安塞县的郝家坪，子长县的寺湾、安定、李家岔，这些都是陕北缩径最为严重的矿区，因为缩径，起钻遇阻，在某一位置要上下串动几天，起钻需要十天半个月，一旦拉死卡钻，那不知道需要处理多少天，因为缩径卡钻而使全井报废的实在太多。一口井一个月能完钻，那都是高水平。

    自从2000年井 队 用上广 谱 护 壁剂Ⅰ型后，原来 缩 径的井段不缩径了，起下钻畅通无阻，更不用说卡钻了，整得吊锤下岗了，反扣钻 杆睡大觉。井内安全了，钻速成倍增加，现在一个月完成2口井都是慢的。

    广谱护壁剂是科技创新的结晶，其作用机理与众不同。

    广谱护壁剂中的K^＋、NH4^＋、Na^＋及阳离子 聚合物 被 井壁水敏性泥页岩吸附后，井 壁表 层 与 较 深 层产生脱离，表层（厚3-4毫米）脱落于井内，较深层被加固，不 膨胀不剥落，保 持 钻 头 原已形成的井径。而不是象普 通 钻井 液一样，在井 壁 上形成泥饼，靠泥饼减少进入井壁岩石的水份。由 于失水量只能减少，而不能完全减到零，井壁必然还要膨胀，而膨胀的岩石又被泥 饼紧紧包裹起来，反而增加了膨胀的厚度，使井径缩小，起下钻遇阻。再一个就是广谱护壁剂配出来的 钻井液是无固相钻井液，在砂岩井段不形成泥饼，也就无所谓假缩径了。

（四）岩屑问题

一、岩屑为什么会造浆？

    岩屑造浆有两个原因：岩屑自身的矿物组成和钻井液的性能。

    陕北地层是沉淀地层，岩石除了 砂 岩就是泥岩。砂岩有石英砂岩和长石砂岩，它们是不造浆的。参与造浆的是泥岩。

    泥岩含有不同的粘土矿物，如 蒙脱石、伊利石、绿泥石和高岭石，是其造浆的根本原因。含有 蒙脱石的泥岩被钻头破碎成岩屑后吸收钻井液的水份，形成水化膜，使 晶格间距增大，最后膨胀分散在钻井液中，形成胶体 —悬浮体混合体系。蒙脱石含量越高，岩屑造浆就越严重。

    另一个原 因就是钻井液对岩屑不具有絮凝性和包被性，不能抑制岩屑水化分散，反而加剧岩屑分散促使岩屑造浆。

二、岩屑造浆有何利弊？

    任何事物都有两面性，岩 屑造浆也一样，有其利也有其弊，用其利弃其弊，这才是原则。

岩屑造浆给钻井带来的弊端有：

    1降低钻进速度。岩 屑造浆每增加1%，钻速下降10%。如比重为1.01时钻速为12m/h，比重升到1.11时，钻速则下降到6m/h。

    2造成粘附卡钻。岩 屑在井壁上形 成 很厚的泥饼，在压差作用下，使钻铤钻杆与泥饼紧紧粘附在一起发生粘卡事故。

    3造 成 钻 头泥包卡钻。由于井壁上泥饼厚，起钻过程中，钻头要刮掉泥饼，同时，一部 分泥饼也将牢固地吸结在钻头外部，使钻头外径越来越大，当钻头外径大于井径时，起钻就遇阻，就易发生钻头泥包卡钻。

