钻井液技术规范,

渤海钻探泥浆技术服务公司•王鲁坤•1987.07毕业于西南石油学院•高级工程师，渤海钻探技术专家，一直从事钻井液技术•电话：138209067761中国石油天然气集团公司钻井液技术规范渤海钻探泥浆技术服务公司3渤海钻探泥浆技术服务公司4钻井液技术是钻井技术的重要组成部分，直接关系到钻探工程的成败和效益。为提高钻井液技术和管理水平，保障钻井工程的安全和质量，满足勘探开发需要，特制定本规范。本规范适用于中国石油天然气集团公司所属相关单位的钻井液技术管理。渤海钻探泥浆技术服务公司5术语注释1.深井：指井深大于4500m的井。2.超深井：指井深大于6000m的井。3.地层泥页岩理化性能：主要指泥页岩地层的一些物理化学特性，本规范主要指：泥页岩的粘土矿物总量、组份和各类粘土矿物的相对比例、膨胀性、含盐量、阳离子交换容量、密度等主要数据。4.低固相钻井液：总固相含量在6%（体积百分比）以内，钻屑与膨润土的比例不超过2:1，其中膨润土含量控制在2%（体积百分比）或更低的水基钻井液。5.无固相钻井液：不加入任何悬浮固相的水基钻井液。渤海钻探泥浆技术服务公司66.盐水钻井液：氯化钠含量超过1%（质量百分比）的水基钻井液。7.饱和盐水钻井液：常温下氯化钠含量达到饱和的水基钻井液。8.全油基钻井液：以油为连续相，水为分散相，且含水量小于5%的钻井液。9.水包油乳化钻井液：以水为连续相，油为分散相的乳化钻井液。10.油包水乳化钻井液（逆乳化钻井液）：以油为连续相，水为分散相的逆乳化钻井液。11.钙处理钻井液：经石灰、石膏或氯化钙等处理剂处理的水基钻井液。12.上覆岩层压力：由上覆岩层重力产生的铅垂方向的地应力分量，单位为MPa。渤海钻探泥浆技术服务公司713.塑性地层：外载作用下破坏前呈现塑性变形的地层。14.环空返速：环空流体上升速度，单位为m/s。15.固相容量限：保持钻井液流变性在适用范围内钻井液所能允许的最大固相含量，单位为g/L。16.闪点：在稳定的空气环境中，可燃性液体或固体表面产生的蒸气在实验火焰作用下被闪燃时的最低温度。17.燃点：将物质在空气中加热时，开始并继续燃烧的最低温度叫做燃点。18.苯胺点：指等体积的油与苯胺相互溶解时的最低温度。19.水相活度：通常指油包水钻井液中水相的活度。盐溶液与纯水的逸度之比定义为水的活度。渤海钻探泥浆技术服务公司820.破乳电压：将乳状液破乳所需要的最低电压。21.配伍性：钻井液中处理剂之间能够发挥协同效应，不是相互抵消和产生负效应，达到以最小的处理剂消耗实现最好的钻井液性能的目的。22.速敏性：因流体流动速度变化引起储层岩石中颗粒运移、堵塞喉道，导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。23.水敏性：因流体盐度变化引起粘土膨胀、分散、运移，导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。24.酸敏性：酸液与储层矿物或流体接触发生反应，产生沉淀或释放出颗粒，导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。25.碱敏性：碱性液体与储层矿物或流体接触发生反应，产生沉淀或释放出颗粒，导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。渤海钻探泥浆技术服务公司926.应力敏感性：岩石所受净应力改变时，孔喉通道变形、裂缝闭合或张开，导致岩石渗流能力变化的现象。27.抗盐土：指海泡石族矿物，属于一种链状构造的含水铝镁硅酸盐。其中包括海泡石、凹凸棒土和坡缕缟石。28.滤液酚酞碱度：每毫升钻井液滤液被滴定到酚酞终点时，所用0.01mol/L硫酸标准溶液的毫升数，单位为mL。29.滤液甲基橙碱度：每毫升钻井液滤液被滴定到甲基橙终点时，所用0.01mol/L硫酸标准溶液的毫升数，单位为mL。渤海钻探泥浆技术服务公司1030.酸溶性和油溶性储层保护材料：分别指在钻井液中添加的可酸溶的和可油溶的固相材料。