钻井液是什么？关于钻井液的详细介绍

又称泥浆、冲洗液，是钻井施工中不可缺少的循环介质，是钻井的血液。钻井液可分为清水泥浆、水基泥浆、非水基泥浆（一般称为油基泥浆）和气体钻井液。

概述

钻井液或泥浆、冲洗液一般用于各种钻井作业。钻井液一般分为清水泥浆、水基泥浆、非水基泥浆（一般称为油基泥浆）和气体钻井液四类。

钻井液的主要功能是提供液体静压，防止地层流体进入钻孔，保持钻头冷却和清洁，回收岩屑和悬浮岩屑。钻井液的特殊作用是防止油层损坏和腐蚀。

钻井液使用历史

第一次使用钻井液的具体时间已经不能考了。中国被认为是第一个在钻探过程中故意使用流体(清水)的国家。

1833 年，弗劳威勒，一个名字 (Flauville) 法国工程师曾观察绳式顿钻井作业。钻井设备在作业过程中钻出水。这时，他意识到喷出的水对从井里提出钻屑非常有效。建立了利用流动液体从钻孔中去除钻屑的原理。他想象了一个装置。根据这个想法，泵将水沿钻杆内侧送入钻孔，当水通过钻杆与钻墙之间的间隙返回地表时，钻屑将一起取出。该操作程序至今仍在使用。

1900 年，在德克萨斯州 Spindletop 在钻井过程中，钻井工人驱赶一群牛穿过一个装满水的坑。牛穿过坑会形成泥浆，是一种粘性、泥浆水和土壤的混合物，钻井工人用泵送入钻井，是粘土泥浆的原型。

水基钻井液基本经历了天然钻井液(1904-1921年)、细分散钻井液(1921-1946年)、粗分散钻井液(1946-1973年)、非分散低固相钻井液(1966年至今)、无固相钻井液(1968年至今)、聚合物钻井液(1978年至今)五个阶段。

钻井液分类

钻井中使用的钻井液根据不同的地质条件和使用环境而有所不同。钻井液可分为以下几类：

1.气体钻井液： 主要成分为气体钻井液。在使用过程中，压缩空气通过空气压缩机制成，泵入井孔参与循环。

2.气液混合钻井液: 或泡沫钻井液，主要成分是气体和液体形成的泡沫，泡沫过程中可添加起泡剂等聚合物，其主要目的是控制粉尘。

三、清水泥浆： 主要成分是水钻井液，一般不添加其他添加剂。

4.水基泥浆(WBM): 水基泥浆有很多种，通常是由粘土和其他添加剂组成的混合液。最常见的粘土是膨润土(英文名)bentonite)该物质是以蒙脱石为主要矿物成分的混合物。聚丙烯酰胺等添加剂包括有机添加剂、无机添加剂、生物质添加剂等(PAM)、氢氧化钠(NaOH)、木质素磺酸盐等。钻井液是最常见的类型。

5.油基泥浆(OBM):主要成分是石油制品的钻井液。油基泥浆有很多用途。与水基泥浆相比，它可以增加润滑度、粘土层抑制力和粉末携带能力。油基泥浆能承受较高的温度。油基泥浆一般成本高，岩心污染严重。一般来说，在石油工程中，油基泥浆的使用可能导致无法根据岩心分析石油储量。

6.合成基钻井液(SBM) 英文简写：LTOBM): 合成基钻井液是以合成油为主要物质的钻井液，一般用于海上钻井平台。这种钻井液燃烧的毒性小于普通油基泥浆。在封闭的环境中工作更安全。然而，岩石样品也会出现与油基泥浆相同的岩心污染问题。

钻井液的功能

钻井液有以下八大功能：

1.移除岩屑

钻井液通过循环系统循环，将破碎的岩粉带回地表，避免重复破碎。

2.悬浮和释放岩屑

悬浮岩粉在钻井中断、起下钻杆、处理事故等情况下，防止埋钻事故发生岩粉沉淀。

3.平衡地层压力

在钻井过程中，提供液柱压力以平衡地层压力。当地层压力增加时，一般在钻井液中添加重晶石等加重添加剂，以平衡地层压力，保持井壁稳定。不稳定的地层压力会导致孔壁块，可能导致钻孔事故，油气层、水层等地层可能导致井喷事故。

4.冷却、润滑钻头、钻具

钻杆旋转时，高速切割钻头与岩石、钻杆与井壁之间的摩擦，用钻液冷却，保证钻具的使用寿命。

5.为井下动力工具提供动力

钻井液能为地下动力工具提供能量，使钻头旋转，主要用于涡轮钻具和螺杆钻具。

6.提供地下信息

钻井液通过泵压的变化向地面操作人员提供地下信息。操作人员利用泵压来判断钻井的工况。

7.保护矿层、油层和水层

钻井液可在井下井壁处形成泥皮，防止钻井液泄漏污染地层，从而保护油、矿、水层。

8.破碎岩石

水力碎岩用于一些特殊的施工工艺。如冰心钻探等。

钻井液的技术指标

1.密度

钻井液的密度是指单位体积钻井液的质量。密度主要取决于钻井液中的固相含量和固相密度。一般加入重晶石粉等加重剂，以增加密度；通过充气泡沫降低钻井液密度。

2.钻井液的流变性能

钻井液流变性是指其流动变形的特性，即钻井液的粘度、动切力、静切力和触变性。

钻井液的静切力是钻井液开始运动时所需的最低切力值。表示钻井液静置时形成内部结构的强度，又称凝胶强度。

钻井液的触变性是指钻井液具有触变结构的性质，或混合后变薄（静切应力降低），静置后变厚（静切应力升高）。

粘度是流体流动的阻力。它是表示流体干燥大小的物理量。漏斗粘度通常用于钻井液体的粘度。漏斗粘度以时间作为钻井液体的粘度大纲。漏斗粘度值与钻井液体的塑性粘度、切割力、仪器的尺寸和形状有关。

动切力又称屈服值或屈服点，是流动状态下钻井液结构强度的测量。动切力是指钻井液在层流中形成结构的能力。

钻井液的表观粘度随剪切速率的增加而降低，称为钻井液的剪切稀释特性。钻井液的剪切稀释能力取决于其动态塑料比或高粘度比。

3.钻井液的滤失性和造壁性

过滤和造壁是钻井液的重要性能，对松散、破碎稳定地层的松散、破碎壁有重要影响。

钻井液中的自由水在压差作用下渗透到孔壁岩的裂缝和孔隙中，称为钻井液的失水（过滤）。当钻井液失水时，随着钻井液中的自由水进入岩层，钻井液中的固体颗粒附着在孔壁上形成滤饼，这是钻井液的造壁性。

4.钻井液含砂量

含砂量是指钻井液中74%以上的砂粒占钻井液总体积的百分比。一般认为钻井液含砂量不应超过4%。

5.钻井液的固相含量和液相含量

钻井液的固相含量是钻井液中固体颗粒的含量，液相含量是去除固相成分后的

6.钻井液的pH值

由于粘土在泥浆中带负电，只有在碱性条件下才能稳定，因此泥浆PH值应控制在8-10之间。

7.钻井液的润滑性能

钻井液的润滑性对钻井工艺(尤其是金刚石钻进)影响较大。