油气井工作液技术进展摘要随着石油勘探开发技术的不断发展，对钻井液提出了更高的要求。

国外一些公司相继研制并推广了聚合醇钻井液、正电胶钻井液、甲酸盐钻井液、稀硅酸盐钻井液和微泡钻井液等具有国际先进水平的水基防塌钻井液新体系，以及环保性能优良的第二代合成基钻井液和逆乳化钻井液新体系。

国内在生产中结合实际情况，借鉴国外新技术，逐步形成了两性离子聚合物钻井液、正电胶钻井液、硅酸盐钻井液、甲基葡萄糖苷钻井液、聚合醇钻井液等一系列新技术，并在逐步形成高难度的超高温和超高密度钻井液体系。

国内在钻井液整体水平上与国外的差距仍然很明显，特别是国内外在钻井液技术与管理方面存在的认识上的区别，主要表现在目的、设计理念、处理剂、实施过程、对泥浆工程师的要求、创新目标、环境保护等方面，这是制约国内钻井液整体水平和技术进步的主要问题。

通过分析得出了一些认识，即：钻井液技术的发展依赖于新型钻井液处理剂的研制；对钻井液的维护不仅要注重过程控制，还要重视早期维护处理；提高钻井液的抑制性，确保钻井液的清洁有利于保护油气层；要通过“预防+巩固”的井壁稳定思路，进一步提高井壁稳定效果；钻井液无害化处理要从钻井液处理剂研制、生产以及钻井液设计、维护处理等全过程考虑。

建议今后钻井液技术工作要注重钻井液处理剂的超前研究，深入开展超高温和超高密度钻井液研究，加大油基钻井液的研究力度，通过认识上的提高来缩小国内在钻井液技术上与国外的差距。

关键词钻井液抑制性钻井液处理剂高温高压油基钻井液环境保护1前言近年来，随着石油勘探开发技术的不断发展，特别是深井、超深井及特殊工艺井钻探越来越多，对钻井液提出了更高的要求。

“安全、健康、高效”的钻井液技术，标志着钻井液技术研究和应用进入了一个全新的发展阶段。

围绕钻井液工程技术和“安全、健康、高效”这一发展主题，国外一些公司相继投入大量的人力和财力，以满足复杂条件的钻探技术油气层保护、油气测录井与评价、环保要求以及提高油气勘探开发综合效益等为目标，开展了大量基础理论和应用技术研究，取得了一系列的研究成果和应用技术。

如研制并推广了聚合醇钻井液、正电胶钻井液、甲酸盐钻井液、稀硅酸盐钻井液和微泡钻井液等具有国际先进水平的水基防塌钻井液新体系，以及环保性能优良的第二代合成基钻井液和逆乳化钻井液新体系。

这些研究在很大程度上体现出21 世纪钻井液技术发展的方向。

就国内来说，在实践经验的基础上，钻井液技术工作始终围绕钻井生产需要，把解决复杂问题、缩短完井周期作为努力方向。

特别是近年来，在深井、超深井钻井液方面取得了一系列新成果，解决了一系列生产难题。

在生产中结合国内实际，借鉴国外新技术，逐步形成了两性离子聚合物钻井液、正电胶钻井液、硅酸盐钻井液、甲基葡萄糖苷钻井液、聚合醇钻井液等一系列新技术，并在逐步形成高难度的超高温和超高密度钻井液体系，为我国钻井液技术的进一步发展奠定了基础。

在气体钻井方面，针对普光气田的需要，通过引进、消化、吸收，逐步完善了一套适合普光气田安全施工要求的气体钻井(包括雾化和泡沫)技术。

在防漏、堵漏方面，逐步建立了一套从找漏到堵漏，防堵结合的有效堵漏方法，并借助成像测井技术对井漏特征、堵漏机理有了更清晰的认识，结合现场实际建立了行之有效的防漏、堵漏模拟评价实验装置，使室内评价更符合现场实际，逐步使堵漏一次成功率得到有效的提高，凝胶堵漏剂的研究与应用，使堵漏技术有了长足的进步。

在井壁稳定方面，引入了“多元协同”钻井液防塌理念，为了提高封堵和强化钻井液的抑制性，研制了一系列专用的抑制剂，形成了胺基防塌钻井液体系、聚合醇钻井液体系、正电胶钻井液体系等。

