钻井液工艺学试题库
第一章：钻井液概述
◆ 钻井液：
又称做钻井泥浆，简称泥浆。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。
◆ 钻井液最基本的功用有以下几点：
(1)携带和悬浮岩屑 (2)稳定井壁和平衡地层压力
(3)冷却和润滑钻头、钻具 (4)传递水动力
（5）附加：满足保护油气层的要求；必须有利于地层测试；对钻井人员和环境不发生伤害和污染；对井下工具及地面装备不腐蚀或尽可能减轻腐蚀。
◆ 钻井液的类型：
(1)按密度大小可分为非加重钻井液和加重钻井液。
(2)按与黏土水化作用强弱可分为非抑制性钻井液和抑制性钻井液。
(3)按固相含量不同，固相含量较低的叫做低固相钻井液，基本不含固相的叫做无固相钻井液。
(4)按钻井液中流体介质和体系的组成特点，可分为水基钻井液、油基钻井液和气体型钻井流体等三种类型。
◆ 在国内得到认可的各种钻井液类型。
(1)分散钻井液 (2)钙处理钻井液 (3)盐水钻井液 (4)饱和盐水钻井液
(5)聚合物钻井液 (6)钾基聚合物钻井液 (7)油基钻井液 (8)合成基钻井液
(9)气体型钻井流体 (10)保护油气层的钻井液
◆ 分散钻井液：
是指用淡水、膨润土和各种对黏土与钻屑起分散作用的处理剂（简称为分散剂）配制而成的水基钻井液。其主要特点是：
(1)可容纳较多的固相，较适于配制高密度钻井液。
(2)容易在井壁上形成较致密的泥饼，故其滤失量一般较低。
(3)某些三磺钻井液具有较强的抗温能力，适于在深井和超深井中使用。
(4)也有一些缺点。抑制性和坑污染能力较差，因体系中固相含量高，对提高钻速和保护油气层均有不利的影响。
◆ 钙处理钻井液：
组成特点是体系中同时含有一定浓度（质量浓度）的Ca2+和分散剂。以保证钻井液具有良好、稳定的性能。这类钻井液抗盐、钙污染的能力较强，对所钻地层中的黏土有抑制其水化分散的作用，可在一定程度上控制页岩坍塌和井径扩大，同时能减轻对油气层的损害。
◆ 盐水钻井液：
是用盐水（或海水）配制而成的含盐量从l%( [Cl-] 6000mg/l）直至饱和（[Cl-]189000mg/l）之前的整个范围内都属于此种类型。对黏土水化有较强抑制作用。
◆ 饱和盐水钻井液：
是指钻井液中NaCl含量达到饱和时的盐水钻井液体系．它可以用饱和盐水配成，亦可先配成钻井液再加盐至饱和。主要用于钻其它水基钻井液难以对付的大段岩盐层和复杂的盐膏层，也可作为完井液和修井液使用。
◆ 聚合物钻井液：
是以某些具有絮凝和包被作用的高分子聚合物作为主处理剂的水基钻井液。体系所包含的各种固相颗粒可保持在较粗的粒度范围内，同时所钻出的岩屑也因及时受到包被保护而不易分散成微细颗粒。
◆ 钾基聚合物钻井液：
是一类在钻遇泥页岩地层时以各种聚合物的钾（或铵、钙）盐和KCl为主处理剂的防塌钻井液。
◆ 油基钻井液：
以油（通常使用柴油或矿物油）作为连续相的钻井液称做油基钻井液。主要使用油水比在（50～80):(50～20）范围内的油包水乳化钻井液。与水基钻井液相比，油基钻井液的主要特点是有很强的抑制性，抗高温，抗盐，抗钙，润滑性好，可有效减轻对油气层的损害等。因此钻深井、超深井、大位移井、水平井和各种复杂地层使用该类钻井液。但其配制成本较高，使用时会对环境造成一定污染，因而应用受到一定的限制。
◆ 合成基钻井液：
是以合成的有机化合物作为连续相，盐水作为分散相，并含有乳化剂、降滤失剂、流型改进剂的一类新型钻井液。由于使用无毒并且能够生物降解的非水溶性有机物取代了油基钻井液中通常使用的柴油，因此这类钻井液既保持了油基钻井液的各种优良特性，同时又能大大减轻钻井液排放时对环境造成的不良影响，尤其适用于海上钻井。
◆ 气体型钻井流体：
主要适用于钻低压油气层、易漏失地层以及某些稠油油层。其特点是密度低，钻速快，可有效保护油气层，并能有效防止井漏等复杂情况的发生．
◆ 气体型钻井流体的4 种类型：
(1)空气或天然气钻井流体：即钻井中使用干操的空气或天然气作为循环流体。其技术关键在于必须有足够大的注人压力，以保证能达到将全部钻屑从井底携至地面的环空流速。
(2)雾状钻井流体：即少量液体分散在空气介质中所形成的雾状流体。它是空气钻井流体与泡沫钻井流体之间的一种过渡形式。
(3)泡沫钻井流体：钻井中使用的泡沫是一种将气体介质（一般为空气）分散在液体中，并添加适量发泡剂和稳定剂而形成的分散体系
(4)充气钻井液：为了降低钻井液密度，将气体（一般为空气，均匀地分散在钻井液中，便形成充气钻井液，混入的气体越多，钻井液密度越低。
◆ 保护油气层的钻井液：
是指在储层中钻进时使用的一类钻井液。钻达目的层时，所设计的钻井液不仅应能满足钻井工程和地质的要求，还应满足保护油气层的需要。密度和流变参数应调整至合理范围，滤失量应尽可能低，所选用的处理剂应与油气层相配伍，以及选用适合的暂堵剂等。
◆ 需检测的钻井液API常规性能包括：
密度、漏斗黏度、塑性黏度、动切力、静切力、API 滤失量、HTHP 滤失量、pH 值、碱度、含砂量、固相含量、膨润土含量和滤液中各种离子的质量浓度等。
◆ 钻井液密度：
又叫泥浆比重，是指每单位体积钻井液的质量，常用g/cm3,（或kg/m3）表示。其英制单位通常为lbm/gal（即磅／加仑或写做ppg，1 g/cm3=8.33 lbm/gal ) 。钻井液密度可调节钻井液在井筒内的静液柱压力，以平衡地层孔隙压力和地层构造应力，是确保安全、快速钻井和保护油气层的一个十分重要的参数。
◆ 降低密度的方法有以下几种：
(1)最主要的方法是用机械和化学絮凝的方法清除无用固相，降低钻井液的固相含量。
(2)加水稀释。但往往会增加处理剂用量和钻井液费用。
(3)混油。但有时会影响地质录井和测井解释。
(4)钻低压油气层时可选用充气钻井液等。
◆ 钻井液的流变性：
是指钻井液流动和变形的特性。通常由不同的流变模式及其参数来表征的，最常用的流变模式为宾汉模式（参数为塑性黏度和动切力）和幂律模式（参数为流性指数和稠度系数）。
◆ 滤失性：
