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旋轉鉆井初期,鉆井助劑的主要作用是把巖屑從井底攜帶至地面。鉆井助劑是指鉆井中使用的工作流體,可以是液體或氣體。因此鉆井助劑應確切地稱為鉆井流體。鉆探過程中,孔內使用的循環沖洗介質。又稱鉆孔沖洗液。鉆井液按組成成分可分為清水、泥漿、無粘土相沖洗液、乳狀液、泡沫和壓縮空氣等。清水是使用最早的鉆井助劑,無需處理,使用方便,適用于完整巖層和水源充足的地區。
鉆井助劑的作用:清潔井底,攜帶巖屑。保持井底清潔,避免鉆頭重復切削,減少磨損,提高效率。冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱。降低鉆頭溫度,減少鉆具磨損,提高鉆具的使用壽命。平衡井壁巖石側壓力,在井壁形成濾餅,封閉和穩定井壁。防止對油氣層的污染和井壁坍塌。平衡(控制)地層壓力。防止井噴,井漏,防止地層流體對鉆井液的污染。
懸浮巖屑和加重劑。降低巖屑沉降速度,避免沉沙卡鉆。在地面能沉除砂子和巖屑。有效傳遞水力功率。傳遞井下動力鉆具所需動力和鉆頭水力功率。承受鉆桿和套管的部分重力。鉆井助劑對鉆具和套管的浮力,可減小起下鉆時起升系統的載荷。提供所鉆地層的大量資料。利用鉆井助劑可進行電法測井,巖屑錄井等獲取井下資料。
鉆井助劑通過噴嘴所形成的高速射流能夠直接破碎或輔助破碎巖石。懸浮巖屑和密度調整材料:當停止循環時,鉆井液處于靜止狀態,其中的膨潤土顆??苫ハ嗦摻Y,形成結構,將巖屑懸浮起來。若鉆井液中加有密度調整材料(如重晶石),則在停止循環時,鉆井液也可將它懸浮起來。
懸浮巖屑和密度調整材料的能力,可使鉆井助劑停止循環后易于再啟動。泥漿是廣泛使用的鉆井助劑,主要適用于松散、裂隙發育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩定巖層。