同时围绕环境保护的需要开展了有机盐钻井液、甲基葡萄糖苷钻井液和生物可降解钻井液的研究与应用，并围绕钻井废水和钻井液无害化开展了大量的卓有成效的工作，特别是普光气田的钻井废水和钻井液无害化处理，有效地保护了环境，保证了普光气田的勘探开发进度。

2钻井液技术现状纵观国内外钻井液技术的发展现状，新技术、新体系很多，正是由于一系列新体系和新技术的应用，在一定程度上促进了钻井液工艺技术的进步。

这里结合国内外钻井液实际情况及有关文献，就一些有代表性和突出特性的钻井液体系及相关技术进行简要介绍。

2.1超高温高压水基钻井液近期超高温水基钻井液研究的关键是AMPS系列耐温抗盐聚合物的应用，以及抗温抗污染交联聚合物和水解稳定性强的聚合物类钻井液处理剂研制，同时还要考虑处理剂的长期稳定性和配伍性，通过引入海泡石可以提高体系的热稳定性。

在深井高温环境中，水基钻井液往往会增稠或胶凝甚至固化，导致钻井液流变性失控，严重影响深井钻井的安全与效率。

特别是高温高压环境使用的水基钻井液必须保证在密度大于1.9g/cm3、温度高于240℃的情况下稳定。

其关键是有效抑制黏土的高温分散作用，在有效加量范围内添加降滤失剂，以保持高密度钻井液的流变性。

国外一些公司根据抗高温水基钻井液需要，研制出以COP-1、COP-2、MIL-TEMP、PYRO-TROL、KEM-SEAL 等为代表的独具特色的抗高温处理剂产品，成功地应用于实践，取得了较好的效果，最高使用到井底温度272℃。

国内在超高温钻井液处理剂及钻井液体系研究方面也取得了长足进步，特别是水基钻井液处理剂，开发出以PAMS 为代表的磺酸盐聚合物以及适用于超高温钻井液的专用处理剂，如LP527、MP488、HTAMP 等，其性能接近国际先进水平。

在钻井液体系方面也取得了可喜的成绩，完成了一批超高温井的施工，如大庆油田在松辽盆地北部深层徐家围子部署的徐深22 井，设计井深5300m，完钻井深5320m，井底温度213℃；新疆油田在克拉玛依莫索湾背斜上所钻的莫深1 井，设计井深达7380m，井底温度超过200℃，钻井液密度达2.2g/cm3；胜利油田完成的胜科1 井，设计井深7000m，完钻井深7026m，测试井底温度也超过235℃；江苏油田在钻的徐闻X-3 井预计井底温度190℃。