在钻井过程中，当钻头钻过渗透性地层时，由于钻井液的液柱压力一般总是大于地层孔隙压力，在压差作用下，钻井液的液体便会渗入地层，这种特性称为钻井液的滤失性。通常用滤失量来表征钻井液的渗滤速率。
◆ 造壁性：
在液体发生渗滤的同时，钻井液中的固相顺粒会附着并沉积在井壁上形成一层泥饼。随着泥饼的逐渐加厚以及在压差作用下被压实，会对裸眼井壁有效地起到稳定和保护作用，这就是钻井液的造壁性。由于泥饼的渗透率远远小于地层的渗透率，因而形成的泥饼可有效地阻止钻井液中的固相和滤液继续侵入地层。
◆ 要求钻井液的pH值控制在8～11之间的原因：
(1)可减轻对钻具的腐蚀； (2)可预防因氢脆而引起的钻具和套管的损坏；
(3)可抑制钻井液中钙、镁盐的溶解；
(4)有相当多的处理剂需在碱性介质中才能充分发挥其效能。
第二章：黏土矿物和黏土胶体化学基础
◆ 黏土所带电荷种类：
(1)永久负电荷 (2)可变负电荷 (3)正电荷
◆ 影响黏土阳离子交换容量大小的因素：
(1)黏土矿物的本性 (2)黏土的分散度 (3)分散介质的酸碱度
◆ 黏土矿物的水分：
(1)结晶水 (2)吸附水 (3)自由水。
◆ 黏土水化膨胀作用的机理：
(1)表面水化 (2)渗透水化
黏土水化膨胀受三种力制约：表面水化力、渗透水化力和毛细管作用。
◆ 影响黏立水化膨胀的因素：
(1)因黏土晶体的部位不同，水化膜的厚度也不相同。
(2)黏土矿物不同，水化作用的强弱也不同。
(3)因黏土吸附的交换性阳离子不间，其水化程度有很大差别。
◆ 影响动力稳定性的因素：
(1)重力的影响 (2)布朗运动的影响 (3)介质黏度的影响
◆ 静电稳定理论：
溶胶粒子之间存在两种相反的作用力：吸力与斥力。胶体颗粒在布朗运动中相互碰撞时，吸力大于斥力，溶胶就聚结；反之，当斥力大于吸力时，粒子碰撞后又分开了，保持其分散状态。
◆ 影响聚结稳定性的因素：
(1)电解质浓度的影响 (2)反离子价数的影响：价数越高越容易聚结
(3)反离子大小的影响：半径越大越易聚结 (4)同号离子的影响
(5)相互聚沉现象
第三章：钻井液的流变性
◆ 钻井液流变性：
是指在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性，其中流动性是主要的方面。
◆ 流变模式：
各种钻井液的剪切应力与剪切速率之间的关系用数学关系式表示时，称为流变方程，又称为流变模式，图线来表示时，就称为流变曲线。
◆ 静切应力：
又称凝胶强度，钻井液中的黏土颗粒都在不同程度上处在一定的絮凝状态。要使钻井液开始流动，就必须施加一定的剪切应力，破坏絮凝时形成的这种连续网架结构。这个力即静切应力，它反映了所形成结构的强弱。
◆ 影响塑性黏度的主要因素:
(1)影响塑性黏度的主要因素是钻井液中的固相含量。
(2)钻井液中黏土的分散程度。 (3)高分子聚合物处理剂。
◆ 影响τ。值的主要因素：
(1)黏土矿物的类型和浓度。 (2)电解质。 (3)降黏剂。
◆ 紊流携带岩屑的缺点：
钻井液在作紊流流动时，岩屑不存在转动和滑落现象，几乎全部都能携带到地面上来，环形空间里的岩屑比较少。但是紊流携岩也有一些缺点:
(1)岩屑在紊流时的滑落速度比在层流时大，这就要求钻井液的上返速度高，泵的排量大。
(2)用紊流携岩会使钻头的水马力降低，不利于喷射钻井。
(3)紊流时的高流速对井壁冲蚀严重，不能很好地形成泥饼，容易引起易塌地层井壁垮塌。
◆ 如何实现平板型层流：
(1)钻井液按塑性流型来考虑时，增大τ0/µp可使钻井液的流核尺寸增大，从尖峰型层流转变为平板型层流，该比值越高，则平板化程度越大。
(2)钻井液按假塑性流型来考虑，减小n值如同提高τ0/µp，也可使环空液流转变为平板型层流。
(3)用速较的低环空返，在O.5--0.6 m/s就可满足携岩的要求。
◆ 平板型层流的特点：
(1)可实现用环空返速较低的钻井液有效地携带岩屑。
(2)解决了低黏度钻井液能有效携岩的问题。
(3)避免了钻井液处于紊流状态时对井壁的冲蚀，有利于保持井壁稳定。
◆ 钻井液流变性与钻井作业的关系：
(1)井眼净化 (2)井壁稳定
(3)携带岩屑和悬浮加重剂 (4)井内液柱压力激动
(5)提高钻速
◆ 使钻井液τ0/µp达到0.36--0.48Pa/(mPa•s)，可采取的措施和方法:
(1)选用XC、HEC、PHP和FA367等高分子聚合物作为主处理剂，并保持其足够的浓度。
(2)通过有效地使用固控设备，除去钻井液中的无用固相，降低固体颗粒浓度，从而降低µp。
(3)在保证钻井液性能稳定的情况下，通过适量地加入石灰、石膏、氯化钙和食盐等电解质，以增强体系中固体颗粒形成网架结构的能力。
第四章：钻井液滤失和润滑性能
◆ 影响钻井液滤失量的因素：
(1)滤失时间 (2)压差 (3)滤液的黏度和温度 (4)固相含量和类型
(5)岩层的渗透性 (6)泥饼的压实性 (7)钻井液的流动状态 (8)处理剂的使用
◆ 钻井液滤失性能的评价方法：
(1)API滤失量测定仪 (2)HTHP滤失量测定仪 (3)动滤失量测定仪
◆ 钻井液滤失性能与钻井工作的关系：
(1)对于井壁为泥页岩的地层，滤失量过大会引起地层岩石水化膨胀、剥落，使井径扩大或缩小。
(2)会引起卡钻、钻杆折断，降低机械效率，缩短钻头、钻具的使用寿命等问题。
(3)对于裂隙发育的破碎性地层，滤液渗入岩层的裂隙面，减小了层面间的接触摩擦力，在钻杆的敲击下，碎岩块落入井内，常引起掉块卡钻等井内事故。
(4)而对于储层(特别是低渗和黏土含量高的储层)，滤失量过大则会引起储层渗透率的下降。
(5)钻井液循环时，如果在井壁上形成的泥饼过厚，则会减小井的有效直径，钻具与井壁的接触面积增大，从而有可能引起各种钻井问题，如旋转时扭距增大，起下钻遇阻以及高的抽吸与波动压力，功率消耗增加，甚至引起井壁垮塌或造成井漏、井涌等事故。
(6)在液柱压力和地层压力作用下，厚的泥饼易引起压差卡钻事故，而处理卡钻事故的费用是相当昂贵的。
(7)此外，泥饼过厚会造成测井工具、打捞工具不能顺利下至井底.
