旋转钻井方法是利用钻井液清洗井底,携出井下钻屑并控制井内压力。以水为连续相的叫水基钻井液,以油为连续相的叫油基钻井液。水基钻井液的应用最为广泛,只是在特殊井如取芯或高难度定向井中才使用油基钻井液。钻井液过去常叫泥浆或钻井泥浆,现也有人称为洗井液。
泥浆对于钻井就像血液对于人体一样重要,如果没有性能良好、足够数量的泥浆,或者在钻井过程中,由于某种原因(如地层漏湿、钻具折断)而不能正常循环泥浆时,钻井工作将无法进行,有时还将严重危及井的“生命”。人们往往误以为泥浆是"泥加水”搅和而成的。其实不然,泥浆是溶胶悬浮液体系,由四个部分组成:
(1)液相,可以是淡水或盐水,或某种类型的油品;
(2)固相,为增加体系密度,常用重晶石,为改善流变性和滤失性常用微晶高岭土;
(3)处理剂,用以调整泥浆性能,常用各种有机或无机化学处理剂;
(4)污染物,钻井中带来的岩屑及地层中的各种盐类等。
现代钻井技术对泥浆的性能要求很高,要具有一定的密度、粘度、滤失量、泥饼、切力及含砂量等,并且随着钻井所钻遇的地层变化能及时作出调整。钻井液在钻井中主要作用如下:
(l)清洗井底:只有将钻碎的岩屑及时地冲离井底,才能保证钻头有效地接触并破碎岩石。
(2)携出岩屑:既可将岩屑携带出井口用除砂设备清除;又可使地质人员通过岩屑录井获取地下油气信息。
(3)冷却钻头:钻头在高速旋转、破碎地层岩石时产生大量的热量,泥浆的循环可及时冷却钻头,增强钻头的耐磨性和使用寿命。
(4)保护井壁:地层有多种多样、有的松散易碎,有的易吸水膨胀、分散坍塌,这就要靠泥浆把井壁"撑"住,靠泥饼把井壁"糊"住,以稳定井壁、防止坍塌。
(5)润滑钻具:一般来说,井不是笔直的,井眼也大小不一,井眼越大越深,钻具旋转和起下钻时阻力越大。泥浆的润滑作用可以减小这种阻力.特别是在定向井钻井中,泥浆的润滑作用尤为明显。
(6)破岩作用:在喷射钻井中,泥浆传递水力能量,使机械破岩和水力破岩作用相结合。
(7)平衡地层压力:钻井时,地层压力是靠泥浆液柱压力来平衡的,所以有平衡钻井之说,尤其是高压油、气、水层更要靠泥浆来使地层保持稳定,做到“压稳而不死”,因此,泥浆密度的大小事关重大,如果泥浆密度太小,有可能因压不住地层压力而导致井喷事故;如果泥浆密度过大,则会引起油层伤害,严重时会导致油气层完全被堵死,油气无法采出。
(8)保护油气层:钻开油气层以后,地层孔隙和油气通道易被泥浆中的固体微粒堵塞,造成对油气层的损害,使油气流动通道​不畅,影响后面的油气井的生产。采用优质泥浆和钻井液,就能较好地保护油气层。