    4造 成 缩径卡钻。岩屑 在砂岩上形成的泥饼使井径缩小，起钻遇阻，拉力大时易发生卡钻。

    5降低钻头寿命。由 于钻头需要反复研 磨 井底泥饼，大大地降低了钻头的使用寿命。

    6造成埋钻事故。加杆或起 钻 过程中，岩屑下沉填满钻具外环空间，发生埋钻事故。

    7使泵压升高泵量减少。

    8使钻机扭矩增大，柴油机负荷增大。

    9岩屑造浆到一定程度时要排浆，势必污染井场周边环境。

    10污染油层。

    在易塌地层钻进，岩屑适度造浆，对防治井壁坍塌有积极作用。

三、岩屑沉淀速度跟哪些因素有关系？

岩屑沉淀速度用公式表示为 μ＝ • • g 、

式中μ 岩屑沉淀速度（cm/s)； r 岩屑半径；

p 岩屑密度（g /cm³）； p 钻井液密度 （g /cm³） η 钻井液粘度（ pa•s）；

g 、 重力加速度（981 cm/s ）

    从公式中可以看出，影响岩屑沉淀速度的因素有如下几点。

    1沉淀速度与岩屑半径的平方成正比。加絮凝剂 就是让岩屑“桥联”在一起，增大其半径，而快速沉淀。

    2与岩屑密度成正比。加包被剂就是不让岩屑 水化体积增大而密度减少。

    3钻井液粘度越大，沉淀愈慢。这就是为什么要沉淀岩屑 先要降粘的原因。

    4与钻井液中岩屑形成的网状结构以及岩屑的形状有关。

四、怎样才能使岩屑在地面快速沉淀？

    岩屑沉淀至关重要，加快岩屑在地面沉淀速度，应从以 下几个方面着手。

    1、循环槽长度不少于15m，泥浆池体积不 少 于80m³，浆液量不少于60m³，给岩屑充分沉淀机会。

    2、在稳定地层，如川口、青化砭、延长，最 好 选 用既能润滑钻具，又能携带岩屑和沉淀岩屑的复合材料，如润滑絮凝剂、高 粘堵漏剂，使岩屑全沉淀，保持无固相。

    3、在缩径严重但不掉块的地层，如子长、靖边，就 用广谱护壁剂Ⅰ型，既能预防缩径，又能快速沉淀岩屑。

    4、在坍塌严重的 地层，如志丹、吴旗，就用广谱护壁剂Ⅱ型，既能抑制泥页岩水化坍塌，稳定井壁，同时又能抑制岩屑水化分散，在地面很好地沉淀，稳定钻井液性能。

    5、不要过多地加纤维素、纯碱、烧碱等加快岩屑水化的材料，这与沉淀岩屑的目的背道而驰。

    6、适当增加钻压和泵量，增大岩屑体积，有利于沉淀。

    7、勤掏岩屑，避免岩屑反复在井内循环。

五、怎样解决岩屑沉淀与悬浮这对矛盾？

    岩屑 的沉淀与悬浮是对矛盾。岩屑在地面循环槽和泥浆池内沉淀快， 停泵后，岩屑在井内受到的悬 浮力相对较差，岩屑的沉淀速度同样很快， 这样很容易发生埋钻事故，特 别是在遇到钻杆断扣或泥浆泵突然故障的情 况下，更易发生埋钻事故。怎样解决这对矛盾呢？

    对于无固相钻井液，岩屑在井外是全沉淀的，钻井液的触变性很小，悬浮力很小，岩屑的下沉速度同井外一样快，但 是，只要一杆钻完后能冲井5分钟以上，加杆过程中是不会发生埋钻事故的。这 是因为泵送入钻杆内的钻井液中不含固相，井内钻井液中岩屑量很 少，当钻速为10m/h时，每百米含岩屑量才0.3m³，冲井5分钟，岩屑 要上返150m，在设备、钻杆正常情况下，是没有危险的。

    对于固相钻井液，悬浮力很大，岩屑不易下沉，会出现恶性循环，比重和粘度不断增大，解决这对矛盾主要从两个 方面着手，一是钻井液对岩屑有良好抑制性和絮凝性，使岩屑不水化膨胀分散且能 相互“桥联”在一起沉淀，二是钻井液有很大的触变性，流动时在地 面能很好地沉淀，而一旦停泵，又具有很大的悬浮力，减少或杜绝岩屑埋钻风险。

六、为什么说抑制岩屑造浆稳定钻井液性能是钻井界公认的难题？

    在地层较稳定情况下，使用无固相钻井液，只 要加足絮凝剂，岩屑很容易在地面沉淀下来，而保持钻井液性能稳定。

    但对于复杂地层，由于存在井壁坍塌问题，在 进入易塌井段前，必须配制好具有一定比重、粘度、失水量、矿 化度的泥浆，而这对岩屑沉淀都是不利的。①失水量不能降至零，岩屑必然水化膨胀分散；② 比重大，岩屑下沉速度就慢；③粘度大，岩屑下沉速度 就慢；④泥浆形成的网状结构以及降失水剂对岩屑的吸附，都影响岩屑在 地面沉淀。因此，岩屑必然造浆，引起泥浆比重、粘度升高，给钻井工 作带来许多不利影响。尽管有的井队配有除泥器，但都不能从根本上解决问题。

    近年来，国内有些油田 使 用正电胶、小阳离子、聚合醇等页岩抑制剂，取得一定效果，但 也只是能相对降低岩屑造浆率，且费用很高，每米达50-60元，不适合陕北井队。陕北钻井 液最 佳 体系是钾铵-阳离子聚合物，尽管费用低，每米15元，但不能完全抑制 岩屑 造浆，每 百米比重还要增加0.01。

    如何以较低的成本抑制岩屑造浆，稳定钻 井液性能，全面提高钻井效益，是陕北钻井界急需解决的难题。

七、为什么无机盐与絮凝剂复配沉淀岩屑效果更好？

    加FeCI³、AICI³等无机盐，能压缩粘土颗粒间的双电层，减少双电层的斥力和溶剂化膜的阻碍作用，阻止岩屑水化 膨胀体积增大而密度减小，下沉速度减慢。加絮凝剂使岩屑“桥联”在一起体积增大，相 当于增大岩屑颗粒半径。岩屑密度不减小而体积增大，沉淀效果自然就更好。

