选择钻井液体系的原则

  1．根据不同油气层性质选择

 

  油气层的特性不同，对钻井液体系的要求也不同。钻井液体系必须与其相适应才能起到保护作用，并减轻损害，获取应得的产量。例如，水敏性很强的蒙脱土含量很高的油气层，就该选用对膨润土具有很强抑制能力的钻井液类型。

 

  2．根据不同类型井

 

  主要指的是那些对钻井液体系有特殊要求的井别，而不是完全按习惯分类的井别。

 

  （1）超深井。这里一般指深度在5000m以上的井、其特点是高温、高压，因而对钻井液提出稳定性好（即恒高温一定时间后性能变化较小）、高温对性能影响较轻（即在高温下的性能与常温下对比不能差别过大）及在高压差下泥饼压缩性好的要求。

 

  （2）定向斜井（含水平井）。该类井的主要特点是井眼倾斜，甚至与地面平行，在钻进过程中钻具与井壁的接触面积较大，摩阻高。故对钻井液提出低泥饼摩阻系数的要求，而且必须严格控制滤失量及泥饼质量。

 

  （3）调整井（含高压力井）。该类型的主要特点是地层压力异常高，由于密度要求特别高，故一般选用分散型钻井液体系。  （4）区域探井和预探井。该类井的主要要求是能够随时发现产层，为此要求选用不影响地质录井（即钻井液荧光低）及易发现油气层位（即钻井液密度低）的钻井液体系。

 

  （5）开发井。该类井的主要要求是在保护油层及提高钻速上，故在油气层上部采用聚合物不分散钻井液，到油气层即换用相适应的钻井液。

 

  3．根据不同的地层特点选择

 

  实践证明，不同地层对钻井液常常提出不同的要求，必须针对其特点采用相应的特殊措施，才能安全顺利地钻穿这些地层。

 

  4．根据工程要求确定钻井液性能

 

  钻井工程对钻井液性能要求体现在两个方面，一是确保安全钻进，就是要求性能能够适合井下的具体情况，能够对付井下出现的复杂情况。二是提高机械钻速。

 

  提高机械钻速的要求如下：

 

  （1）尽可能保持近平衡的压差。

 

  所谓近平衡压差，是指无论在钻井中或起下钻时，由钻井液所产生的对地层的压力要尽量接近地层的孔隙压力。具体地说就是，尽可能降低钻井液密度的附加值，做到即安全又快速钻井。为此提出下列几点具体要求：  ①预测准所钻地层的孔隙压力及破坏压力，精确地确定地层压力梯度值，为设计合理的套管程序提供可靠的必要条件，并算准平衡地层孔隙压力所需的静液柱压力。

 

  ②调整钻井液的流变性能时，在保持洗井液效能的前提下，尽可能采用较低的粘度和切力，以便在正常起钻速度下尽可能降低因抽吸而引起的压力降。

 

  ③绝对避免钻头泥包，尤其是在强造浆地层钻井时，要求钻井液具有较强的抑制性，故在钻井液中应加防包剂（或称洗涤剂）。

 

  ④尽可能降低钻井液流动阻力及保持适当的泵量，要求在钻井液中加入有效的润滑剂（或称减阻剂），以便降低由此所引起的对地层的附加压力。

 

  （2）具有良好的剪切稀释特性。

 

  剪切稀释特性是指钻井液的表观粘度随剪切速率而变化的性质。现代钻井技术要求钻井液通过钻头喷嘴时的粘度（即在环空低剪切速率下）的粘度变大，以便彻底清净井底，而且这种变化要快，即瞬时改变（钻井液一出水眼马上变稠）。高与低剪切速率下钻井液粘度变化幅度的大小，表征着该钻井液的剪切稀释特性的强弱。若这种变化幅度过小，则存在两种可能：一是水眼粘度过大；二是环空粘度过小。这都不利于提高钻速。因为水眼粘度过大，喷嘴钻屑含量过大，密度变高，压差增大，影响钻速的提高。若其变化幅度过大，也存在两种情况：一是水眼粘度很小；二是环空粘度很大。前者是钻井工程所需要的，而后者是不希望出现的。因为环空粘度过大，流动阻力也大，对地层的回压必然增高，流压增大，钻速下降。因此，对剪切稀释特性强弱的要求应该控制在低水眼粘度下，环空粘度达到满足清洗井底和携带钻屑要求的范围内就可以了。过高或过低都对钻速的提高不利。