这些材料可以在钻井作业中对储层进行封堵从而阻止或减少钻井液和滤液进入储层，在完井后可以采取射孔、酸化、泡油和反排等作业解除的保护储层材料。31.压差卡钻：即粘附卡钻，钻井液液柱压力大于地层孔隙压力使钻柱紧贴于井壁泥饼而发生的卡钻。32.缩径卡钻：由于井径缩小而造成的卡钻。33.坍塌卡钻：由于井壁坍塌埋住钻具而造成的卡钻。34.泥包卡钻：钻入泥页岩地层不能及时清除井底钻屑，钻井液与钻屑混合物紧紧包住钻头或其他井下工具形成的卡钻。35.砂桥卡钻：岩屑在环空堆积造成的卡钻。渤海钻探泥浆技术服务公司1136.预水化膨润土钻井液：指按配方将一定量膨润土加入配浆水中使其充分水化后形成的膨润土悬浮体。37.处理剂胶液：指将处理剂加入水中使其溶解而成的胶体状溶液。38.钻井液抑制性评价：指对钻井液抑制泥页岩水化膨胀和分散的能力进行评价。39.抗盐、钙、镁污染能力评价：评价钻井液在受到一定浓度的盐、石膏或其混合物污染后，钻井液保持其粘度、切力与滤失造壁性的能力。40.性价比：指钻井液配方中某个处理剂在设计加量下，其使用的效果与其消耗的成本之比。渤海钻探泥浆技术服务公司●钻井液设计●钻井液现场作业●油气储层保护●循环净化系统●泡沫钻井流体●井下复杂事故的预防和处理●废弃钻井液处理与环境保护●钻井液原材料和处理剂的性能评价与储存●钻井液资料收集等技术规范主要内容：12渤海钻探泥浆技术服务公司一、钻井液设计（一）设计的主要依据和内容主要依据包括但不限于以下几方面：1.以钻井地质设计、钻井工程设计及其它相关资料为基础，依据有关技术规范、规定和标准进行钻井液设计。2.钻井液设计应在分析影响钻探作业安全、质量和效益的基础上，制定相应的钻井液技术措施。设计的主要依据有：地层岩性、地层应力、地层泥页岩理化性能、地层流体、地层压力剖面（孔隙压力、坍塌压力与破裂压力）、地温梯度等信息，储层保护要求，本区块或相邻区块已完成井的井下复杂情况和钻井液应用情况，地质目的和钻井工程对钻井液作业的要求，适用的钻井液新技术、新工艺，国家和施工地区有关环保方面的规定和要求。13渤海钻探泥浆技术服务公司钻井液设计的主要内容1.邻井复杂情况分析与本井复杂情况预测2.分段钻井液类型及主要性能参数3.分段钻井液基本配方4.钻井液消耗量预测5.钻井液配制6.维护处理7.储层保护对钻井液的要求8.循环净化设备配置与使用要求9.钻井液测试仪器配置要求10.分段钻井液材料计划及成本预测11.井场应急材料和压井液储备要求12.井下复杂情况的预防和处理13.钻井液HSE管理要求14渤海钻探泥浆技术服务公司（二）钻井液体系选择1.钻井液体系选择应遵循以下原则：满足地质目的和钻井工程需要,具有经济性和低毒、低腐蚀性，有利于储层和环境保护。2.不同地层钻井液类型选择（1）在表层钻井时，宜选用较高粘度和切力的钻井液。（2）在砂泥岩地层钻井时，宜选用低固相或无固相聚合物钻井液；在易水化膨胀坍塌的泥页岩地层钻进时，宜选用钾盐聚合物等具有较强抑制性的钻井液。（3）在低压易漏地层钻井时，宜选用水包油、充气、泡沫、气体钻井流体等。（4）在大段盐、膏地层钻井时，宜选用饱和、欠饱和盐水钻井液，也可选用油基钻井液。（5）在高温高压井段钻井时，宜选用以磺化类处理剂为主的抗高温、固相容量限大的水基钻井液；或选用油基钻井液。（6）在储层钻井时，应选用与储层配伍性好的抑制性暂堵型钻井液、无固相钻井液、可循环微泡沫钻井液或油基钻井液等。15渤海钻探泥浆技术服务公司(三)钻井液性能设计项目水基钻井液性能设计项目表项目一开二开三开四开五开密度（g/cm3）√√√√√漏斗粘度（s）√√√√√塑性粘度（mPa.s）—√√√√动切力（Pa）—√√√√静切力10s/10min（Pa）—√√√√API滤失量（mL）—√√√√泥饼（mm）—√√√√pH值√√√√√高温高压滤失量(mL)根据作业井的实际需要确定设计井段，井深大于4000米或井温达到100℃以上时应设计。泥饼（mm）—√√√√泥饼粘附系数*—√√√√亚甲基蓝膨润土当量（g/L）—√√√√固相含量%（体积百分比）—√√√√油含量%（体积百分比）根据所钻地层特性和所选钻井液类型确定。