(8)同时泥饼过厚，还会影响测试结果的正确性，甚至会影响发现低压生产层。
(9)由此可见，钻井液的滤失控制是钻井液工艺中的一个十分重要的问题，这里首要的是控制泥饼的厚度，而泥饼的厚度是随滤失总量的增加而增厚的，故应控制钻井液的滤失量。
(10)然而，滤失量并不是决定泥饼厚度的惟一因素，对于不同的钻井液，泥饼厚度相同，而滤失量却不一定相同；反之，滤失量相同，泥饼厚度亦可能不同。
(11)滤失量过大固然不好，但过小的滤失量也会造成钻井液成本增加，钻速下降。
(12)需要指出，钻井液滤液矿化度不同，对井壁岩层稳定性的影响也是不同的。与淡水滤液、碱性强的滤液相比较，高矿化度、碱性弱的滤液和含高聚物(例如聚丙烯酰胺)的滤液不易引起井壁岩层的膨胀和现塌。实践证明，即使滤失量大些，使用这类钻井液要安全得多。因此，对于井壁稳定来说，不仅要注意滤失量的大小，还要考虑滤液的性质及其对井壁稳定造成的影响。
(13)综上所述，钻井液形成的泥饼一定要薄、致密、坚韧；而钻井液的滤失量则要控制适当，应根据岩石的特点、井深、井身结构等因素来确定，同时应考虑钻井液的类型。
◆ 对钻井液滤失性能的要求：
(1)井浅时可放宽，井深时应从严
(2)钻裸眼时间短时可放宽，钻裸眼时间长须从严
(3)使用不分散性处理剂时可适当放宽，使用分散性处理剂时要从严
(4)钻井液矿化度高者可放宽，钻井液矿化度小应从严
要从钻井实际出发，以井下情况是否正常为依据，适时测定并及时调整钻井液的滤失量。
◆ 对钻井液滤失性能的一般要求:
(1)在钻开油气层时，应尽力控制滤失量，以减轻对油气层的损害。一般情况下，API滤失量应小子5mL，HTHP滤失量应小于15mL
(2)钻遇易坍塌地层时，滤失量需严格控制，API滤失量最好不大于5mL。
(3)对一般地层，API滤失量应尽量控制在10mL以内，HTHP滤失量不应超过20mL。但有时可适当放宽，某些油基钻井液体系正是通过适当放宽滤失量来提高钻速的。
(4)要注意提高滤饼质量，尽可能形成薄、韧、致密及润滑性好的滤饼，以利于固壁和避免压差卡钻。在我国，某些油田要求，钻开储层时API滤失实验测得的滤饼厚度不得超过1mm。
(5)加强对钻井液滤失性能的检测。正常钻进时，应每4h测一次常规滤失量。对定向井、丛式井、水平井、深井和复杂井要增测HTHP滤失量和泥饼的润滑性，对其要求也相应高一些。
(6)瞬时滤失量的适当增加有利于提高机械钻速。
在控制总滤失量的同时，使钻井液保持一定的瞬时滤失对于钻头破岩是有益的。
◆ 获得致密性与渗透性小的泥饼的一般方法:
(1)使用膨润土造浆。
(2)加入适量纯碱、烧碱、有机分散剂(煤碱液等)，提高黏土颗粒的ζ电位、水化程度和分散度。
(3)加入CMC或其它聚合物以保护黏土颗粒，阻止其聚结，从而有利于提 高分散度。同时，CMC和其它聚合物沉积在泥饼上亦起堵孔作用，使滤失量降低。
(4)加入一些极细的胶体粒子堵塞泥饼孔隙，以使泥饼的渗透性降低，抗剪切能力提高。
◆ 润滑性能良好的钻井液具有以下优点:
(1)减小钻具的扭矩、磨损和疲劳，延长钻头轴承的寿命；
(2)减小钻柱的摩擦阻力，缩短起下钻时间；
(3)能用较小的动力来转动钻具； (4)能防黏卡，防止钻头泥包。
◆ 钻井液润滑性的主要影响因素：
(1)黏度、密度和固相 (2)滤失性、岩石条件、地下水和滤液pH值
(3)有机高分子处理剂 (4)润滑剂
◆ 对钻井液润滑剂的要求：
(1)润滑剂必须能润滑金属表面，并在其表面形成边界膜和次生结构。
(2)应与基浆有良好的配伍性，对钻井液的流变性和滤失性不产生不良影响。
(3)不降低岩石破碎的效率。 (4)具有良好的热稳定性和耐寒稳定性。
(5)不腐蚀金属，不损坏密封材料。 (6)不污染环境，易于生物降解，价格合理，且来源充足。
第五章：钻井液配浆材料与处理剂
◆ 钻井液原材料和处理剂的分类方法：
第一类分类方法是按其组成分类。通常分为钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。
第二类分类方法是按其在钻井液中所起的作用或功能分类共分为以下16类：
(1)增黏剂 (2)降黏剂 (3)乳化剂 (4)润滑剂 (5)堵漏剂 (6)黏土类
(7)缓蚀剂 (8) 絮凝剂 (9)解卡剂 (10)加重剂 (11)杀菌剂 (12)消泡剂
(13)泡沫剂 (14)页岩抑制剂 (15)降滤失剂 (16)其它类
◆ 膨润土定义：
膨润土是水基钻井液的重要配浆材料，具有蒙脱石的物理化学性质，含蒙脱石不少于85%的黏土矿物。
◆ 目前我国将配制钻井液所用的膨润土分为三个等级:
一级为符合API标准的销膨润土；二级为改性土，经过改性符合OCMA标准要求；三级为较次的配浆土，仅用于性能要求不高的钻井液。
◆ 膨润土在淡水钻井液中的作用:
(1)增加黏度和切力，提高井眼净化能力 (2)形成低渗透率的致密泥饼，降低滤失量
(3)对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性 (4)防止井漏
◆ 常用的钻井液加重材料：
(1)重晶石粉 (2)石灰石粉 (3)铁矿粉和钛铁矿粉 (4)方铅矿粉
◆ 常用的无机处理剂：
(1)纯碱：
碳酸纳(Na2C03)，又称苏打粉，无水为白色粉末，密度为2.5 g/cm3，水溶液pH=11.5；可有效地改善黏土的水化分散性能，加入适量纯碱可使新浆的滤失量下降，黏度、切力增大。但过量的纯碱会导致黏土颗粒发生聚结，使钻井液性能受到破坏。在钻水泥塞或钻井液受到钙侵时，加入适量纯碱使Ca2+沉淀成CaC03，从而使钻井液性能变好。
(2)烧碱：
氢氧化销(NaOH)，乳白色晶体，密度为2.0--2.2g/cm3；
主要用于调节钻井液的pH值；与丹宁、褐煤等酸性处理剂一起配合使用，使之分别转化为丹宁酸钠、腐植酸钠等有效成分；还可用于控制钙处理钻井液中Ca2+的浓度等。
(3)石灰：
氧化钙(CaO)，在水中的溶解度较低，常温下为0.16%，其水溶液呈碱性。并且随温度升高，溶解度降低。吸水后变成熟石灰，即氢氧化钙 (Ca(OH)2)。
在钙处理钻井液中，石灰用于提供Ca2+，以控制黏土的水化分散能力，使之保持在适度絮凝的状态；在油包水乳化钻井液中，CaO用于使烷基苯磺酸钠等乳化剂转化为烷基苯磺酸钙，并调节pH值。但需注意，在高温条件下石灰钻井液可能发生固化反应，使性能不能满足要求，因此在高温深井中应慎用。此外，石灰还可配成石灰乳堵漏剂封堵漏层。
(4)石膏：
硫酸钙(CaS04)，有熟石膏(CaSO4•2HzO)和无水石膏(CaSO4)两种。石膏是白色粉
末，密度为2.31--2.32g/cm3。常温下溶解度较低(约为0.2%)，40oC以前，溶解度随温度升高而增大；40oC以后，溶解度随温度升高而降低。吸湿后结成硬块，存放时应注意防潮。
