A. 石油鑽井液
鑽井液是石油鑽井作業工程中不可缺少的重要組成部分,它一方面關系著安全、快速、優質鑽井，另一方面關系著油氣層保護。鑽井液根據實際工作需要，規定了一系列的鑽井液性能參數，作為調整及控制鑽井液性能的依據。鑽井液固相含量這一性能參數是其中之一，鑽井液固相一般包括砂、劣土、岩屑、膨潤土、重晶石等，鑽井液固相控制的目的是清除有害固相（岩屑、砂子、劣土），保存有用固相（重晶石、膨潤土），只有各種固相含量在合理的范圍內，鑽井液性能才能穩定，才能發揮鑽井液應 有的功能。鑽井液固相控制的方法較多，其中機械分離法應用普遍，該法運用過程中所使用的鑽井液凈化設備的合理配置將有效改善鑽井液的性能，進而發揮鑽井液的功 能，提高鑽井效益。從事過鑽井工程的工程人事都能感受到，鑽進液在整個鑽進工程中扮演的是怎麼樣一個角色。它在地質工程勘察、石油天然氣鑽井、地下水等資源鑽采、礦山鑽掘工程、工程地質鑽探、基礎工程施工、地質災害治理等領域中。對鑽進過程鑽進液所起到的作用可以歸納為：保護孔壁、平衡地層土壓力、冷卻潤滑鑽具、提供井底動力、液力碎岩、返送井底岩樣等作用。 在基礎工程、市政工程等通常都將粘土、水（或油）和少量處理劑混合而成，具有可調控性、比重和降失水性等性能，在相當多的情況下能夠滿足懸渣，穩定井壁、防止漏失、冷卻潤滑鑽具的基本鑽進需要，並且來源廣泛，成本較低，配置實用方便的一種混合液體稱之為泥漿。 根據不同的適用條件，可以把泥漿分為： 用於砂層、卵礫石層、破碎帶等機械性分散底層的泥漿，簡稱鬆散地層泥漿； 用於土層、泥岩、頁岩等水敏性地層的抑制性泥漿，簡稱水敏抑制性泥漿； 用於岩鹽、鉀鹽、天然鹼等水溶性地層的泥漿，簡稱水溶抑制性泥漿； 用於較為穩定、漏失較小的硬岩鑽進的泥漿，簡稱硬岩鑽進泥漿； 用於異常低壓或異常高壓地層的低比重泥漿或加重泥漿； 用於超深井、地熱井等高溫條件下的抗高溫泥漿。 下面就相對應的地層所使用的泥漿通常的使用泥漿所需要的性能以及常見的一些配比做具體的說明： 砂、礫層中使用的泥漿 在砂層、礫石、卵石以及破碎帶地層中鑽進，成孔的難度很大。這類地層稱為機械鬆散性地層。由於顆粒間缺乏膠結，鑽進時井壁很容易坍塌。 解決思路：增加井壁顆粒間的膠結力，粘性較大的泥漿適當滲入井壁地層中，可以明顯增強砂、礫之間的膠結力，以此使井壁的穩定性增強。 提高泥漿粘度，主要通過使用高分散性泥漿（細分散性）、增加泥漿中的粘土含量、加入有機或無機增粘劑等措施來實現。在這種地層中鑽進所採用系分散性泥漿成功的工程實例還是很多的，下面就此類地層舉出一下一些典型的配方實例： Na-CMC(鈉羧甲基纖維素)泥漿 這是一種最普通的提粘型泥漿，Na-CMC起進一步提粘和降失水作用。配方為：優質造漿粘土150～200g水1000ml，純鹼5～10g，Na-CMC6g左右。泥漿比重1.07～1.1粘度25～35s失水量小於12ml/30min，pH值約9.5。 鐵鉻鹽—Na-CMC泥漿 該泥漿提粘且穩定性較強，鐵鉻鹽起防絮凝（稀釋）作用。配方為、：粘土200g，水1000ml，純鹼液濃度50%，加量約20%，鐵鉻鹽溶液濃度20%，加量0.5%，Na-CMC0.1%。泥漿性能為比重1.10，粘度25s，失水量12ml/30min，pH值為9。 木質素黃酸鹽泥漿 配方：1m3泥漿用80～200kg粘土，30～40kg亞硫酸紙漿廢液，10！20kg煤鹼劑，5～10kgNaOH,5～10kg消泡劑，900～940L水。泥漿性能為比重1.06～1.20，漏洞粘度18～40s，失水量5～10ml/30min，靜切力1min時為6～45dPa，10min時為12～90dPa，在鑽進過程中為進一步降失水可每立方米加1～3kgNa-CMC。 腐植酸泥漿 制備腐植酸泥漿的配方是：1m3泥漿用50～200kg煤鹼劑（乾量)，3～5kgNaCO3，905～955L水。泥漿性能為比重1.03～1.20，漏斗粘度20～60s，失水量20～60s失水量4～10ml/min，靜切力1min時為18～60dPa，10min時為36！