含砂量%（体积百分比）—√√√√流性指数n—√√√√稠度系数k（Pa·Sn）—√√√√[K+]（mg/L）*—√√√√[Ca2+]（mg/L）*—√√√√[CL-]（mg/L）*—√√√√注：√必选内容—为可选内容。*为有条件选项。泥饼粘附系数*，表示仅在浅井的斜井段、对泥饼润滑性有特殊要求的复杂井段和深井段为必选项；[K+]（mg/L）*，当使用钾盐钻井液体系时为必选项；[Ca2+]（mg/L）*，当使用钙处理钻井液或在易受钙、镁盐侵污井段钻井时为必选项；[CL-]（mg/L）*，当使用盐水钻井液或在易受盐侵污井段钻井时为必选项。16渤海钻探泥浆技术服务公司项目一开二开三开四开五开密度（g/cm3）√√√√√漏斗粘度（s）√√√√√塑性粘度（mPa.s）—√√√√动切力（Pa）—√√√√静切力，10s/10min（Pa）—√√√√高温高压滤失量(mL)—√√√√泥饼（mm）—√√√√石灰碱度（mL）√√√√√破乳电压（V）√√√√√水相盐浓度（%）√√√√√固相含量%（体积百分比）—√√√√水%（体积百分比）√√√√√油%（体积百分比）√√√√√含砂量%（体积百分比）—√√√√油基钻井液性能设计项目表17渤海钻探泥浆技术服务公司（四）水基钻井液主要性能参数设计1、密度●钻井液密度设计应以裸眼井段地层最高孔隙压力为基准，再增加一个安全附加值。油井附加值：0.05g/cm3～0.1g/cm3或1.5MPa～3.5MPa；气井附加值：0.07g/cm3～0.15g/cm3或3.0MPa～5.0MPa。●在盐膏层等易引起塑性变形的特殊复杂地层钻进时，依据上覆岩层压力值，设计合理的钻井液密度。●在易坍塌地层钻井时，根据坍塌压力确定合理的钻井液密度。2、流变性●根据钻井液体系、环空返速、地层岩性以及钻速等因素，确定钻井液粘度和动切力。●在确保井眼清洁的前提下，宜选用较低的粘度和切力值。18渤海钻探泥浆技术服务公司●低密度钻井液动切力与塑性粘度比值宜保持在0.36Pa/mPa.s以上，高密度钻井液宜控制较低的粘度和切力。●在造斜段和水平段钻井，宜控制较高的钻井液动切力和较高的低转速（3rpm和6rpm）读值。3、滤失量●从地层岩性、地层稳定性、钻井液抑制性、邻井实钻井下情况以及是否为储层等因素综合考虑，合理控制钻井液的滤失量。●在高渗透性砂泥岩地层，水基钻井液API滤失量宜控制在8mL以内，滤饼厚度控制在1.0mm以内；在易水化坍塌泥岩地层，钻井液API滤失量宜控制在5.0mL以内，滤饼厚度控制在0.5mm以内。19渤海钻探泥浆技术服务公司●在非油气储层的高温高压深井段钻进时，水基钻井液高温高压滤失量宜小于20mL；在井壁不稳定、易造成井下复杂的深井段，高温高压滤失量宜控制在15mL以内，滤饼厚度控制在3.0mm以内。●在储层段钻井,水基钻井液API滤失量宜控制在5mL以内，滤饼控制在0.5mm以内；高温高压滤失量宜控制在15mL以内，滤饼厚度控制在3.0mm以内。●在水化膨胀率小、渗透性低、井壁稳定性好的非油气储层段，可根据井下情况适当放宽水基钻井液API滤失量控制要求。●在非油气储层段采用强抑制性钻井液钻进时，可根据井下情况适当放宽钻井液高温高压滤失量。20渤海钻探泥浆技术服务公司4、固相含量●应最大限度地降低钻井液劣质固相含量。低固相钻井液的劣质固相含量宜控制在4%（体积百分数）以内。●非加重钻井液含砂量宜控制在0.5%（体积百分数）以内。5、膨润土含量非加重钻井液膨润土含量宜控制在60g/L以内；密度在2.0g/cm3以内，膨润土含量宜控制在40g/L以内；密度在2.0g/cm3∼2.3g/cm3，膨润土含量宜控制在30g/L以内；密度超过2.3g/cm3，膨润土含量宜控制在20g/L以内。6、碱度●不分散型钻井液的pH值宜控制在7.5～9；分散型钻井液的pH值宜控制在9～10；钙处理钻井液的pH值宜控制在9.5～12；硅酸盐钻井液的pH值宜控制在11～12。●在含二氧化碳气体地层钻进时，钻井液的pH值宜控制在9.5以上，含硫化氢