 

  （3）较强的清井及携屑能力。

 

  在钻井中，井底干净与否直接影响钻头的切削效率。若井底的岩屑不能及时被带走，就会受到钻头的重复切削，钻速及钻头寿命就会受到影响。若岩屑虽然被及时冲离井底，而钻井液的携带能力差，岩屑上返速度慢，那么可以产生不利于钻井的后果。环空岩屑浓度过大，易堵塞环空空间，当量密度增加，流动阻力增大，对井壁的压力也增大，压差增加，易发生井漏，而且大量岩屑易粘附井壁，造成缩径，引起起下钻阻卡，产生井下各种复杂情况，影响钻井，甚至发生井事故。

 

  一般用下列指标来检查其清井及携屑能力的好坏。

 

  ①动切力（代号YP）：研究结果表明，动切力达到2.394Pa后钻井液就有足够的携带岩屑的能力，若再提高动切力，那么，携带岩屑的能力增加幅度变缓，故动力控制在4Pa左右是合适的。

 

  ②有效粘度（代号η）：是指在环空剪切速度下的表观粘度。目前通常检测的是出口粘度，不能反映出携砂岩屑的真正能力，因为漏斗粘度（或表观粘度）是随着剪切速率的变化而增减的，出口时的剪切速率低于环空的剪切速率，其结果不能真实地反映出我们所要求的环空钻井液的表观粘度。为此，必须事先根据所使用的钻井液类型，作剪切速率与粘度值的曲线图，使用时查出环空剪切速率对应的表观粘度值来，对此值的要求应根据当时钻井的具体情况加以确定。

 

  ③环空中钻井液岩屑含量：指在环空中钻井液所含岩屑的浓度，以百分数表示。在钻井中，若钻速很快而泵量不足，钻井液携砂能力欠佳，那就会使岩屑在环空中的上升速度降低，钻井液中岩屑的含量大量增加，结果常造成一系列井下复杂情况的发生。例如，钻头和钻具泥包、阻卡、堵塞井眼，甚至卡钻等。国外经过长时间的试验及实践后得出结论，环空钻井液岩屑含量在5%以内是比较安全的。胜利油田的实践证明，只需从钻井液及工程上采取相应措施，例如起钻前先充分循环钻井液，接单根时晚停泵，钻进一定进尺后短起下钻，尽可能提高泵排量，以及很好地调整钻井液流变参数，把岩屑运载比（即岩屑的上返速度与钻井液在环空上返速度之比值）控制在0.5以上，就可以把岩屑在环空钻井液中的含量放宽到9%，井下也是安全的。

 

  在泵排量最大许可范围内，环空间隙一定的情况下，要达到上述岩屑浓度要求，主要应从调整钻井液性能方面入手。

 

  从钻井液本身的性能看，岩屑上升速度与密度、粘切有关。钻井液的密度越大，即同样的岩屑在钻井液中所受的浮力越大，下沉速度越慢。但不能从密度上去寻找解决方法，因为它会影响到钻速。故应从粘切上去解决钻井液携砂能力问题。要想调整钻井液流变参数，就必须先确定钻井液适应哪种流变模式，而后才能以其反映携砂能力的指标加以要求。例如，用动塑比值来要求属于宾汉模式流体的钻井液，而用N值来要求适应幂律模式流体的钻井液。

 

  这两种类型钻井液分别要求如下： 宾汉模式的动塑比值为0.48； 幂律模式的N值为0.5～0.7。