八、岩屑不易排出井外是什么原因？

    岩屑不易排出井外原因很多，归纳起来有下列几种。

    1井壁坍塌出现长段超径，岩屑在此段受到 钻井液的携带力减弱，上下翻转，排不上来。

    2井深定向，钻杆不转，岩屑直线上返，而不是螺旋上返，自 然也就不易排出井外。

    3定向不能一次成功，反复 扭方位，增 斜、降 斜，钻井 轨 迹弯弯曲曲。

    4泥浆泵排量不够，钻井液自身上返速度低。

    5钻井液粘度低，网状结构强度低。

    6钻井液比重小，岩屑下沉速度快，相对上返速度就慢。

    7岩屑颗粒大，比重大，钻井液就难将岩屑带出井外。

九、岩屑不易上返该如何调配钻井液？

    上返，就应立即调配钻井液性能，直到岩屑上返量正常。

    最简单最有效的办法是加黄原胶或高粘堵漏剂，将钻井液漏斗粘度提高20-30秒，岩屑就能很顺利上返。

    如果岩屑不易上返是因为井壁坍塌超径造成的，那在加以上两种材料基础上，还得加膨润土，增加钻井液密度和网状结构强度，稳 定住井壁不再坍塌掉块，将岩屑和掉块携带出井外。

十、岩屑与假缩径、粘附卡钻、钻头泥包是什么关系？

    岩屑造浆，钻井液中岩屑含量会越来越高，当岩屑含量超过10%且失水量大于9mL/30min时，岩屑在砂岩段井壁上就会形成大于3毫米厚的泥饼，出 现 假 缩 径 使 井径小于钻头外径，起下钻遇阻。当 假 缩径 段很长时，停钻后，钻铤钻杆会与井壁泥饼紧紧粘结在一起，发生粘 附卡钻。起钻过程中，钻头刮掉泥饼，泥饼也会牢固地粘结在钻头外部，使 其外径渐渐增大，当钻头泥包使外径大于井径时，起钻就会遇阻，拉力 大时还会发生钻头泥包卡钻。

（五）润滑问题

一、钻井液的润滑是润滑什么？

    钻井液的润滑一是润滑井壁的泥饼；二是润滑钻井液本身。二者都是为了减少旋转阻力和提拉阻力。

    摩阻系数是评价钻井液润滑性能的技术指数，泥浆的润滑性处于空气与油中间，空气为0.5、清水为0.35、柴油为0.07、泥浆为0.2-0.35之间，如在泥浆中加入润滑剂，则可降到0.10以下。陕北泥浆摩阻系数维持在0.20-0.25，就是很好了。

二、钻井液的润滑性重要在哪些方面？

    1减少钻具的扭矩、磨损和疲劳，延长钻头轴承的寿命，相应延长钻具及钻头的使用寿命。

    2减少钻柱提升的磨擦阻力，缩短起下钻时间。

    3能用较小的动力转动钻具，节省柴油，延长设备寿命。

    4能预防粘卡，防止钻头泥包。

三、为什么无固相钻井液与固相钻井液要用不同的润滑剂？

    无固相钻井液，顾名思义，是不含固相成份，在井壁上不形成泥饼，因此，也就无所谓润滑泥饼的问题了，而 只需润滑钻井液自身，减少其摩阻就是了。为此，一些不 溶 于水的润滑剂，如 塑 料小球、石墨、玻 璃微珠、沥青粉，是不 能在无固相钻井液中使用，既使无坏处，也只能是白花钱。选用液体润滑剂如皂化油和表面活性剂如笨磺酸钠，加 量很少，就能显著降低水的表面张力，降低钻井液自身的摩阻。

    固相钻井液对惰性固体润滑剂、沥青类润滑剂和液体润滑剂都能很好地吸附和悬浮，减少泥饼和钻井液自身的摩 阻。选用什么样的润滑剂，要视井深、钻井液性能及成本而定。

四、常用的润滑剂有哪些？

    1磺化褐煤树脂、腐植酸钾

    在固相含量比较高、粘度比较高、流动性比较 差、泥饼比较厚且滤失量比较大时，加入此类润滑剂能有效降低钻井 液粘度和滤失量，改善流动性和泥饼质量。

    2表面活性剂

    在无固相钻井液中加十二烷基笨磺酸钠等表面活性剂，能显著降低水的表面张力，能把水的磨阻系数从0.3降到0.20以下。

    3液体润滑剂

    加入液体润滑剂如皂化油等主要是通过在钻柱、井壁岩石表面形成吸附膜，使钻柱与井壁岩石接触产生的 固 ─ 固摩擦，改变为活性剂非极性端之间或 油膜之间的摩擦。从而使回转钻柱与岩石之间的摩擦力大大降低，减少钻具回转阻力。

    4惰性固体润滑剂

    主 要有塑料小球、石墨、碳墨、玻璃微珠，该类润滑剂适合在低固相钻井液中使用。

五、影响钻井液润滑性的主要因素有哪些？

    影响钻井液润滑性的主要因素有：有机高分子处理剂、润滑剂、滤失量、地下水、滤液pH值、钻井液的粘度、密度、固相。

    1有机高分子处理的影响。

    许多高分子处理剂如纤维素、磺化酚 醛 树 脂、聚丙烯酰胺等能改善泥饼质量，在钻柱、井壁上形成吸附膜，增 强 润 滑性，减少钻柱 摩 擦阻力。

    2润滑剂

    用清水作钻井液，摩 擦 阻力是较大的，而 往清水中加入少量的润滑剂如阴离子表面活性剂，就能大幅度提高钻井液的防磨性和润滑性。

    3滤失性、地下水和滤液pH值的影响。

    降滤失剂能使泥饼薄而致密，表面光滑，具有良好的润滑性；井底温度、压差、地下水和滤液的pH值 会 在不同程度上影响润滑剂和其它处理剂的作用效能，从而影响泥饼的质量，对钻井液的润滑性能产生影响。

