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采油工程课程设计护好油气层、环保可接受和经济高效为原则，同时根据下述方法来确定合适的钻井液体系。一、根据目的层特性选择钻井液钻井液在钻进储层时应调整好各项性能，使其符合要求，尽可能减轻对油气层的伤害。钻井液的选择应注意钻井液材料、钻井液的密度、固相含量、与地层岩性的配伍性、与储层流体的配伍性等因素。油气层的特性不同，对钻井液体系的要求也不一样，钻井液体系应与储层相适应才能起到保护油气层的作用。（1）速度敏感性储集层。应选用高温高压滤失量低的钻井液，使进入储层的滤液量少，流速低，不超过临界流速。（2）水敏感性储集层。首选不滤失水的油基钻井液或气体钻井液，其次可采用具有较强抑制性的钾基钻井液及加有黏土稳定剂的钻井液。（3）酸敏感性储集层。钻井液中不应加入酸溶性的处理剂或加重剂，而要使用加有油溶性封堵材料的水基钻井液或油基钻井液。（4）化学敏感性储集层。选用与地层水相匹配的钻井液体系，当地层水含有大量Mg2+，就不能选用碱石灰处理的钻井液。当地层水中含有CO2-3，就不能选用钙处理钻井液。（5）物理敏感性储集层。物理敏感性储集层指的是那些容易引起储集层润湿反转、水锁及乳化等物理变化的储层。可选择具有防水锁、防润湿反转的钻井液体系。二、根据非目的层特性选择钻井液体系不同的地层对钻井液的要求也不同，应针对其特点采用相应的措施。选择钻井液时应根据下述要求来确定合适的钻井液体系，确保钻井作业的安全进行。1．高压水层（1）掌握高压水层的地层压力系数，确定合适的钻井液密度，防止地层水侵入污染钻井液。（2）根据水质，采用可抗相应盐污染的钻井液类型。（3）加强钻井液的封堵性和提高薄弱地层的承压能力。2．盐膏地层（1）若属薄层或夹层盐膏，可以选用抗盐膏的钻井液处理剂来维护所需钻井液性能。（2）若属厚或较纯的盐层，选用饱和盐水钻井液，并根据井温选择加入适量的盐结晶抑制剂。（3）若属厚杂盐层，应分析盐的种类及含量，采用与地层盐类相同的饱和盐水钻井液，二者活度应基本相同。（4）若属纯石膏层，可选用石膏钻井液。（5）为了防止井眼的塑性变形，应尽可能提高钻井液密度，以防止缩径和卡钻事故。3．易坍塌地层（1）对于因地层应力不平衡所引起的坍塌地层，钻井液密度应大于地层的坍塌压力。（2）易坍塌地层钻井，钻井液的黏度、切力不能过低，返速不能过高，以免形成紊流冲刷井壁，加剧井塌。（3）钻井液的胶凝强度不能过大，以免造成起下钻及开泵时压力激动。（4）水敏性强的地层钻井，钻井液的高温高压滤失量应控制在12cm3之内。采油工程课程设计（5）对脆性页岩及微裂缝发育塌层，应添加封堵材料，对微裂缝起到封闭缝作用，减少滤液进入塌层。（6）使用抑制性强的钻井液体系。（7）若地层复杂，水基钻井液不能解决问题，可使用活度值平衡的油基钻井液。4．易发生压差卡钻地层易发生压差卡钻的地层，主要是高渗透性地层，如粗砂岩等，易形成较厚的泥饼。对钻井液的要求如下：（1）钻井液具有好的流变性能和泥饼质量，泥饼薄而韧。（2）降低钻井液液柱压力与地层孔隙压力的压差是防卡的最有效措施。（3）钻井液固相含量尽可能降低，特别是有害低密度固相不要超过5%（体积比）。（4）根据钻井液类型，选择添加有效的润滑剂。（5）储备必要数量的解卡剂，一旦发生压差卡钻，及时进行浸泡解卡。5．易漏地层（1）尽可能使用平衡地层压力的钻井液密度。（2）钻井液具有强的封堵性能，可提高地层承压能力。（3）钻井液具有良好流变性，获得较低的循环当量密度。（4）针对漏层性质选用相应堵漏措施。在可能的情况下，最好把漏层钻穿后再采取堵·396·漏措施。（5）储备必要数量的堵漏材料，一旦发生漏失进行及时处理。三、特殊井对钻井液的要求相对常规井而言，特殊井在满足常规井性能的基础上对钻井液体系有特殊的要求。如小井眼钻井要求钻井液有较低的流动摩阻；水平井要求钻井液有更好的悬浮能力；高温高压井要求钻井液有更高的热稳定能力；深水井要求钻井液有更稳定的流变性能和天然气水合物的抑制能力等。