在钙处理钻井液中，石膏与石灰的作用大致相同，都用于提供适量的Ca2+。石膏提供的钙离子浓度比石灰高一些，此外用石膏处理可避免钻井液的pH值过高。
(5)氯化钙：
冰钙(CaCl2)通常含有六个结晶水为无色斜方晶体，密度为1.68g/cm3，易潮解，且易溶于水(常温下约为75%)，其溶解度随温度升高而增大。
主要用于配制防塌性能较好的高钙钻井液。用CaCl2处理钻井液时常常引起pH值降低。
6.氯化钠：
食盐(NaCl)，白色晶体，密度约为2.20g/cm3。纯品不易潮解，但含MgCl2、CaCl2等杂质的工业食盐容易吸潮。20oC在水中的溶解度为36.0g，随温度升高溶解度略有增大。
主要用于配制盐水钻井液和饱和盐水钻井液，以防止岩盐井段溶解，并抑制井壁泥页岩水化膨胀。为保护油气层还可用于配制无固相清洁盐水钻井液，或作为水溶性暂堵剂使用。
(7)KCl：白色立方晶体，密度1.98g/cm3，熔点776oC。易溶于水且溶解度随温度升高而增加。
是一种常用的元机盐类页岩抑制剂，具有较强的抑制页岩渗透水化的能力。 与聚合物配合使用，可配制成具有强抑制性的钾盐聚合物防塌钻井液。
(8)硅酸钠：
水玻璃或泡花碱(Na2O•nSiO2)， n称为水玻璃的模数(二氧化硅与氧化钠的分子个数比)n值越大，碱性越弱。3以上的称为中性水玻璃，3以下的称为碱性水玻璃。液体水玻璃一般为黏稠的半透明液体，随所含杂质不同可以呈无色、棕黄色或青绿色等，现场使用的水玻璃的密度为1.5--1.6g/cm3，pH值为11.5--12，能溶于水和碱性溶液，能与盐水混溶，可用饱和盐水调节水玻璃的黏度。
在钻井液中可以部分水解生成胶态，可使部分黏土颗粒(或粉砂等〉聚沉，从而使钻井液保持较低的固相含量和密度。
水玻璃对泥页岩的水化膨胀有一定的抑制作用，溶液遇Ca2+、Mg2+和Fe3+等高价阳离子会产生沉淀，所以，用水玻璃配制的钻井液一般抗钙能力较差，不宜在钙处理钻井液中使用。但它可在盐水或饱和盐水中使用。利用水玻璃这个特点，可使裂缝性地层的一些裂缝发生愈合或提高井壁的破裂压力，起到化学固壁的作用,有较好的防塌性能。硅酸盐钻井液是防塌钻井液。
当水玻璃溶液的pH值降至9以下时，整个溶液会变成半固体状的凝胶。随着pH值的不同，其胶凝速度(即调整pH直至形成胶凝所需时间)有很大差别，可以从几秒到几十小时。利用这一特点，可以将水玻璃与石灰、黏土和烧碱等配成石灰乳堵漏剂，注入已确定的漏失井段进行胶凝堵漏。因此，水玻璃是一种堵漏剂。
配制硅酸盐钻井液的成本较低，且对环境无污染。
(9)重铬酸钠和重铬酸钾：
重铬酸钠又叫红矾钠(Na2Cr207•2H2O)，红色或桶红色针状晶体，密度2.35g/cm3，有强氧化性，易溶于水，25oC时溶解度为190g。
重铬酸钾又称红矾钾(K2Cr207)，橙红色三斜晶体，密度2.68g/cm3，有强氧化性，不潮解，易溶于水，25oC时溶解度为96.9g。
这两种重铬酸盐的化学性质相似，在钻井液中CrO42-能与有机处理剂起复杂的氧化还原反应，生成的Cr3+极易吸附在黏土颗粒表面，又能与多官能团的有机处理剂生成络合物(如木质素磺
酸铬、铬腐植酸等)。在抗高温深井钻井液中，常加入少量重铬酸盐以提高钻井液的热稳定性，有时也用做防腐剂。
(10)酸式焦磷酸钠和六偏磷酸钠：
酸式焦磷酸钠 (Na2H2P207)代号SAPP，无色固体，10% Na2H2P207水溶液的pH值为4.8。六偏磷酸钠(NaP03)6，外观为无色玻璃状固体，有较强的吸湿性。易溶于水，溶解度随温度升高而增大，10%(NaP03)6水溶液的pH值为6.8。
磷酸盐类处理剂是早期主要稀释剂之一。对高黏土含量和Ca2+、Mg2+引起的絮凝均有良好的稀释作用。遇较少量Ca2+、Mg2+时，生成水溶性络离子；遇大量Ca2+、Mg2+时，生成钙盐沉淀。Na2H2P207对消除水泥和石灰的污染有很好效果，既能除去Ca2+，又能使钻井液的pH值适度降低。
磷酸盐类稀释剂的主要缺点是抗温性差，超过80oC时稀释性能急剧下降，是由于它们在高温下会转化为正磷酸盐，成为一种絮凝剂。因此，在深井段，用抗温性较强的其它稀释剂。
(11)混合金属层状氢氧化物：
MMH，由一种带正电的晶体胶粒所组成，称为正电胶。其产品有溶胶、浓胶和胶粉三种剂型。
◆ 无机处理剂在钻井液中的作用机理：
(1)离子交换吸附 (2)调控钻井液的pH值 (3)沉淀作用
(4)络合作用 (5)与有机处理剂生成可溶性盐 (6)抑制溶解的作用
◆ 降黏剂的种类：
(1)单宁类 (2)木质素磺酸盐类 (3)X-40系列降黏剂
(4)XY-27 (5)磺化苯乙烯-马来酸肝共聚物
◆ 单宁的稀释机理：
单宁酸钠苯环上相邻的双酚羟基可通过配位键吸附在黏土颗粒断键边缘的Al3+处，而剩余的一ONa和一COONa均为水化基团，它们又能给黏土颗粒带来较多的负电荷和水化层，使黏土颗粒端面处的双电层斥力和水化膜厚度增加，从而拆散和削弱了黏土颗粒间通过端-面和端-端连接而形成的网架结构，使黏度和切力下降。
其使用量一般较少。加大用量时，单宁碱液也会在一定程度上起降滤失的作用。是由于随着结构的拆散和黏土颗粒双电层斥力和水化作用的增强，有利于形成更为致密的泥饼。
◆ 铁铬盐对钻井液的稀释作用：
一是在黏土颗粒的断键边缘上形成吸附水化层，从而削弱黏土颗粒之间的端-面和端-端连接，从而削弱或拆散空间网架结构，致使钻井液的黏度和切力显著降低
二是铁铅盐分子在泥页岩上的吸附，有抑制其水化分散的作用，这不仅有利于井壁稳定，还可以防止泥页岩造浆所引起的钻井液黏度和切力上升。
◆ 研制和开发聚合物型降黏剂的主要原因:
聚合物型降黏剂主要是相对分子质量较低的丙烯酰胺类或丙烯酸类，主要用于聚合物钻井液。
常规的分散型降黏剂只能有效地降低钻井液的动切力(即所谓结构黏度)，而不能使塑性黏度降低，因而导致钻井液的动塑比减小，某些分散型降黏剂还会使钻井液抑制钻屑分散的能力削弱；而聚合物型降黏剂能使动切力、塑性黏度同时降低，与此同时还能增强钻井液抑制地层造浆的能力，从而可为聚合物钻井液真正实现低固相和不分散创造条件。
◆ X-40系列处理剂的稀释作用：
主要是由其线型结构、低相对分子质量及强阴离子基团所决定的。
一方面，由于其分子量低，可通过氢键优先吸附在黏土颗粒上，从而顶替掉原已吸附在黏土颗粒上的高分子聚合物，从而拆散了由高聚物与黏土颗粒之间形成的“桥接网架结构”
另一方面，低分子量的降黏剂可与高分子主体聚合物发生分子间的交联作用，阻碍了聚合物与黏土之间网架结构的形成，从而达到降低黏度和切力的目的。
但若其聚合度过大，相对分子质量过高，反而会使黏度、切力增加。
◆ 降滤失剂品种：
(1)纤维素类 (2)腐殖酸类 (3)丙烯酸类聚合物 (4)树脂类 (5)淀粉类
◆ 钠羧甲基纤维素的降滤失机理：