    4粘度、密度和固相的影响。

    随着钻井液固相含量、密度的增加，其粘度、切力也会相应增大，钻井液润滑性能就变差。

六、在井场如何知道钻井液润滑性能好坏？

    根据加入润滑剂前后钻机的扭矩、泥浆泵泵压、柴油机转速、提升拉力的变化情况，就可判断润滑剂的润滑效果好坏。

    加入润滑剂后，钻头钻铤钻杆回转时与钻井液、泥饼的摩擦阻力就减小，相应地钻机扭矩就减小，柴油机负荷就减小，在 油门固定不变时，柴油机的转速就增加；钻井液流动性变 好，泥浆泵泵压降低而排量增加；提升钻具时，钻具与钻井液、泥饼的 磨阻就减少，提升拉力就降低。依据变化量的大小，就可知道润滑剂润滑效果的好坏。

（六）环保问题

一、钻井液是怎样污染环境的？

    1钻 井 液中 的 有机 化 合物渗透到土壤中不易降解，而形成一层隔离膜，阻止土壤吸水，阻止植物 吸水，另外，一些有机化合物具有毒性，对水中生物有危害性。

    2钻井液中的机油、柴油对土壤、植物、水的毒害也是很大的。

    3钻井 液 中的盐和可交换性钠离子，能造成土壤板结，使植物难从土壤中吸收水分，不利于植物生长，对地下水也有相当大的影响。

    4钻井液中的 岩屑 对土壤、植物、地下水、水中生物，都会产生或多或少的影响。

二、怎样减少或杜绝钻井液对井场周边环境的污染？

    1尽量少加或不加 无机盐特别是钠盐以及不易降解的有机高分子化合物。

    2能用无固相钻井液的地 层尽可能使用无固相钻井液，一是便于清理岩屑，二是不用排浆换浆，三是钻井液可以重复利用。

    3使用优质钻井液，使岩 屑尽最大可能在循环槽内全沉淀下来，便于清理岩屑。

    4有条件的井队使用除泥机，降低固相含量，延长钻井液使用周期。

    5用上口井钻井液钻表土层。如果在志丹、吴旗钻井，在钻进洛河组时，也可以使用上口井钻井液。

    6挖大坑，垫上塑料膜，将岩屑填埋起来。

    7在完钻的钻井液中加固化剂，使钻井液硬化，防止环境污染。

（七）油层保护问题

一、油层保护的重要性

    钻井与完井的最终 目的在于钻开油层并形成原油流动的通道，建立油井良好的生产条 件。任何阻碍流体从井眼周围流入井底的现象均称为对油层的损害。保护油层主要指尽可能阻止近井壁 带 的 油层 受 到不应有的损害。

    保护油层的重要性集中体现在以下方面：

    1对于探井，保护油层工作的好坏直接关系到能否及时发现油层和对储量的正确估算。

    2保护油层有利油井产量和油田经济效益的提高。

    3有利于油井的增产和稳定。

二、钻井液是怎样损害油层？

    1钻井液中岩屑、膨润土、固体润滑剂、惰性堵漏剂等固体粒子侵入油层孔隙、裂隙或裂缝，造 成油流的部分通道受到堵塞，降低油层的渗透率，损害油层。

    2滤液渗入油层后，造成油层中粘土水化膨胀，堵塞孔隙，降 低渗透率。蒙脱石遇淡水，其体积增加三倍，遇盐水膨胀一倍。

    3钻井液中的分散剂，使油层中的粘土分散混入液流中，从 而在油层通道较狭小的地方形成堵塞。

    4钻 井 液中 的CO3^－2、OH^－ 遇 油层 中Ca^＋2、Fe^＋3生 成CaCO³、Fe(OH)³沉淀，堵塞油流通道。

    5钻井液中的表面活性剂，引起油层岩石润湿反转，降低渗透率。

三、怎样减少无固相钻井液对油层的损害？

    无固相钻井液不含固相，有机聚合物易降解，对保护油层有积极的一面，但其滤液对粘土矿物水化膨胀没有抑制性，因此，在 进 入 油 层前10米，应在 钻井 液中 加1-2% 的硅 酸 钾、氯 化 钾，防止 油 层中粘 土 矿物

