钻井液在油田钻探中起到了什么作用?哪些因素会影响其性能？
钻井液在油田钻探中起到了什么作用?哪些因素会影响其性能？
石油是我们现代社会不可或缺的重要能源之一，其开采离不开钻井技术的支持。而钻井液作为钻井过程中不可或缺的材料，不仅可以帮助钻头冲刷岩层，还能起到冷却、润滑、支撑井壁等多重作用。
钻井液通常根据其化学成分和物理性质可分为水基钻井液、油基钻井液和气体钻井液等。其中，水基钻井液是最常用的一种，由水、黏土、化学助剂等组成，适用于大多数岩层类型，成本相对较低；油基钻井液则由矿物油、润滑剂、聚合物等组成，适用于一些难以钻进的岩层，但成本较高；气体钻井液则采用气体，适用于含气层的钻井，但成本也相对较高。
钻井液的作用
首先，钻井液的主要作用是将钻头冲刷过的岩屑和粉尘带回地面，以维持井底清洁，同时防止岩屑堵塞井口。在钻井过程中，钻头不断地将岩屑和土壤冲刷出来，这些杂质会对井口造成阻塞，严重时甚至会导致井口崩塌。而钻井液则可以帮助将这些杂质带回地面，保持井底的清洁。
其次，钻井液还可以起到润滑和冷却的作用。钻头在高速旋转时，会产生大量的热量，而钻井液可以将这些热量带走，从而起到降温的作用。同时，钻井液中添加的润滑剂也可以减少钻头与井壁的摩擦，减少钻头的磨损。
第三，钻井液还可以提供支撑井壁的功能。在钻井过程中，井壁容易出现塌陷的情况，这会导致严重的井漏问题。钻井液通过在井壁上形成一层薄膜，提供了对井壁的支撑作用，防止井壁塌陷，保持井眼的稳定性。
第四，钻井液还可以帮助控制地层压力。在钻井过程中，地层中的油、气或水会产生压力，如果不加以控制，会导致井喷事故的发生。钻井液通过调节其密度和循环压力，可以有效地控制地层压力，保持井底稳定，防止井喷的发生。
第五，钻井液还具有携带岩心和地层信息的功能。在钻井过程中，钻井液能够将岩心样品带回地面，这些岩心样品可以提供有关地层组成、岩石类型、油气含量等重要信息，为后续的地质评价和油气勘探提供了重要的依据。
钻井液的性能
钻井液密度MW（Mud Weight)或SG(specific gravity）
通过泥浆液柱对井壁和井底产生压力，以平衡地层的油气水压力及岩石的侧压力，防止井喷、地层流体侵入及保护井壁。另外泥浆密度对岩屑产生浮力，增大泥浆密度可以提高泥浆携带岩屑的能力。
当量循环密度（ECD）和环空密度
当量循环密度：考虑了由于泥浆流动而增加的附加压耗；
环空密度：在当量循环密度基础上考虑了由于井筒内岩屑产生的附加压耗；
钻井液密度的作用
平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受地层流体的污染；
平衡地层压力，保持井壁稳定，防止井塌；
实现近平衡钻井技术，减少压持效应，提高机械钻速；
合理选择打开油气层的钻井液密度，减少钻井液对产层的伤害。
密度对钻速的影响
泥浆密度越高，产生的液柱压力越大，井底压差越大，机械钻速减小。
钻井液密度的控制
密度过高：增大正向压差，对储层污染加重；
液柱压力增大，增大井底岩石可钻强度并引起井底岩石的重复切削
密度过低：井壁不稳定，油气层压力无法控制
确定泥浆密度的原则
根据地质资料确定，在正常情况下尽可能使用低密度；
钻开油气层尽可能近平衡钻进，既要保护油气层又要防喷，做到“压而不死，活而不喷”；
近平衡钻进要在起钻时考虑可能存在的“抽吸作用”，增加附加密度；
钻穿高压盐水层时为了防止盐水的污染，应提高密度采取“坚决压死”的措施对易缩径和易剥落掉块的地层，应适当提高泥浆的密度；
钻井液流变性与钻井的关系
影响钻井速度
通过水力参数影响钻井速度，粘度影响水功率的传递，粘度影响ECD(Equivalent Circulating Density)的大小，产生压持效应，降低钻速。
剪切稀释特性•影响水功率的传递。
钻井液的流变性与井眼净化的关系
钻屑在井筒内的运移过程 层流：尖峰型层流的缺点 紊流：有利于携岩
紊流缺点 、排量大、泵压高 、表观粘度低、岩屑下沉速度较大、井壁冲刷、不利于井壁稳定。
钻柱旋转
钻井液的流变性与井壁稳定的关系
力学因素引起的井壁不稳定：井壁岩石三个主应力的可能排布，当s1和s3（最大和最小主应力）的差值大于岩石的强度时，便发生剪切破坏
化学因素引起的井壁不稳定：防止页岩的水化膨胀
钻井液的流变性及流态与井壁稳定相关。
钻井液的流变性与井内压力激动的关系
起下钻和钻井过程中，由于钻柱的上下移动、泥浆泵的开动等原因，使井内液柱压力产生变化的现象。
影响激动压力的因素：钻柱运动速度、钻头及钻柱的泥包程度、环形空间的间隙、井深、泥浆性能（粘度、切力）。
钻井液在钻井过程中发挥着不可替代的作用。通过科学合理地选择和使用钻井液，可以提高钻井效率、确保井口安全、减少事故发生，并为石油开采提供可靠的技术支持。在未来的钻井技术发展中，钻井液仍将发挥它的作用，为石油行业的发展贡献重要的力量。
文章来源： 泥浆网，烃闻