2.2欠平衡钻井液欠平衡钻井液技术是实施欠平衡钻井的关键技术之一，确保井底处于欠平衡状态是欠平衡钻井技术的核心。

国外在这方面应用较多的主要有气体、雾化、泡沫、充气泡沫钻井液等。

除气体及相关技术以外，今后国内应在泡沫和充气钻井液的基础上，开展超低密度钻井液研究。

2.2.1 气体钻井流体气流体是指空气或天然气、氮气、二氧化碳、防腐剂及干燥剂等组成的循环流体。

气流体钻井的优点是可大幅度降低压差，大大提高机械钻速，延长钻头使用寿命；减少对敏感地层的损害，保护低压油气层；可安全钻穿易漏层。

其缺点是钻遇天然气层时易引起井下着火与爆炸，造成井下钻具破坏，所以气流体钻井选择气体类型很重要。

普光气田在上部地层通过应用气体钻井，较之常规钻井液平均机械钻速提高3～8 倍，促进了该地区的开发速度。

2.2.2 雾化钻井流体雾化流体是空气、发泡剂、防腐剂和少量水混合组成的循环流体，其中空气是连续相，液体是非连续相，适于钻开出液量低于24m3/h 低压油气层。

其优点类同于空气钻井，缺点是需要的空气量比空气钻井多20%～40%，否则井下不安全，且在超深井中易腐蚀钻具。

用空气/雾化在老井中进行欠平衡开窗侧钻，可以明显减少地层伤害。

如国外使用空气/雾化在下套管的直井中进行欠平衡开窗侧钻，在钻井过程中，由于套管被挤扁，未钻到设计井深提前完钻。

尽管如此，经对侧钻井段的裸眼流动测试，测得的产气量是原直井段综合产气量的10 倍，效果显著。

中原油田在普光气田进行气体钻井地层出水的情况下，成功地应用了雾化钻井，与钻井液方法相比机械钻速提高3～5 倍。

2.2.3 充气水基或油基钻井液体系充气钻井液是将空气注入钻井液内来降低流体液柱压力，其密度最低可达到0.59g/cm3，钻井液和空气的混配比一般为10∶1。

用充气钻井液钻井时，环空速度要达到0.8～8.0m/s，地面正常工作压力为3.5～8.0MPa。

钻进过程中要注意空气的分离和防腐、防冲蚀等问题，要求有配套工艺和地面充气设备。

在加拿大阿尔伯达的Camrose 油藏，用充气钻井液钻成了一口水平井，水平段长548.64m。

该水平井完钻后经测试，其产量是该地区直井产量的2.5～6 倍。

国内这方面也有尝试。

2.2.4 泡沫钻井液泡沫钻井液是气体介质分散在液体中，并配以发泡剂、稳泡剂或黏土形成的分散体系，常用于低压产层钻井。

常用泡沫钻井液一般为硬胶泡沫和稳定泡沫。

硬胶泡沫是气体、黏土、稳定剂和发泡剂配成的稳定性比较强的分散体系。

稳定泡沫是指空气(气体)、液体发泡剂和稳定剂配成的分散体系，它具有密度低、携岩能力强、对油层伤害小的特点。

国内外均成功使用，并取得较好效果。

如中原油田在元坝地区大井眼钻井中采用可循环泡沫钻井液，并通过采用自己研制的消泡器，有效地提高了钻井速度，解决了大井眼携砂问题。

2.2.5 微泡钻井液Aphron 钻井液(微泡钻井液)是针对开发枯竭地层的需要而研制的。

Aphron 钻井液最主要的特性是流变性及泡沫的存在，具有很高的剪切稀释性，表现出非常高的低剪切速率黏度以及低触变性。

钻井液中的表面活性剂将混入的空气转化为非常稳定的泡沫，即Aphrons，空气混入可使用常规钻井液混合设备完成。

与靠表面活性剂单分子层达到稳定效果的普通空气泡沫相比，Aphron 的外壳是由一种非常稳定的表面活性剂三层结构组成，内层为被黏性水层包裹着的表面活性剂薄膜，内层外是表面活性剂双层结构，该双层结构使Aphron 的这种结构具有稳定性和低渗透性，同时还具有一定的亲油性。

在北海等枯竭油层和低压地层的应用证明，在易漏失和易发生压差卡钻的低压层和多压力层系中，微泡钻井液是最佳体系。

微泡钻井液的特性能减轻钻井液侵入渗透性地层或微裂缝性地层。

2.3无黏土相盐水钻井液采用无黏土盐水钻井液，可以消除人为加入的黏土矿物微粒造成的地层损害问题，有利于提高钻速，以盐类作为加重剂和抑制剂，可提高其防塌能力。

由于无黏土相钻井液没有固相，钻井液在环空流动阻力小，且流变性、润滑性和抑制性好，比较适合于小井眼和多分支井的钻井。

2.3.1 甲酸盐钻井液采用甲酸盐(甲酸钠、甲酸钾和甲酸铯)作为密度调节剂的钻井液体系，密度最高达2.3g/cm3。

该体系主要由甲酸盐、AMPS 聚合物增黏剂和降失水剂组成，配方组成较为简单，具有油层保护性能好；抑制水化能力强，防塌效果好；循环流动摩阻压耗低，有利于提高喷射钻井速度；甲酸盐可生物降解，环保性能好；腐蚀性小等优点。

且甲酸盐能提高与之配伍使用的聚合物抗温性，钻井完井液体系易于回收再利用。

2.3.2 新型CaCl2/Ca(NO3)2复合盐水无黏土相钻井液该体系采用CaCl2和Ca(NO3)2代替CaBr2作为密度调节剂，可以使钻井液密度达到1.65g/cm3，结晶温度最低可调节为-50℃，适用于低温环境，同时也避免了溴化物对环境的污染问题。