的膨胀，堵塞孔隙，降低渗透性，使油层免遭损害。

四、怎样减少固相钻井液对油层的损害？

    1尽可能降低钻井液比重，降低钻井液与地层间的压差，降低钻井液侵入油层量，降低损害程度。

    2控制钻井液的滤失性能。钻井液的滤失量愈高，侵入的数量愈多，侵入深度愈大。因此，必 须选用适合的降失水剂，将钻井液的滤失量控制在最小值。

    3在进入油层前10米，加桥堵剂，在井壁上形成不渗透的泥饼，以阻止固体的侵入，又便于投产时解堵。

    4缩 短 浸 泡 油层时间。浸 泡油层的时间愈长，即 侵入油层的数量愈多，深度愈大，损害愈严重。因此，要尽 可能缩短浸泡时间，钻穿油层后快速完井。

    5控制pH值在7-8，使钻井液中的组分不致于产生沉淀，造成油层的严重损害。

    ⑥滤液中应含有适量的k^＋、NH₄^＋，抑制油层中粘土矿物膨胀。

五、为什么井队钻井液性能总是达不到油矿要求？

    1对地层特征不熟悉，特别是对 易 塌地层层位、严重程度、易塌机理了解的不透彻。因此，也就不能 对症下药，不是将简单稳定地层复杂化，就是将复杂地层简单化。前者 将出现钻井液比重、粘度、固相含量超标，后者将发生井内卡钻事故，又会 走 向 另 一个极端，将比 重、粘度提到很高，二者都不能满足油矿要求，造成对油层的损害。

    2钻井液技术不高，钻 井 液类型与配方不合理，不能满足护壁堵漏、沉粉、排 粉之要求。例如，钻井液不能完全抑制岩屑水化分散，而是参与造浆，这 样必然会使比重、粘度、固相含量、失水量不断升高，超过油矿要求。

    3钻井液材料质量不合格不稳定，纵 使再好的 配方，也不能达到好的效果。这个问题是搞泥浆的人最 痛心又最无奈的事。因为材料质量问题，发生井故的事太多了。更不用说钻井液性能达到油矿要求了。

    4某 些矿区地层确实坍塌严重，钻井液必须用高的比重和粘度才能控制住，而油矿对井队的要求都是统一标准，这就没有办法了。

（八）常用泥浆材料坚定

一、烧碱NaOH

    ①片状烧碱（纯度96%）是无色透明的，片状厚度是均匀的。

    ②全溶于水，没有沉淀物，水溶液不浑浊。

    ③100克 水加4克烧 碱，试纸显色在13到14之间。用温度表测前后水温，水温升高12度。

二、纯碱

    ①白色粉末，密度2.5g/cm³，袋子是饱饱的。

    ②全溶于水，水溶液是透明的。

    ③100克水加30克纯碱，pH值为11.5，水温升高16C0。

    ④取纯碱10克放入烧杯里，加盐酸（地质工处有）1-2滴，有气体CO²生成，该气体使石灰水变成白色混浊体。

三、膨润土

    造浆率、失水量和漏斗粘度是鉴定膨润土质量的三个重要指标。

    ①优质人工钠 土造浆率15m³/T。鉴 定 方法：1000克水加67克钠土，搅拌30分钟，静 止24小时，上 面 没有 清 水 或 有少 许 清水，胶体率≥95%，失水量11-12mL/30min，漏斗粘度22-24秒。

    ②普通膨润土造浆率10m³/T。鉴定方法：1000克水加100克膨润土，搅拌30分钟，静 止24小时，胶 体率≥95%，失水量13-15mL/30min，漏斗粘度19-21秒。

四、羧甲基纤维素钠盐

    纤维素的作用是增粘降失水，因此，增粘和降失水是测定纤维素质量好坏的两个重要指标。

    按1%加量即700克加7克纤维素，搅拌1个小时，测其漏斗粘度；在 原浆（失水量10mL/30min）基 础上加0.2%的纤维 素，测 其 降失水效果。

    高粘纤维素（800mPa•s)的漏斗粘度为270秒，能降低失水量1.5mL。

    中粘纤维素（500mPa•s)的漏斗粘度为140秒，能降低失水量2mL。

    低粘纤维素（250mPa•s)的漏斗粘度为40秒，能降低失水量2.5mL。

    另外，纯品纤维素水溶液是无色透明的，稠而无丝，夏 天放 置10天也无臭味。

五、聚丙烯酰胺

井场无条件测定PAM的水解度，但测定其粘度还是很容易的。

700克清水加1克PAM，搅拌1个小时，观 察PAM 全溶解后，测其漏斗粘度。

如果漏斗粘度为30秒，那PAM的分子量就是500万。

如果漏斗粘度为50秒，那PAM的分子量就是800万。

如果漏斗粘度为80秒，那PAM的分子量就是1400万。

如果漏斗粘度为≥120秒，那PAM的分子量就是≥1800万。

六、腐植酸钾

    ①褐色粉末或颗粒；②1%加量水中不溶物≤8%；③1%加量能降低固相泥浆漏斗粘度5-10秒；④1%加量能降低固相泥浆失水量2-3mL；⑤k^＋含量≥8%。

七、广谱护壁剂Ⅰ型

    700克清水中加70克广谱护壁剂Ⅰ型，搅拌30分钟，漏斗粘度170秒，pH值7，比重1.10，矿 化 度 6.5%,水中 不 溶 物0.5%,k^＋、NH₄^＋含 量≥15%。