～120dPa，pH值為9～10。 土層、泥頁岩中使用的泥漿 對於水敏性地層，應盡量減少鑽進液對地層滲水，也就是降低泥漿的失水量以及增強井壁的岩土的抗水敏性，抑制分散是最為關鍵的問題。從泥漿失水量影響因素的分析和對岩土的水化性分析可以歸納出針對水敏性地層配製泥漿時的幾個要點： 選優質土。由於水化效果好，粘土顆粒吸附了較厚的水化膜，泥漿體系中的額自由水量大大減少，所以優質土泥漿的失水量遠低於劣質土的。 採用「粗分散」方法。使粘土顆粒適度絮凝，而非高度分散。從而使井壁岩土的分散性減弱，保持一定的穩定性。 添加降水劑。Na-CMC、PAM等降水劑通過增加水化膜厚度、增大滲透阻力、起井壁網架隔膜作等，可使失水量明顯減少。 提高基液粘度。泥漿中的「自由水」實際上是濾向地層的基漿，其粘度愈高，向地層中滲濾的速率就愈低。 調整泥漿比重，平衡地層壓力。井眼中液體壓力與地層中的流體的壓力差是泥漿失水的動力，盡可能減少壓力差，維持平衡鑽進是降失水的有效措施。 利用大分子鏈網在井壁是那個的隔膜作用 利用特殊粒子對地層的「鈍化」作用。 利用微顆粒的堵塞作用。 活度平衡。 下面介紹適於水敏性地層鑽進的抑制性泥漿，包括鈣處理泥漿、鉀基泥漿、乳化瀝青泥漿和油包水活度平衡泥漿的配方。這些泥漿抑制水敏往往是利用上述多個原理，而以其中之一為主。 石膏—鐵鉻鹽泥漿。配方：石膏加量一般為泥漿體積的1.14%～1.7%，鐵鉻鹽加量為0.86%～1.7%，純鹼為0.28%～0.42%，為降失水可加入0.14%～0.42%的CMC.配置的程序是：在淡水泥漿中先加入少量的鐵鉻鹽和純鹼及一部分水，攪拌後把其餘的鐵鉻鹽和石膏一起加入，再後加CMC控制失水量。 氯化鈣—褐煤泥漿。配方：以加有0.3%～0.5%純鹼的比重為1.10～1.20的新漿一份，與煤鹼劑（15：2～3：100～150）一份相混合，配成煤鹼劑泥漿，然後加入0.5%～1.0%的氯化鈣（配成溶液加入）經攪拌而成。 PAM—KCl泥漿。配方：粘土加量按在泥漿中所佔體積計為3%～5%，分子量在300×104以上以上，30%水解度的PAM加量為1.43～3.58kg/m3，KCl加量為3%～15%左右。為除鈣和提高抗溫性能，可加入5%左右的（NH4）2SO4. 分散型氯化鉀泥漿.配方：配製1m3泥漿，粘土50～100kg，KCl30～50kg，聚合物（澱粉等）5～10kg，縮合亞硫酸酒精廢液30～50kg。KOH5～10kg，消泡劑2～3kg。水920～940L。 KOH—褐煤泥漿。配方：用於不宜含氯離子過高的地區，用聚合物來控制失水和調節流變性，也可添加KCl來彌補鑽井中的K+的消耗，但CL—不能呢個超過規定的水平，這種泥漿起抑製作用的組分為KOH和KHM，並主要靠KOH來維持鉀含量和pH值。 KOH—磺酸鹽泥漿。配方：用於鑽井蒙脫石含量高的地層。 鋁基泥漿。配方：鉀離子和鋁離子共同起抑製作用，聚合物用丙烯醯胺共聚物，這種泥漿在蘇聯油田中得到應用。配製1m3泥漿，粘土60～150kgKAl(SO4)23～5kg，KOH1～3kg，K2Cr2O70.3~0.5kg,鉻木素磺酸鹽20～30kg甲基丙烯酸與甲基丙醯胺共聚物3～5kg，水920～960L. 溶蝕性地層泥漿 以氯化鈉鹽層最為典型，遇到水後發生溶解，是鑽井液孔壁溶蝕，提出導致的結果是孔壁坍塌或超井。 主要從兩方面入手解決：一是降失水；二是降低鑽井液對地層的溶蝕性。在鑽井液中添加於地層被溶物相同的物質，使溶解度趨於飽和，就是常見的治理溶蝕的方法。 鹽水泥漿是粘土懸浮液中氯化鈉含量大於1%，或用鹹水（海水）配置泥漿，它是靠氯化鈉的含量的高低，分為鹽水泥漿（一般含鹽量3%～7%）、海水泥漿（總礦化度一般為3.3%～3.7%）和飽和鹽水泥漿，氯化鈉約為33%～36%。 上述泥漿在錢塘江穿越中的應用已經得到充分說明，降低鑽井液對地層的溶蝕性對長距離的穿越將是一個很重要的護壁因素。