钻井液的主要功用
本文摘要：（由ai生成）
钻井液在钻井中至关重要，能清除岩屑、冷却润滑钻头、改善造壁、控制地层压力、悬浮岩屑等。其技术发展要求具备抗高温、抗污染和环保性能，同时降低成本。钻井液通过清除岩屑、润滑钻头、平衡地层压力等方式提高钻速和钻井安全性，还能通过岩屑分析获取地层信息。这些功能对于提高钻探综合效益至关重要。
一、钻井液的主要功用
钻井中钻井液的循环工作过程如图 3-1-1 所示。从图中可以看出，钻井液在钻井泵作用下经过地面管线、立柱、水龙带进人钻杆，然后通过钻头水眼喷向井底，再携带着钻头钻下来的岩屑，从钻杆与地层（或套管）之间的环形空间上返至地面，在地面经振动筛等固控设备将岩屑除去，最后返回钻井液池，进行循环使用。
钻井液的主要功用如下：
1. 清除井底岩屑
钻头破碎的岩石碎屑称为钻屑或岩屑。随着钻井过程的不断进行，必须将井底的岩屑及时清除，防止钻头重复切削，以利于提高钻速和减少钻井事故。虽然重力作用倾向于使钻屑向井底滑落，但如果钻井液在环形空间向上的流速大于滑落速度，则岩屑就可被携带出井眼。清除钻屑的效率与钻井液的密度、黏度和切力、流型等因素有关。
2. 冷却和润滑钻头及钻柱
钻进过程中，钻头摩擦部分以及钻柱与地层接触处会产生很多热量，这些热量很难由地层传递出去，但热量从摩擦部位传递到钻井液中后，随着钻井液循环该热量就会被带到地面大气中。
钻井液中加有各种类型的添加剂，尤其是润滑剂类，使钻井液具有较好的润滑性能，这样有利于减少钻柱扭矩和阻卡，延长钻头寿命，降低泵压，提高机械钻速。
3. 改善造壁性能，促进井壁稳定
性能良好的钻井液在井壁上可形成一层渗透性比地层低得多的滤饼，一方面可巩固井壁，预防井壁坍塌，另一方面可阻缓滤液进入地层。在钻井液中加入膨润土并进行化学处理，改善膨润土的颗粒度分布，增加钻井液中胶体颗粒的含量，并配合使用封堵防塌剂，可使钻井液的造壁性能得到改善。
4. 控制地层压力
地层压力的合理控制主要取决于钻井液的密度。正常情况下，地层压力为地层水柱产生的压力。一般情况下，钻进过程中混人的岩屑加上水的重量足以平衡地层压力。然而有时存在地层压力异常，若不注意则会引起井漏或井涌、井喷。因此需要根据监测的地层压力来调整钻井液密度，即根据下式求得平衡地层压力的钻井液密度：
一般情况下，钻井液液柱压力稍大于地层压力，所以实际使用的钻井液密度为由式（3-1-1）求得后再加一附加值 Ap（g/cm”）。对于气层，附加值 0.07~0.15 g/cm”；对于油层，附加值为0.05~0.10g/cm"
5. 悬浮岩屑和加重材料，防止下沉
性能良好的钻井液在循环停止后都具有切力，即具有悬浮岩屑和加重材料的能力，否则这些固相颗粒沉于井底，会造成反复研磨和沉砂卡钻等事故。循环恢复后，钻井液又呈流体状态，可把岩屑等粗颗粒带到地面。
6. 获得地层信息
根据钻井液携带出的岩屑分析和钻井液中的油气显示，可以判断所钻地层是否含油气资源。从钻井液性能变化和滤液分析可以知道是否钻遇盐岩层、盐膏层和盐水层等复杂地层。
7． 传递水力功率
钻井液可将钻井泵的功率传递至钻头，经钻头水眼形成高压射流，进而发挥水力辅助破岩作用，有助于提高钻井速度。另外，当使用涡轮钻具钻进时，钻井液高速流经涡轮叶片，进而驱动涡轮旋转，带动钻头破碎岩石。
随着钻井技术的不断发展，对钻井（完井）液的性能提出了更全面、更高的要求。可能钻遇油气储层的钻井（完井）液还应具备优良的油气层保护性能；复杂地层超深井钻井液应具有良好的抗高温、抗盐膏污染、抗二氧化碳或硫化氢污染以及防腐等性能。此外，随着人们环保意识的加强，对钻井液环保性能的要求越来越高。在保证满足性能要求的基本前提下，应尽可能降低钻井液成本，但更应该注重促进钻探综合效益的提高。