八、广谱护壁剂Ⅱ型

    700克清水加70克广谱护壁剂Ⅱ型，搅拌40分钟，测得：漏斗粘度220秒，pH值7.5，比重1.10，矿化度6.5%，k^＋、NH₄^＋含量23%。

    在700克泥浆（失水量12mL/30min，泥 饼1.2毫米）中 在7克广谱护壁剂Ⅱ型，搅拌50分钟，泥浆失水量降到8.5mL，泥饼降到0.7毫米。

九、润滑絮凝剂

    700克清水中加2克润滑絮凝剂，搅拌40分钟，清水的摩阻系数由0.3降到0.21，漏斗粘度由15秒增到105秒。

    在700克清水中加0.07克润滑絮凝剂，搅拌40分钟后，往里加700克膨润土，700克膨润土全絮凝沉淀。

十、高粘堵漏剂

    在700克清水中加2克高粘堵漏剂，搅拌1个小时，漏斗粘度为129秒。

十一、膨胀堵漏王

    在烧杯里加10克膨胀堵漏王，加500克清水，1小时后，500克清水被10克膨胀堵漏王全吸收完。

    取一颗直径为2毫米的膨胀堵漏王放在盛有200克清水的烧杯里，2小时后该颗堵漏王膨胀到直径30毫米，膨胀率是自身的15倍。

十二、瞬间固化剂

    在烧杯里加100克清水，加100克瞬间固化剂，搅拌2分钟，12分钟开始变稠，26分钟后凝结成石块。

（九）钻井液性能测定方法

一、比重

泥浆的比重是指泥浆的重量与同体积纯水重量之比。

操作方法：

    1调准方法：将泥浆杯中注满清水，慢慢盖上杯盖，用 布 擦去杯盖中孔溢出的多余水。将秤杆的刀口放到支架的刀口座里，把 游 码拨到1.0处（游码左侧对准1.0处），观察水准气泡是否对中。如气泡不对准，需向调平容器内加入或取出重物，把气泡调到正中。

    2测定方法：将泥浆注入泥浆杯中，加盖后擦 净溢 出的泥浆，将秤杆的刀口放到支架的刀口座里。拨动游码，使秤 杆 水平（气泡居中），读出游码左侧所对的刻度值。即为泥浆的比重。

二、含砂量

    泥浆含砂量是泥浆 中大于74um非粘土 砂 粒占 泥浆总 体 积的百分含量。

    用泥浆含砂量杯测量含砂量。将50mL泥浆倒入量杯，再加450mL清水稀释，搅拌1分钟，竖直量杯，静 止1分钟，读下沉的砂粒（包括一些泥团）体积的mL数，乘以2即为该泥浆含砂量的百分数。

    含砂量过量，会使钻头、钻杆，尤 其是泥浆泵，遭到非正常磨损，有时非常严重。

三、胶体率

胶体率反映泥浆的稳定性，膨润土的造浆率。

将100mL泥浆倒入100mL量筒中，封口静止24小时，读出泥浆上部澄清液的体积。泥浆胶体率应大于95%。

四、失水量、泥饼厚及pH值

    泥浆在泥浆柱与地层间压差作用下，其 水份向井壁岩层渗透，称为失水。在失水的过程中，泥浆的粘土颗 粒 附 着于井壁上形成泥饼，称 为 造壁。形成的泥饼能阻止失水的继续进行。同一性能的泥 浆在不同地层的失水量和泥饼厚度是不同的。在渗透性大的砂岩中泥饼 较厚，相反，在渗透性小的页岩、泥岩中泥饼较薄。

    用ZNS型泥浆失水测定仪，测量在7×105Pa压 力 作用下，30分 钟通过截面积为45.3cm²的过滤面积的渗透滤液量，用mL表示。同时测量泥饼厚度及pH值。

    操作方法：

    1旋开泥浆杯盖，取出密封圈，擦净。

    2手指堵住泥浆杯小孔。放入密封圈，向杯内注入泥浆，液面应在密封圈以下2-3mm，再放上滤纸，旋上杯盖。

    3将泥浆杯倒过来，旋在三通接头上，放好量筒（如有挂架挂好挂架）。

    4逆时针旋转调压手柄。将打气筒气管连接到气源接头上，用打气筒打气。此时因调压阀处于关闭状态，压气不能进入三 通接头，把气压打到8Kg/Cm²。

    5先顺时针旋紧三通阀上的放空阀手柄，再慢慢顺时针旋转调压阀手柄，使压气进入到三通接头，使气压表指出 7个 大气 压（或0.7MPa)

    6慢慢逆时针旋转放空阀。当压力表指针稍有下降时（或泥浆杯中有进气声）。泥浆杯下水滴（滤液）开始滴出时计时，此时如气 压 表 没有对准7个大气压。应调到7。

    7当测量时间在7.5分钟见晓。失水量 小于8mL时，应 继 续到30分钟，如大于8mL时，则用7.5分钟的失水 量乘以2，即得30分钟失水量（mL/30分）。

    8测量时间已到。即时取下量筒。再逆时针旋 转 调 压 阀（此为关闭）。再慢慢旋转（顺时针）放空阀。直 到 放气孔 出气为止。之后取下泥浆杯。旋开泥浆杯盖。取出滤纸，冲去浮泥，测量 泥皮厚度（如测量时间为7.5分钟。量出其厚度乘以2即为泥皮厚）。同时记录失水量。