CMC在钻井液中电离生成长链的多价阴离子。其分子链上的羟基和醚氧基为吸附基团，而羧钠基为水化基团。羟基和醚氧基通过与黏土颗粒表面上的氧形成氢键或与黏土颗粒断键边缘上的Al3+之间形成配位键使CMC能吸附在黏土上；而多个羧钠基通过水化使黏土颗粒表面水化膜变厚，黏土颗粒表面ζ电位的绝对值升高，负电量增加，从而阻止黏土颗粒之间因碰撞而聚结成大颗粒(护胶作用)，并且多个黏土细颗粒会同时吸附在CMC的一条分子链上，形成布满整个体系的混合网状结构，从而提高了黏土颗粒的聚结稳定性，有利于保持钻井液中细颗粒的含量，形成致密的滤饼，降低滤失量。此外，具有高黏度和弹性的吸附水化层对泥饼的堵孔作用和CMC溶液的高黏度也在一定程度上起降滤失的作用。
第六章：水基钻井液
◆ 钻井液受侵：
钻井过程中，常有来自地层的各种污染物进入钻井液中，使其性能发生不符合施工要求的变化的现象。钙侵，盐侵和盐水侵，二氧化碳污染，硫化氢污染，氧的污染。
◆ 分散钻井液的特点：
由淡水、配浆膨润土和各种对黏土、钻屑起分散作用的处理剂(简称为分散剂)配制而成的水基钻井液。为了与钙处理钻井液相区别，又称为细分散钻井液或淡水钻井液。
主要特点是黏土在水中高度分散，正是通过高度分散的黏土颗粒使钻井液具有所需的流变和降滤失性能。其优点除配制方法简便、成本较低之外，还体现在以下方面:
(1)可形成较致密的泥饼，而且其韧性好，具有较好的护壁性，API和HTHP滤失量均较低；
(2)可容纳较多的固相，较适于配制高密度钻井液，密度可高达2.00g/cm3以上；
(3)抗温能力较强，如三磺钻井液抗温可达160--200oC
◆ 存在着一些难以克服的缺点和局限性：
(1)性能不稳定，容易受到钻井过程中进入钻井液的黏土和可溶性盐类的污染。
(2)因滤液的矿化度低，即钻井液抑制性能差，不利于防塌；
(3)体系中固相含量高，特别是亚微米颗粒所占的比例相当高，对机械钻速有明显的影响，尤其不宜在强造浆地层中使用；
(4)滤液侵入易引起黏土膨胀，因而不能有效地保护油气层，钻遇油气层时必须加以改造才能达到要求。
◆ Ca2+进入钻井液的途径：
(1)钻遇石膏层 (2)钻遇盐水层，因地层盐水中一般含有Ca2+
(3)钻水泥塞，因水泥凝固后产生氢氧化钙 (4)使用的配浆水是硬水
(5)石灰用做钻井液添加剂等
◆ 钙处理钻井液的优点：
(1)性能较稳定，具有较强的抗钙、盐和黏土污染的能力。
(2)固相含量相对较少，容易在高密度条件下维持较低的黏度和切力，有利于提高钻速。
(3)能在一定程度上抑制泥页岩水化膨胀；
(4)滤失量较小，泥饼薄且韧性好，有利于井壁稳定。
(5)由于钻井液中黏土细颗粒含量较少，对油气层的损害程度相对较小。
◆ 盐水钻井液的主要特点是：
(1)矿化度高，具有较强的抑制性，能有效地抑制泥页岩水化，保证井壁稳定；
(2)不仅抗盐侵的能力很强，而且能够有效地抗钙侵和抗高温；
(3)其滤液性质与地层原生水比较接近，故对油气层的损害较轻；
(4)钻出的岩屑不易在盐水中水化分散，容易被清除，有利于保持较低的固相含量；
(5)能有效地抑制地层造浆，流动性好，性能较稳定。
(6)该类钻井液的维护工艺比较复杂，对钻柱和设备的腐蚀性较大，配制成本也相对较高。
◆ 使用饱和盐水钻井液时，需注意的情况：
(1)根据岩盐层的蠕变曲线，确定较合理的钻井液密度，以克服因岩盐层较厚，埋藏较深，在地层压力作用下岩盐层容易发生蠕变产生塑性变形造成缩径而引起的卡钻或挤毁套管。
(2)最好用海泡石、凹凸棒石等抗盐黏土配制。体系中总固相和膨润土含量均不宜过高，如选用膨润土应控制在50 kg/m3，以防止在配制过程中出现黏度、切力过高的情况。
(3)盐的溶解度随温度上升而有所增加，故在地面配制的饱和盐水，当循环到井底就变得不饱和了。加入适量的重结晶抑制剂解决因温差引起的岩盐层井径扩大的问题。
◆ 聚合物钻井渡的特点：
(1)固相含量低，且亚微米粒子所占比例也低。
(2)具有良好的流变性，主要表现为较强的剪切稀释性和适宜的流型。
(3)钻井速度高。 (4)稳定井壁的能力较强，井径比较规则。
(5)对油气层的损害小，有利于发现和保护产层。
(6)可防止井漏的发生。 (7)钻井成本低。
◆ 不分散低固相聚合物钻井液的性能指标：
(1)固相含量(主要指低密度的黏土和钻屑，不包括重晶石)应维持在4% (体积分数)或更小，大约相当于密度小于1.06g/cm3。
(2)钻屑与膨润土的比例不超过2:1。
(3)动塑比控制在0.48左右。
(4)非加重钻井液的动切力应维持在1.5--3Pa。对加重钻井液应注意保证重晶石的悬浮。
(5)滤失量控制应视具体情况而定。在稳定井壁的前提下，可适当放宽，以利提高钻速。在易坍塌地层，应当从严。进入储层后，为减轻污染也应控制得低。
(6)优化流变参数。 (7)在整个钻井过程中应尽量不用分散剂。
◆ 聚合物处理剂的主要作用机理：
(1)桥联与包被作用 (2)絮凝作用 (3)增黏作用
(4)降滤失作用 (5)抑制与防塌作用 (6)降黏作用
◆ 聚合物降滤失剂的作用机理主要有以下几个方面：
(1)保持钻井液中的粒子具有合理的粒度分布，使泥饼致密。
(2)提高黏土颗粒的水化程度。
(3)聚合物降滤失剂的分子大小在胶体颗粒的范围内，可对泥饼起堵孔作用，使泥饼致密。
(4)降滤失剂可提高滤液黏度，从而降低滤失量。
◆ 聚合物淡水钻井液：
(1)无固相聚合物钻井液 (2)不分散低固相聚合物钻井液
(3)普通聚合物钻井液
小阳离子抑制岩屑分散的机理：
(1)小阳离子是阳离子型表面活性剂，靠静电作用可吸附在岩屑表面，另外与岩屑层间可交换阳离子发生离子交换作用也可进入岩屑晶层间。表面吸附的小阳离子的疏水基可形成疏水层，阻止水分子进入岩屑粒子内部，层间吸附的小阳离子靠静电作用拉紧层片，这些作用可有效地抑制岩屑水化膨胀和分散。
(2)小阳离子所带的正电荷可中和岩屑带的负电荷，削弱岩屑粒子间的静电排斥作用，从而降低岩屑的分散趋势。
◆ 阳离子聚合物钻井液的特点：
(1)阳离子聚合物钻井液是以高分子阳离子聚合物作为絮凝剂，以小分子阳离子聚合物作为黏土稳定剂的一种新型水基钻井液体系，具有良好的抑制钻屑分散和稳定井壁的能力。
(2)流变性能比较稳定，维护间隔时间较长。
(3)在防止起下钻遇阻、遇卡及防泥包等方面具有较好效果。
(4)具有较好的抗高温、抗盐和抗钙、镁等高价金属阳离子污染的能力。
(5)具有较好的抗膨润土和钻屑污染的能力。
(6)与氯化钾--聚合物钻井液相比，它不会影响电测资料的解释。
◆ 理想的降黏剂应满足要求：
(1)能有效地降低钻井液的结构黏度；
(2)能增强钻井液的抑制能力；
(3)能使非结构黏度，特别是η∞也有所下降。
◆ XY系列降黏剂的分子结构具有以下特点：
(1)相对分子质量较小（<10000）； (2)是线性聚合物；
(3)分子链中同时具有阳离子基团(10%--40%)、阴离子基团(20%--60%)和非离子基团(0--40%) 。