1．水平井和分支井对钻井液的要求（1）有较强的悬浮能力、携岩能力。水平井和分支井从造斜到水平段，井斜角是逐渐增大时，岩屑在环空内所受到的下滑速度的径向分速度也逐渐增大，岩屑沉淀的机率大大增加。当岩屑逐渐在环空的底边沉淀并堆积成岩屑床时，循环液体只从环空的高边通过，“岩屑床”也会越积越厚。根据“Boycott”效应的原理，35°～65°的斜井最易形成“岩屑床”，也是最危险的井段。由于携岩能力不足，轻者会增加摩阻，起下钻困难，重者会造成卡钻。（2）有合理的钻井液密度和较强的抑制性。当井斜角逐渐增加时，易坍塌地层暴露在裸眼中的面积也会成倍增加，从力学因素来分析，随着井斜角的增加，上覆地层压力的径向分力也越大，即向井内的侧压力变大，增加了井壁坍塌的风险。从化学因素来分析，由于水平段暴露在钻井液中的面积增加，也就意味着化学反应量的增加。与直井相比较，坍塌的风险增加，井眼不稳定的问题更突出。（3）有较强的防漏能力和尽可能低的固相含量。尽管漏层的属性是客观存在，但引起井漏的外部条件却由于水平井的特殊条件而与直井有很大不同。当水平段越长，总的流阻就越大，特别是当有岩屑床存在时，钻井液的循环当量密度增加量会增大，对井底地层的压力亦显著增加，井漏的风险增加。另外，由于水平段是在储层内进行，钻井液的有害固相含量和漏失都会对储层造成伤害。（4）润滑性能好。钻具始终在井眼的下壁旋转、滑动，其摩擦阻力高于常规井，因此要求钻井液具有良好的润滑性。海洋石油现有的钻井液体系中能满足水平井和分支井作业要求的体系有PRD（无黏土采油工程课程设计相储层钻开液）、油基钻井液体系、合成基钻井液体系、阳离子聚合物水基钻井液体系、聚合醇钻井液体系等。2．高温高压钻井对钻井液的要求（1）具有抗高温的能力（又称高温稳定能力）。在高温的影响下，钻井液性能的变化加剧，不易掌握和控制。这是由于在高温的作用下，除无机盐如KCl、CaCl2、NaCl等外，钻井液中的各种成分和添加剂均将因高温的影响而变质，发生发酵、降解、增稠、失效等。配浆用的膨润土当温度超过121℃（250℉）时就会明显增稠。淀粉类处理剂当温度超120℃时容易发酵。纤维素类和一般高聚合物类当温度超过140℃就会断链，降解而失去作用。这些处理剂的化学和物理变化最终反映在钻井液性能的变化和失效，如滤失量增大，黏度增高，最后导致钻井工程不能正常进行。（2）具有优良的流变性能和较强的抑制能力。在高温高压井中，地层孔隙压力与破裂压力的窗口很小，而环空压耗较大，导致钻井液密度的调节区间很小，钻井液要尽可能地减少环空压耗。而地层的高压力造成了钻井液的高密度，也导致钻井液的高固相。为维护·397·优良的钻井液性能，使用处理剂的浓度也高，钻屑的水化膨胀或水化分散会使钻井液的流变性能更难控制。高温高压井钻井液也要有较好的润滑性和环境可接受性。能在高温高压井中使用的钻井液体系有油基钻井液、聚磺水基钻井液、阳离子型高密度水基钻井液、Pyrodrill体系（美国Milpark公司在南海YC21-1-3井使用的体系）等。聚磺水基钻井液是对三磺钻井液体系（SMP磺甲基酚醛树脂、SMC磺化腐植酸、SMK磺化栲胶）的发展。通过引入聚合物材料使钻井液体系在抗高温的情况下具有聚合物钻井液的优良特性。3．小井眼钻井对钻井液的要求（1）抑制能力、剪切稀释性强和流变性能好。小井眼钻井时环空间隙小，较低的排量就会产生较高的环空返速，对井壁的冲蚀作用大。小井眼中循环系统的压力损失分布与常规井差别较大。环空的压力损失大，起下钻时更容易造成抽吸或压力激动，导致井下复杂情况。（2）润滑性好、固相含量低，最好用无固相钻井液。由于环空间隙小，钻井液的摩阻和固相含量的增加都可能引发井下复杂情况。小井眼钻井一般是在储层中钻进，有时还兼有高温高压的条件，因而钻井液应具有保护储层的特性。目前常用的钻井液体系有：阳离子聚合物水基钻井液、聚合醇钻井液、水包油钻井液、KCl/甲酸钠（CH3COONa）/甲酸钾（CH3COOK）无固相体系。当钻井设备配套有条件时可以选用微泡沫钻井液。