    9将量筒里滤液放好。撕下一条pH试纸在滤液中浸 半秒钟取出。与标准色板比较，即得泥浆滤液的pH值。

    10冲洗干净泥浆杯、杯盖、密封圈，并擦干净装好，以备后用。

五、漏斗粘度

操作方法：

    1核准漏斗：用量杯两端共量取清水700mL。漏斗下端用手指堵住。 将清水注入漏斗，把量杯500mL一端向上。放到桌面上，漏斗垂直于杯上方，松 开手 指，同 时 按 动 秒 表记 时。待流出500mL时停表。得出流出500mL清水的时间。标准漏斗应为15秒。如不等于15秒。也可用，但 需换算。

    2测 定泥浆 漏 斗 粘 度：用 同 样 方 法 量 取700mL泥浆，测 出流出500mL的时间，即为泥浆的漏斗粘度（秒）。

六、矿化度

    泥浆滤液中离子、分子和各种化合物的总量称为泥浆的矿化度。

    取100克泥浆 滤液放入烧杯中，用电炉加热烘干，其烘干后的残渣重量即为泥浆的矿化度。

七、流变性能的测定与计算

    用旋转粘度计测定泥浆的流变性能：表观粘度、塑性粘度、动切力、触变性、流动指数、稠度系数。

    操作方法：

    1把量杯放到杯座上，使外筒底端 距 杯 底20mm左 右，然 后 固紧旋扭。

    2将待测泥浆倒入杯中，直到液面与外筒红线齐平为止

    3开动仪器，从 读数窗口分别读出外筒在600转/分和300转/分时的读数。

    计算：

    切力：

①τ＝0.511θ(τ— 切力， θ 某转速下刻度盘读数）

②表观粘度μ_a＝300θ_N/N（μ_a — 表观粘度mPa•s，N—转速r/min，θ_N — 转速为N时的刻度读数）

③塑性粘度μ_p＝θ₆₀₀－θ₃₀₀（μ_p— 表观粘度mPa•s，θ₆₀₀ — 600转/分时读数，θ₃₀₀ — 300转/分时读数）

④动切力τ₀ ＝0.5N（θ₃₀₀－μ_p）

⑤触变性为τ终－τ初之差

初切力τ初＝0.5Nθ₃（1min）

终切力τ终＝0.5Nθ₃（10min）

⑥流性指数η＝3.322lg（θ600/θ300）

⑦ 稠度系数k＝0.5Nθ₃₀₀/5Nⁿ 八、摩阻系数

    用滑板 式 泥 饼 摩 阻系数测定仪测摩阻 系数。在仪器台面倾 斜的条件下，放在泥饼上的滑块受到向下的重力作用。滑 块的重力克服泥饼的粘滞力后开始滑动。测量开始时，将由滤失试验得 到的新鲜泥饼放在仪器台面上，滑块压在泥饼中心停放5min。然后开动仪器，使台面升起，直至滑块开始滑动时为止。读 出台面升起的角度。此升起角度的正切值即为泥饼的摩阻系数。

（十）钻井液性能与钻进的关系

一、比重

    1比重跟钻速成反比。比重高，意 味着钻 井液中固相含量即岩屑和膨润土含量高，钻速会明显降低。比重每增加1%，钻速下降10%。

    2低比重钻井液能降低钻头的磨耗及延长钻头寿命，反之亦然。

    3降低钻井液比重，能减轻和消除钻井液漏失。

    4低比重钻井液有利于岩屑在地面沉淀。

    5适当调整钻井液比重可以平衡地层压力。

    6钻进喷、涌地层，增加比重可以防止井喷井涌。

二、流变性与钻进的关系

    钻井液的流变性是指在外力作用下，钻 井液 流动与其内 部结构变形的特征。它包含钻井液表观粘度、塑性粘度、静切力、动切力、触 变性、流动指数和稠度系数等参数。

1与钻头破碎岩石速度的关系。

    钻速随粘度的降低而增加，反之亦然，其原因是：

    a、泥浆泵功率一定，粘度减少，泵压降低，排量增加，钻头水马力增加，喷射能力增强；

    b、喷嘴紊流粘度降低，钻井液的清洗和排屑作用增加；

    c、粘度低的钻井液易渗入井底微裂隙，能降低岩屑的压持力和岩石的可钻强度。

2与悬浮岩屑 和携带岩屑的关系。

    紊流时的高流速对井壁冲蚀严重，况且，陕 北泥浆泵普遍偏小，不可能达到紊流状态。层流使岩屑翻转，并推 向井壁，有的在井壁上形成“假泥饼”，有的向下滑落，发生埋钻事故。