◆ 深井钻井液的特点：
(1)具有抗高温的能力。
(2)在高温条件下对黏土的水化分散具有较强的抑制能力。
(3)具有良好的高温流变性。 (4)具有良好的润滑性。
◆ 钻井液中黏土的高温分散作用：
在高温作用下，钻井液中的黏土颗粒，特别是膨润土颗粒的分散度进一步增加，从而使颗粒浓度增多、比表面增大的现象常称为高温分散。
产生高温分散作用的原因，主要是由于高温使黏土矿物片状微粒的热运动加剧，这一方面增强了水分子渗入黏土品层内部的能力，另一方面使黏土表面的阳离子扩散能力增强，导致扩散双电层增厚，ζ电位提高，更有利于分散。
◆ 影响高温分散的因素主要有:
(1)黏土的种类。 (2)温度及作用时间。
(3)pH值。 (4)一些高价无机阳离子对黏土高温分散具有抑制作用。
(5)高温分散的会引起高温增稠和高温胶凝。
◆ 可有效地预防高温胶凝的措施：
一是使用抗高温处理剂抑制高温分散，
二是将钻井液中的黏土(特别是膨润土)含量控制在其容量限以下。
◆ 高温对处理剂的影响：
(1)高温降解 (2)高温交联
◆ 高温对处理剂与黏土相互作用的影响：
(1)高温解吸附(2)高温去水化
◆ 高温引起钻井液性能的变化：
(1)不可逆的性能变化：由于钻井液重黏土颗粒高温分散和处理剂高温降解、交联而引起的高温增稠、高温胶凝、高温固化、高温减稠以及滤失量上升、泥饼增厚。
(2)可逆的性能变化：高温解吸附，高温去水化和正常规律的高温降黏。
◆ 对抗高温钻井液处理剂的一般要求：
(1)高温稳定性好，在高温条件下不易降解
(2)对黏土颗粒有较强的吸附能力，受温度影响小
(3)有较强的水化基团，使处理剂在高温下有良好的亲水特性
(4)能有效地抑制黏土的高温分散作用
(5)在有效加量范围内，抗高温降滤失剂不得使钻井液严重增稠
(6)在pH值较低时(7--10)也能充分发挥其效力，有利于控制高温分散，防止高温胶凝和高温固化现象的发生。
◆ 抗高温处理剂的分子结构特征：
(1)为了提高热稳定性，处理剂分子主链的连接键，以及主链与亲水基团的连接键应为“C一C”、“C-N”和“C-S”等键，应尽量避免分子中有易氧化的醚键和易水解的酯键。
(2)为了使处理剂在高温下对黏土表面有较强的吸附能力，常在处理剂分子中引人Cr3+、Fe3+等高价金属阳离子，使之与有机处理剂形成络合物同时，高价金属阳离子的引人对抑制黏土颗粒的高温分散也会起相当大的作用。
(3)尽量减轻高温去水化作用，处理剂分子中的主要水化基团应选用亲水性强的离子基，。
(4)使处理剂在较低pH值情况下也能充分发挥其效力，则要求其亲水基团的亲水性尽量不受pH值的影响。
◆ 常用的抗高温处理剂：
(1)抗高温降黏剂：①铁铬木质素磺酸盐(FCLS) ②磺甲基单宁(SMT) ③磺甲基栲胶(SMK)
(2)抗高温降滤失剂：①磺甲基褐煤(SMC) ②磺甲基酚醛树脂
◆ 常用抗高温钻井液体系：
我国抗高温深井钻井液技术的发展大致可分为钙处理钻井液、磺化(三磺)钻井液和聚磺钻井液等三个阶段。
(l)磺化钻井液：①SMC钻井液 ②SMC-FCLS混油钻井液 ③三磺钻井液
(2)聚磺钻井液：所使用的主要处理剂可大致地分成两大类:一类是抑制剂类，包括各种聚合物处理剂及KCl等无机盐，其作用主要是抑制地层造浆，从而有利于地层的稳定；另一类是分散剂，包括各种磺化类、褐煤类处理剂以及纤维素、淀粉类处理剂等，其作用主要是降滤失和改善流变性，从而有利于钻井液性能的稳定。
第七章：油基钻井液
◆ 油基钻井液的组成：
(1)基油 (2)水相 (3)乳化剂 (4)润湿剂
(5)亲油胶体 (6)石灰 (7)加重材料 (8)无机盐类
◆ 柴油用做基油时应具备的条件:
(1)为确保安全，其闪点和燃点应分别在82oC和93oC以上。
(2)由于柴油中所含的芳烃对钻井设备的橡胶部件有较强的腐蚀作用，因此芳经含量不宜过高，一般要求柴油的苯胶点在60oC以上。（苯胶点是指等体积的油和苯胺相互溶解时的最低温度。苯胺点越高，表明油中烷烃含量越高，芳烃含量越低。）
(3)为了有利于对流变性的控制和调整，其黏度不宜过高。
◆ 油基钻井液的性能：
(1)密度 (2)流变性 (3)滤失量 (4)乳化稳定性 (5)固相含量
第九章：对付井下复杂情况的钻井液技术
◆ 严重井塌往往发生在下述地层中：
(1)层理裂隙发育或破碎的各种岩性地层。 (2)孔隙压力异常的泥页岩。
(3)处于强地应力作用的地区。 (4)厚度大的泥岩层。
(5)生油层。 (6)倾角大易发生井斜的地层等。
◆ 井塌会出现以下现象：
(1)返出钻屑尺寸增大，数量增多并混杂。
(2)泵压增高且不稳定，严重时会出现憋泵现象，并可憋漏地层。
(3)扭矩增大，楚钻严重，停转盘打倒车。
(4)上提钻具遇卡，下放钻具遇阻;接单根、下钻下不到井底，遇阻划眼，严重时会发生卡钻或无法划至井底。
(5)井径扩大，出现糖葫芦井眼，测井遇阻卡。
◆ 井壁不稳定的原因：
(1)力学因素 (2)物理化学因素 (3)钻井工程措施
◆ 井壁不稳定钻井工程措施的表现：
(1)井内压力激动过大 (2)井内液柱压力大幅度降低
(3)钻井液对井壁的冲蚀作用 (4)井身质量不好
(5)对井壁过于严重的机械碰击
◆ 影响地层水化作用的主要因素：
(1)地层中黏土矿物及其可交换阳离子的类型和含量 (2)黏土晶体的部位
(3)地层中所含无机盐的类型及含量 (4)地层中层理裂隙发育程度
(5)温度和压力 (6)时间
(7)钻井液的组成与性能
◆ 钻井液对地层的影响主要表现在以下方面：
(1)孔隙压力升高
(2)近井壁地带地层力学性质发生变化
◆ 力学不稳定而造成井塌的主要原因：
(1)钻进坍塌地层时钻井液密度低于地层坍塌压力的当量钻井液密度
(2)起钻时的抽吸作用造成作用于井壁的钻井液压力低于地层坍塌压力
(3)井喷或井漏导致井筒中液柱压力低于地层坍塌压力
(4)钻井液密度过低不能控制岩盐层、含盐膏软泥岩和高含水软泥岩的塑性变形
(5)钻井液密度过高
◆ 井壁不稳定物理化学因素：
(1)地层的岩性 (2)钻井液滤液对地层的侵入
(3)黏土的水化
◆ 稳定并壁的技术措施：
(1)选用合理的钻井液密度，保持井壁力学稳定
(2)优选防塌钻井液类型与配方，采用物理化学方法阻止或抑制地层的水化作用
◆ 物理化学方法来阻止或抑制地层的水化作用技术措施有：
(1)提高钻井液的抑制性
(2)用物理化学方法封堵地层的层理和裂隙，阻止钻井液滤液进入地层
(3)提高钻井液对地层的膜效率，降低钻井液活度使其等于或小于地层水的活度
(4)提高钻井液滤液的黏度，降低钻井液高温高压滤失量和泥饼渗透率，尽量减少钻井液滤液进入地层的量等。
◆ 与漏失压力有关的因素：
(1)地层孔隙压力 (2)地层天然漏失通道的大小、形态及漏层厚度
(3)钻井液流变性能 (4)漏失层内外泥饼的质量
◆ 发生井漏的原因：
