8.4.1 钻井液的一般设计方法
钻井液设计基本流程包括：设计钻井液的相对密度、流变性、降失水性等主要技术指标；确定钻井液的胶体率、允许含砂量、固相含量、p H值、润滑性、渗透率、泥皮质量等重要参数；选择造浆粘土和处理剂；进行钻井液处理剂配方设计；钻井液材料用量计算；确定钻井液的制备方法；拟定钻井液循环、净化及管理措施。
（1）考虑悬浮钻屑、护壁堵漏的要求确定钻井液的流变性。流变性的指标主要是粘度η和切力τ。η和τ的调整范围很宽，一般τ的范围视不同钻进情况具体确定。另外，在一些情况下，还要考虑钻井液的剪切稀释作用和触变性。
（2）钻井液的其他设计指标的参考范围为：失水量一般不大于15ml／30min，含砂量不大于8％，胶体率不小于90％，p H值8～11，润滑性必要时应控制。
各种钻进情况下的地层特点、钻进工艺方法等差异甚大，因而对钻井液性能等有明显不同的要求，设计重点也因此而不同。例如，在钻渣粗大及孔壁松散的地层中，钻井液的粘度和切力等流变性指标成为设计重点；在稳定的坚硬岩中钻进，钻井液的设计重点是针对钻头的冷却和钻具的润滑，而此时护壁和排粉等则处于次要位置。又如在遇水膨胀塌孔的地层中钻进，钻井液的设计重点则应放在降水护壁上。因此，针对特定的钻进情况，在全面设计中找到相应的设计要点，是做好钻井液设计的关键之所在。
8.4.2 钻井液用量计算
水平定向钻的钻井液为水基钻井液，因此其用量计算包括总量计算、膨润土计算和添加剂计算。
8.4.2.1 钻井液总量计算
水平定向钻工程中需要钻井液泵、钻井液池等地表循环和净化系统来保证钻井液正常循环，因此整个工程中的钻井液理论总用量包括钻孔内钻井液量、地表循环净化系统钻井液量和整个工程中漏失和其他损耗量总和，钻井液总体积的计算公式如下：
V＝V1＋V2＋V3（8－9）
其中钻孔内钻井液量为：
V1＝πD2L／4（8－10）
式中：V1——钻孔内钻井液量（m3）；
V2——地表循环净化系统钻井液量（m3）；
V3——漏失及其他损耗量（m3）；
D——孔径，可以等效为钻头或扩孔头直径（mm）；
L——钻孔长度（m）。
地表循环净化系统钻井液量为钻井液池、沉淀池、循环槽和地面管汇的体积之和。漏失及其他损耗量应根据实际情况确定。
上述计算方式仅为理论计算的总用量，在实际工程还必须考虑到钻井液泵的效率和钻井液循环系统的处理能力，因此上述理论用量仅为实际工程中钻井液用量的最小值，一般的实际用量将比理论值大。下面将介绍如何通过钻井液泵效率和钻井液处理系统的效率来估算实际钻井液用量。
水平定向钻过程中如果不考虑钻井液的循环，通过钻井液泵的总量可以根据钻井液泵的参数和钻进时间计算：
式中：Vpump——通过钻井液泵的总钻井液量（L或m3）；
Qpump——钻井液泵流速（m3／min）；
L——钻孔的总长度（m）；
Prate——导向孔或扩孔的速度（m／min）；
fpump——钻井液泵效率因数（％）。
如果假设钻井液净化系统的处理能力Qcir已知，则整个先导孔或扩孔（单次）过程中的钻井液总用量可以用下式进行计算：
式中：Qcir——钻井液净化系统的处理能力（L／min或m3／min）。
这里需要指出，如果式（8－12）的计算结果小于式（8－9）的理论计算结果，表明钻井液循环系统的净化能力完全满足泵量的要求，这时的钻井液用量取理论最小值。
8.4.2.2 膨润土和水用量计算
配制钻井液所需粘土质量q按以下公式计算：
式中：ρ1——粘土的密度（kg／m3）；
ρ2——钻井液的密度（kg／m3）；
ρ3——水的密度（kg／m3）；
V——钻井液的体积（m3或L）。
配制钻井液所需水量Vw为：
式中：q——粘土质量（kg）。
8.4.2.3 调整钻井液密度的计算
配制加重钻井液时，加重钻井液所需加重剂的质量W为：
式中：W——加重剂的质量（kg）；
ρB——加重剂的密度（kg／m3）；
ρ4——加重钻井液的密度（kg／m3）。
8.4.2.4 钻井液处理剂的用量计算
一般情况下处理剂在钻井液中的加量较少，按体积含量计一般只占钻井液总体积的0.1％～1％。具体数值由不同的配方决定。值得注意的是，要澄清处理剂的加量单位，粉剂一般是以单位体积钻井液中加入的质量为计，而液剂则是以单位体积钻井液中加入的体积量计算。在一些特殊情况下，还以单位膨润土质量中加入多少处理剂来计算。
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