    因此，提高动塑比τ/μ_p，使层流变为平板型层流，可实现环空返速在0.5-0.6m/s就可满足携岩的要求，并避免了紊流对井壁的破坏。

3与井内液柱压力激动的关系

    压力激动对钻井是有害的，它与钻井液粘度、切力、触变性成正比。压力激动易引起井漏井塌，因此，在钻遇易漏易塌地层时，一定要控制好钻井液的流变性，在起下钻和开泵的操作上不宜过猛，开泵之前 最好先活动钻具，以防止因为压力激动而引起的各种井下复杂情况。

三、滤失性能

    钻井液失水量过大≥10mL/30min，形成的泥皮厚而疏松，对钻井工作有下列影响。

    1使水敏性泥岩、页岩等岩层吸水膨胀、坍塌、缩径；

    2增加起下钻阻力；

    3易发生泥皮卡钻事故；

    4泥皮过厚，环状空间 减小，泥 包钻头，使起下钻压力激动增大，会导致坍塌和漏失；

    5损害油层；

    6影响下套管；

（十一）钻井液性能的调整

一、比重的调整方法

    1提高比重的方法：

    加氯化钾、硅酸钾、膨润土、重晶石粉等

    2降低比重的方法：

    a、用固控设备除去有害固相。

    b、在稳定地层，可加清水增加钻井液总量,同时加絮凝剂。

    c、加腐钾水或广谱护壁剂Ⅱ型，增加总量。

二、粘度和切力的调整方法

     1增加粘度和切力的方法：

     加高粘防塌剂、高粘纤维素、膨润土、硅酸钾。

     2降低粘度和切力的方法：

    a、在对原浆性能影响不大时，可加清水，稀释泥浆。

    b、加降粘剂：腐钾、磺化褐煤树脂。

    c、加强抑制剂：广谱护壁剂Ⅱ型。

三、滤失性的调整方法：

     降低滤失量的方法：

    1加中粘纤维素，水解聚丙烯腈铵盐。

    2加腐钾、磺化褐煤树脂。

    3加广谱护壁剂Ⅱ型，高粘防塌剂。

    4加优质膨润土，纯碱。

（十二）钻井液常识

一、什么是钻井液？

    钻井液是指油气钻井过 程 中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。

二、钻井液的功用是什么？

    1、冷却钻头和润滑钻头钻具。

    2、携带和悬浮岩屑、沉淀岩屑。

    3、护壁和堵漏。

    4、传递水动力。

三、地层分为几种类型？

    1、稳定地层。

    2、未胶结或胶结性很差的松散破碎地层。

    3、水敏性溶胀地层。

    4、水敏性剥落地层。

    5、水溶性地层。

    6、裂隙溶洞地层。

四、钻井液循环系统是怎样构成的？

    1、泥浆泵。

    2、地面管路。

    3、钻杆内孔。

    4、钻头水孔。

    5、钻具与井壁环状间隙。

    6、循环槽泥浆池。

五、常用的钻井液类型有哪些？

    1、清水。

    2、无固相钻井液。

    3、不分散低固相钻井液。

    4、分散钻井液。

六、水基钻井液的基本组成是什么？

    1、水。

    2、粘土。

    3、化学处理剂。

七、粘土矿物有哪几种？

    1、高岭石。

    2、蒙脱石。

    3、伊利石。

    4、海泡石。

八、钻井液的性能有哪些？

    钻井液的性能包括流变性（它包括视粘度、塑 性 粘度、结构粘度、静切力、动切力和触变性）、滤失性（滤失量、泥皮厚度）、密度、含砂量、胶体率、PH值。

九、水泥固土层管遵循什么样的程序？

    1、洗井。

    2、搅拌水泥浆。

    3、送水泥浆。

    4、加替浆水。

    5、蹩压。

    6、待凝固。

十、常见的井内事故有哪些？

    1、井漏。

    2、井涌。

    3、缩径卡钻。

    4、沉砂埋钻。

    5、钻头泥包卡钻。

    6、泥皮厚粘附卡钻。

    7、井塌卡钻。

十一、油矿对钻井液性能有什么要求？

    1、比重小于或等于1.05。

    2、漏斗粘度19-22秒。

    3、失水量小于或等于5mL/30min。

    4、泥皮厚度小于或等于0.5毫米。

    5、PH值在7-8范围内。

十二、斜井钻井对钻井液的要求相对于直井有什么不同？

    1、携带岩屑要求能力更强。

    2、钻井液在井壁上形成的泥皮要求更薄，更富有润滑性。

十三、常用的泥浆仪器有哪些？

比重称、漏斗粘度计、含砂仪、PH试纸、失水仪、静切力计、旋转粘度计、烧杯、天平。

十四、泥浆工的职责是什么？

    1、设计钻井液类型及配方。

    2、开钻前做好材料的各项准备工作。

    3、材料使用前对材料的各项性能进行鉴定。

    4、按设计配制钻井液并严加管理。

    5、发生问 题如：缩 径、坍塌、井漏、岩粉上返不利等应立即拿出解决方案，使问题尽快解决。

    6、保护好泥浆材料及泥浆仪器。

    7、不断地学习（特别是向干的好井队学习）。

    8、完钻后对该井泥浆使用情况做详细总结。