(1)当地层存在天然漏失通道时，井筒中钻井液作用于井壁的动压力超过地层的漏失压力
(2)当动压力大于地层的破裂压力时，先压裂地层，形成新的漏失通道，然后发生漏失。
◆ 确定漏层的方法：
(1)观察钻进情况 (2)观察岩心和钻屑情况
(3)观察钻井液性能的变化情况 (4)综合分析钻井过程中的各种资料
(5)水动力学测试 (6)仪器测试法
◆ 井漏的预防：
(1)设计合理的井身结构 (2)降低井筒中钻井液的动压力
(3)提高地层的承压能力
◆ 提高地层承压能力的方法：
(1)调整钻井液性能 (2)钻井液中预加堵漏材料随钻堵漏
(3)先期堵漏
◆ 常用的堵漏方法：
(1)调整钻井液性能与钻井措施 (2)静止堵漏
(3)桥接材料堵漏法 (4)高滤失浆液堵漏法
(5)暂堵法 (6)化学堵漏法
(7)无机胶凝物质堵漏法 (8)复合堵漏法
(9)强行钻进下套管封隔漏层
◆ 静止堵漏的适用范围：
(1)钻进过程因操作不当，人为憋裂地层而发生诱导裂缝而引起的井漏。
(2)钻井液密度过高，液柱压力超过地层破裂压力而产生的井漏。
(3)深井井段发生的井漏。
(4)钻进过程中突然发生井漏。
(5)无论什么原因所发生的井漏，在组织堵漏实施准备阶段均可采用静止堵漏。
◆ 静止堵漏的施工要点：
(1)发生井漏时应立即停止钻进和循环钻井液，将钻具起至安全井段，静止一段时间。一般控制8--24h。
(2)如果起至技术套管内静止，静止时间内可以不灌钻井液。但在裸眼井中静止，则应定时灌钻井液，保持液面在套管内，以防止裸眼井段地层坍塌。
(3)在发生部分漏失的情况下，如果循环堵漏无效，最好在起钻前先替人堵漏钻井液覆盖于漏失井段，然后再起钻，以增强静止堵漏效果。
(4)再次下钻时，应控制下钻速度，尽量避开在漏失井段开泵循环。如必须在此井段开泵循环，应先采用低泵压、小排量开泵循环观察。若不发生漏失即可恢复钻进，然后再逐渐提高排量。
(5)恢复钻进后，钻井液密度、黏度和切力不宜立即作大幅度调整。
◆ 无机凝胶物质堵漏的施工方法：
(1)平衡堵漏法 (2)降塞法 (3)挤水泥浆法
◆ 采用清水强钻必须具备以下五个条件：
(1)不是地质的目的层 (2)井眼稳定，能经受清水长时间浸泡而不塌
(3)无油气水进入井内 (4)钻头所破碎的岩屑能带入漏层;
(5)准备足够量的稠浆，每次起下钻前泵入10--30m3，用以提高井壁稳定性，防止沉砂卡钻。
◆ 井喷发生的主要原因：
(1)发生井喷的基本条件是井内液柱压力小于地层压力
(2)地层压力掌握得不够确切，采用的钻井液密度偏低
(3)井筒中钻井液液柱下降 (4)钻井液密度因地层流体的进入而下降
(5)起下钻具时抽吸压力或激动压力过高 (6)钻遇特高压油、气、水层等
◆ 钻进过程中井喷发生的原因：
(1)钻到油、气、水层时，钻井液当量密度低于地层的压力系数就会发生井喷。
(2)在油气层中钻进时，钻屑里的天然气、油混入到钻井液中，钻井液受到油、气侵。
(3)如果钻进过程中发生井漏，井筒内钻井液液面下降，液柱压力降低。
◆ 起钻过程中井喷发生的原因：
(1)起钻时未及时灌钻井液，造成井内液柱压力下降。
(2)起钻时钻井液停止循环，失去循环压力，使钻井液作用在地层的压力下降。
(3)起钻过程中，因钻头或钻铤泥包、地层缩径、钻井液黏度和切力过大、起钻速度过快等，产生很高的抽吸压力，造成井内液柱压力下降。
◆ 下钻过程中井喷发生的原因：
(1)若裸眼井段存在易漏地层，当井筒液柱压力加上激动压力超过地层漏失压力或破裂压力时，就会发生井漏。井漏的发生导致钻井液液面下降引起井喷。
(2)钻穿油气层后，起钻后钻井液在井中静止时间过长，地层中气体不断扩散至井中，油气上窜，引起液柱压力下降，当下钻过程中此压力降到低于地层压力时，也会引起井喷。
◆ 钻进过程中地层流体进入井内的征兆：
(1)在油、气、水层钻进时，机械钻速突然升高或出现放空现象，钻井液中出现油气显示；钻屑中发现油砂、水砂或出现荧光显示，气测值增大
(2)钻井液性能发生比较突然的变化 (3)泵压下降，从环空返出的钻井液量不正常
◆ 预防井喷的钻井液技术措施：
(1)选用合理的钻井液密度 (2)进入油、气水层前，调整好钻井液性能
(3)严防井漏 (4)及时排除气侵气体
(5)注意观测钻井液的体积 (6)储备一定数量的加重钻井液
(7)分段循环钻井液
◆ 压井用加重钻井液的量及配置要求
(1)其体积量通常为井筒体积加上地面循环系统中钻井液体积总和的1.5--2倍。
(2)配置加重钻井液时，必须预先调整好基浆性能，膨润土含量不宜过高(应随加重钻井液密度的增大而减小)，然后再加重。
(3)往钻井液中加入重晶石一定要均匀，力求保持稳定的钻井液性能。采取循环加重压井时，加重应按循环周加入重晶石，一般每个循环周钻井液密度提高值应控制在O.05--O.10 g/cm3。
◆ 卡钻的类型：
(1)压差卡钻 (2)沉砂卡钻 (3)井塌卡钻 (4)砂桥卡钻
(5)掉块卡钻 (6)缩径卡钻 (7)泥包卡钻 (8)键槽卡钻等
◆ 防止压差卡钻的措施：
(1)降低钻井液密度。 (2)减少钻具与井壁的接触面积。
(3)降低泥饼摩擦系数。 (4)减少岩屑床的厚度。
◆ 解除压差卡钻方法：
(1)用油或解卡液浸泡 (2)用稀盐酸浸泡 (3)降低钻井液密度以减小压差
◆ 造成缩径的原因：
(1)盐岩、含盐膏软泥岩是一种塑性体。被钻开后，如钻井液液柱压力不足以平衡上覆应力和地应力等所产生的侧向应力时，就会发生塑性变形，造成缩径。
(2)对于浅层或中深井段成岩程度较低的含大量蒙脱石的泥岩被钻开后，蒙脱石吸水膨胀造成井径缩小。
(3)在高压高含水的塑性泥岩中钻进时，如钻井液液柱压力不能平衡此种高压，泥岩就会发生塑性变形，造成缩径。
(4)在高渗透性砂岩或砾岩中钻进时，滤失量过大或环空返速过低，形成厚泥饼而造成缩径。
◆ 防止钻头泥包卡钻采取的措施：
(1)选用合适的环空返速，及时携带岩屑
(2)依据地层的特性，选用抑制性强的钻井液
(3)在钻井液中加入钻头防泥包剂，改善钻井液的润滑性能，降低岩屑在钻头上的黏附力等。
第十章：保护油气层的钻井液技术
◆ 保护油气层的重要性：
(1)直接关系到能否及时发现油气层和对储量的正确估算。
(2)保护油气层有利于油气井产量和油气田开发经济效益的提高。
(3)有利于油气井的增产和稳产。
◆ 保护油气层涉及的技术范围：
(1)岩心分析、油气水分析和测试技术
(2)油气层敏感性和工作液损害室内评价技术
(3)油气层损害机理研究和保护油气层技术系统方案设计
(4)钻井过程中的油气层损害因素和保护油气层技术
(5)完井过程中的油气层损害因素和保护油气层技术
(6)油气田开发生产中的油气层损害因素和保护油气层技术
(7)油气层损害现场诊断和矿场评价技术
(8)保护油气层总体效果评价和经济效益综合分析技术
◆ 油气层损害的评价方法：
(1)岩心分析：①X-射线衍射(XRD)分析 ②薄片分析 ③扫描电镜(SEM)分析
