国内外钻井液技术发展趋势研究

车健

（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413）

1 概述

作为钻井工程重要的技术组成，随着钻井技术的发展，对钻井液的要求也越来越高，已经从简单的稳定井壁、携带岩屑、保证井下安全钻进，发展到保护储层、对环境友好等多个方面。经过20世纪80年代的高速发展后，钻井液体系及钻井液处理剂的发展趋近成熟，有了大量的类型及产品可供选择[1-2]。因此，目前的钻井液技术开始往优质低价、一剂多能、保护储层和环境友好等方向发展[3-4]。本文通过调研，对比较有代表性的钻井液体系及相关技术进行简要介绍。

1.1 抗高温聚合物钻井液体系

通过在聚合物处理剂的主链和侧链上加入特殊的耐温基团如：磺酸基团、苯环等，提高其抗温能力。Polydrill、Kem Seal等产品的抗温已经达到260℃。EXXON公司等研制的高温水基钻井液体系成功进行了应用，井底温度最高达215℃。以Hostadrill 4706为主要成分的钻井液体系在克罗地亚的Kalinovac和Molve气田进行了5口井的现场试验，在180℃～200℃的高温条件下，钻井液流变性好，施工顺利，且储层保护效果好，与邻井相比，其产率提高150%～280%。国内在抗高温聚合物钻井液体系研究方面也取得了较大突破，完成了一系列高温深井钻探施工，如胜利油田的胜科1井，完钻井深7026m，井底温度235℃。

1.2 强抑制水基钻井液体系

强抑制水基钻井液体系的特点是同时使用了阳离子基团（如二甲基二烯丙基氯化铵）和小分子量季铵盐（如羟丙基三甲基氯化胺），此外还在主链上引入疏水基团和AMPS，从而使聚合物能与粘土颗粒充分桥连，对粘土充分保护。此外由于含有疏水基团，使聚合物具有憎水性能，可以阻止水分子进入，从而进一步抑制粘土的水化分散。

1.3 合成基油包水钻井液

合成基钻井液体系的组成与传统的油基钻井液类似，但其油相从常用的白油或者柴油被替换成酯类、а-烯烃类和醚类等，其中酯类最为常见，其次是а-烯烃类。具有乳化、降滤失和增粘作用的多元醇类和甲基多糖类在合成基钻井液使用也较多。大多数合成基钻井液的乳化剂与普通油基钻井液相同，主要有山梨糖醇酐酯类（Span）、咪唑啉衍生物等。该类钻井液在井壁稳定、提高钻速以及保护环境方面具有较好的效果和优势。

1.4 有机盐盐水钻井液

该类钻井液的特点是能达到较高密度的同时还具有类似于油基钻井液的抑制性。有机盐钻井液由于其具有较高的盐浓度，成有机相连续分布，可以有效抑制粘土和钻屑的水化膨胀和分散。同时由于盐含量较高，自由水被大量束缚，使水的活度较低，粘土和钻屑的分散进一步被抑，有利于保护储层。同时含有的大量K＋、NH4＋等阳离子可以通过化学键吸附于粘土表面，或者嵌入粘土晶格内部，起到抑制粘土水化分散的作用。

1.5 硅酸盐钻井液

硅酸盐钻井液的抑制性也接近油基钻井液。其稳定井壁的机理是：①由于硅酸盐与泥岩中的高岭石、伊利石等粘土组分有类似的结构，所以容易吸附在这些组分表面形成保护膜。②硅酸盐进入裂缝中后，由于化学环境发生变化，会形成凝胶网络和沉淀从而迅速形成封堵，而且这种封堵具有较高的适应性，对微裂缝性地层更为有效。但随着硅酸盐的消耗，需要随时进行补充。

1.6 微泡沫钻井液

微泡沫钻井液是用于开发低压、低渗、稠油或易发生严重漏失油气藏的新技术。其具有密度小、不易漏失和保护储层等特点。通过使用乳化剂和聚合物来改善钻井液的流变性和产生稳定的微泡沫，该种钻井液的密度可降低到0.50～0.95g/cm3。

1.7 可逆乳化钻井液

由于油基钻井液存在的滤饼清除困难导致完井时水泥和地层之间的胶结强度差、钻屑表面含油污染环境等问题。国外研制了一种可逆乳化钻井液，该种钻井液具有油基钻井液的性能，同时在完井过程中通过改变pH值即可改变乳液性质，使体系发生逆转，从而具有水基钻井液的优点，减小了对环境的影响。

1.8 生物酶解堵钻井液

该钻井液在钻开储层前加入特殊的生物酶制剂和配套的处理剂，在近井壁处形成低渗透率的屏蔽层。完钻后，屏蔽层中的暂堵材料会在生物酶的作用下发生降解，从而破坏泥饼，恢复原有的地下流体通道，提高产层的渗透率。该技术可以有效解决井壁泥饼对低渗透率的要求和保护储层要求高渗透率之间的矛盾，在不改变钻井液原有配方的基础上，可进一步有效保护储层。

2 钻井液技术发展趋势

2.1 钻井液处理剂发展趋势

①低成本天然材料：通过对天然材料的深度改性，制备具有良好性能的低成本处理剂；②抗高温、高盐的处理剂：通过抗温聚合物的研发，开发出抗温抗盐能力更强的聚合物处理剂；③纳米封堵剂：研制纳米粒径的封堵材料，进一步提高对微裂缝地层的封堵效果；④自适应可变形堵漏剂：堵漏剂可适应漏失通道的形状，达到自行封堵的效果。

2.2 钻井液技术发展趋势

①低密度钻井液，满足衰竭地层、低压地层和易漏失地层的钻进需要；②可提高井壁承压能力的稳定井壁钻井液；③抗高温高密度钻井液；④大位移水平井、超长水平井钻井液；⑤自适应堵漏钻井液；⑥深水海洋钻井液；⑦环保型钻井液；⑧可回收钻井液；⑨钻井液无害化处理技术。

[1]徐同台,等.国外钻井液和完井液技术的新进展[J].钻井液与完井液,2004,21(2):1-10.

[2]王中华.我国油田化学品开发现状及展望[J].中外能源，2009,16(6):36-47.

[3]王中华.钻井液技术现状及发展方向[J].断块油气田,2004,11(5):59-62,93.

[4]张克勤,何纶,安淑芳,等.国外高性能水基钻井液介绍[J].钻井液与完井液,2007,24(3):68-73.