(2)油气层敏感性评价：是指通过岩心流动实验对油气层的速敏、水敏、盐敏、碱敏和酸敏性强弱及其所引起的油气层损害程度进行评价，通常简称为五敏实验。
(3)工作液对油气层的损害评价：钻井液、完井液、水泥浆、射孔液、压井液、洗井液、修井液、压裂液和酸液等外来流体统称为工作液。
◆ 油气层损害的矿场评价技术简介：
(1)表皮系数法 (2)条件比与产能比法 (3)流动效率法
(4)污染系数法 (5)井底污染半径法
◆ 油气层损害机理：
是指油气层损害的产生原因以及伴随损害而发生的物理、化学变化过程。
◆ 油气层的潜在损害因素：
(1)油气层储渗空间 (2)油气层的敏感性矿物 (3)油藏岩石的润湿性
(4)油气层流体性质：①地层水性质 ②原油性质 ③天然气性质
◆油藏岩石的润湿性有以下作用:
(1)是控制地层流体在孔隙介质中的位置、流动和分布的重要因素。
(2)决定着岩石中毛管力的大小和方向。
(3)对油气层中微粒运移的情况有很大影响。
◆ 固体颗粒堵塞造成的损害：
(1)流体中固体颗粒堵塞油气层造成的损害 (2)地层中微粒运移造成的损害
◆ 影响外来固体颗粒对油气层的损害程度和侵入深度的因素：
(1)团体颗粒粒径与孔喉直径的匹配关系
(2)固体颗粒的质量分数
(3)施工作业参数
◆ 工作液与油气层岩石不配伍造成的损害：
(1)水敏性损害 (2)碱敏性损害
(3)酸敏性损害 (4)油气层岩石润湿反转造成的损害
◆ 水敏性损害的特点:
(1)储层中水敏性矿物含量越高，水敏损害的程度越大。
(2)各种黏土矿物所造成水敏性损害的程度不同，由高到低的顺序为:蒙脱石、伊蒙混层、伊利石、绿泥石和高岭石。
(3)当油气层中水敏性矿物的含量相似时，低渗油气层的水敏性损害程度要大于高渗油气层。
(4)外来流体的矿化度越低，水敏性损害越严重。
◆ 碱敏性损害的原因主要有以下两点:
(1)碱性环境下更有利于油气层中黏土矿物水化膨胀。
(2)碱可与隐晶质石英、蛋白石等矿物反应生成硅凝胶而堵塞孔道。
◆ 工作液与油气层流体不配伍造成的损害：
(1)无机垢堵塞 (2)有机垢堵塞 (3)乳化堵塞 (4)细菌堵塞
◆ 保护油气层对钻井液的要求：
(1)必须与油气层岩石相配伍 (2)必须与油气层流体相配伍
(3)尽量降低固相含量 (4)密度可调，以满足不同压力油气层近平衡压力钻井的需要
◆ 保护油气层的水基钻井液：
(1)无固相清洁盐水钻井液 (2)水包油钻井液
(3)改性钻井液 (4)无膨润土暂堵型聚合物钻井液
(5)低膨润土暂堵型聚合物钻井液 (6)屏蔽暂堵钻井液
◆ 保护油气层的气体类钻井流体：
(1)空气 (2)雾 (3)泡沫 (4)充气钻井液
共同特点是:密度小，钻速快，通常在负压条件下钻进，因而能有效地钻穿易漏失地层，减轻由于正压差过大而造成的油气层损害。
◆ 稳定泡沫钻井具有的特点：
(1)密度范围一般为O.03--0.09 g/cm3，流体的静压力只有水的1/50--1/20。钻井时呈负压状态，再加上泡沫中液体含量少，因此可大大减少滤液和固相进入储层的机会。
(2)钻进时其环空流速高达30--100m/min，泡沫自身具有较高的黏度，其携屑能力是水的10倍，是常规钻井液的4--5倍。可保证井内的岩屑颗粒能及时地携出井口，从而减少了固相颗粒进入储层的机会。
(3)与储层有较好的配伍性，能有效地对付地层水，并且抗污染能力强。
(4)泡沫作为循环流体只能使用一次，因此所携出的岩屑颗粒不可能重新进入地层。
(5)机械钻速高，泡沫与储层的接触时间短。
◆充气钻井液有以下优点：
(1)密度可低至O.7g/cm3，完全能满足低压油气层钻井和修井作业的需要。
(2)具有良好的携带岩屑能力，返出岩屑的最大直径为23mm，且井径规则，电测顺利。
(3)机械钻速快，达29.9m/h，是邻井的2.0--4.3倍。
(4)保护油层的效果显著。
(5)使用充气钻井液的成本较低，仅为泡沫钻井液成本的1/4。
第十一章：国内外钻井液技术新发展
◆ 钻井中腐蚀的影响因素：
(1)氧气 (2)二氧化碳 (3)硫化氢
(4)细菌 (5)钻井液的腐蚀
◆ 钻具腐蚀速率检测方法：
(1)挂片法 (2)电阻探针 (3)测径规 (4)无损检测
◆ 与钻井工程有关的防腐问题：
(1)合理选材 (2)金属的钝化和阴极保护、阳极保护
(3)防腐剂 (4)防腐涂层
◆ 防腐剂的分类：
(1)除气剂：包括除氧剂和除硫剂 (2)缓蚀剂
(3)杀菌剂 (4)pH值控制剂
◆ 废弃钻井液对环境的影响：
(1)对土壤的影响 (2)对植物的影响
(3)对地下饮用水的影响 (4)对海洋生物的影响
◆ 废弃钻井液的处理方法：
(1)回填法 (2)土地耕作法 (3)泵人井眼环形空间或安全地层
(4)固液分离 (5)化学固化 (6)其它方法
◆ 废弃钻井液的其它类处理方法：
(1)废钻井液的回收利用 (2)运到某特定地点集中处理
(3)对高质量分数盐溶液的处理 (4)对油类物质的处理
(5)转化为固井水泥浆
◆ 防止环境污染的新型钻井液：
(1)甘油类钻井液 (2)甲基葡萄糖甙钻井液
(3)丙烯酰胺类共聚物一一聚丙烯乙二醇体系(COP-PPG) (4)新型DAP聚合物钻井液
◆ 新型钻井液体系的研究：
(1)合成基钻井液 (2)聚合醇钻井液 (3)硅酸盐钻井液 (4)甲酸盐钻井液
◆ 井壁不稳定发生的地层：
(1)胶结差的砂、砾、黄土层 (2)层理裂隙不发育的砂岩与泥岩互层
(3)层理裂隙发育的泥页岩 (4)含盐膏地层
(5)裂隙发育的特种岩性地层 (6)强地应为作用下的深部硬脆性地层
◆ 层理裂隙不发育的砂岩与泥岩互层依据其膨胀性与分散性可分为三个亚类：
(1)易膨胀强分散的砂岩与泥岩互层 (2)不易膨胀强分散 (3)中等分散
◆ 层理裂隙发育的泥页岩依据其理化性能又可将其分为三个亚类：
(1)易膨胀强分散泥岩 (2)易膨胀中等至弱分散 (3)弱膨胀弱分散
◆ 层理裂隙发育的泥页岩应采取的钻井液技术对策：
(1)依据地层坍塌压力，确定合理的钻井液密度是防止井壁坍塌的先决条件。
(2)可选用沥青类、磺化酚醛树脂、褐煤类等处理剂封堵层理、裂隙，阻止钻井液滤液进入地层。
(3)降低高温高压滤失量和泥饼渗透性，控制钻井液pH值低于9。
(4)依据坍塌层的矿物组分和理化性能选择钻井液类型。
(5)选择合适的环空返速，确保携钻，又使环空处于层流状态，减少对井壁的冲刷。
◆ 含盐膏地层按其岩性可分为两个亚类：
(1)纯厚盐膏层 (2)盐、膏、泥岩复合地层
◆ 保护油气层技术新进展：
(1)水平井保护油气层技术 (2)油气层损害机理的快速预测、诊断技术
(3)预防和清除有机垢问题已成为关注之热点
(4)裂缝性油藏保护油气层技术 (5)天然气藏保护技术
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