国内外钻井液技术

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1、l近几年来，国外也开始进行阳离子聚合物钻井液的研究，根据19971998年世界石油杂志的统计，阳离子聚合物钻井液的商标名称已增为13种。l20世纪80年代末期，石油勘探开发科学研究院钻井所研究成功阳离子聚合物钻井液，该钻井液对稳定井壁有较好的效果。但当时由于处理剂不配套，影响了其效果。到1990年后，为了提高该钻井液体系稳定井壁的效果，又研究出阳离子度更高、抑制效果更好的新的阳离子聚丙烯酰SP和CHM，小分子有机阳离子NW1和CLM；含阳离子基团的降滤失剂CHSP、CLG，降粘剂GN1和低荧光防塌剂WFT666；阳离子乳化沥青CEA等。由这些处理剂可组配成效果更好的阳离子聚合物钻井液，该钻井液

2、在塔里木盆地、渤海、南海、冀东等油田近200口深井、超深井、水平井中使用，最高密度达2.3g/cm3(英科1井)，在抗温、抗盐、润滑、稳定井壁等方面均取得较好的效果。l2、两性离子聚合物钻井液新发展、两性离子聚合物钻井液新发展l20世纪90年代初期，西南石油学院、石油勘探开发科学院油化所与油田一起研究成功两性离子聚合物钻井液，已在上万口井中使用。为了进一步提高该体系的抑制性能，成功研究出了高阳离子度的包被剂FA368、降粘剂XY28、两性离子降滤失剂JT888、两性离子磺化酚醛树脂（ARP、PSP）和两性离子树脂沥青FT301等，由它们组配的钻井液，防塌抑制性能进一步提高，已在现场广泛使用。

3、l两性离子聚合物钻井液具有强抑制性，正电胶钻井液具有特殊的流变性能。为了集两种钻井液的优点于一种钻井液中，石油勘探开发科学研究院油化所通过分子设计，提出了采用有机阳离子和复合金属离子与阴离子、非离子共聚的技术思路，设计出新型处理剂复合金属聚合物PMHA增粘包被剂和JMHA降滤失剂。由上述处理剂为主剂组成的PMHA钻井液已在江苏、中原、辽河等油田10多口井中应用，获得了预期的效果。l3、聚合醇钻井液、聚合醇钻井液l聚合醇（又称多元醇）钻井液是20世纪90年代研制成功的一种新型防塌钻井液。此类钻井液可通过在水基钻井液中加入一定数量的聚合醇配制而成。聚合醇钻井液具有较好的抑制性与封堵性，能有效地稳定

4、井壁；润滑性能好，当聚合醇加量为3时，钻井液的润滑系数降低80以上；毒性极低，易生物降解，对环境影响小。l钻井液中使用的聚合醇大多数是聚乙二醇（聚丙烯乙二醇）、聚丙二醇、乙二醇/丙二醇共聚物、聚丙三醇或聚乙烯乙二醇等。聚合醇是一种非离子表面活性剂，溶于水，但其溶解度随温度升高而降低，到达某个温度之后聚合醇溶液就会形成浊状的微乳液，聚合醇部分溶解，这一温度被称为浊点，这个现象是可逆的，当温度降至浊点以下时，聚合醇又完全溶解。由于聚合醇具有上述特点，因而当钻井液的井底循环温度高于聚合醇浊点时，聚合醇钻井液发生相分离，不溶解的聚合醇封堵泥页岩的孔喉，阻止钻井液滤液进入地层，从而使钻井液与泥页岩隔离，

5、起到稳定井壁的作用。此外，聚合醇可在泥页岩表面产生强烈吸附（吸附量随温度升高而增加），形成一层吸附层，阻止泥页岩水化、膨胀与分散。聚合醇浊点与聚合醇化学组成有关，并随其加量及钻井液含盐量的增加而降低。因而可以通过选用不同类型的聚合醇、调整聚合醇加量和含盐量来改变浊点。现场使用聚合醇钻井液时，为了获得好的稳定井壁效果，要求聚合醇分子量不能过大，以使其能进入泥页岩孔喉中；聚合醇浊点应与井底循环温度一致（当井壁不稳定地层处于不同深度的裸眼井段时，应选用多种具有不同浊点的聚合醇的混合物）；注意钻井液中含盐量的变化对聚合醇浊点的影响；可在聚合醇钻井液中加入钾盐、铝盐等进一步提高其稳定井壁的效果。 l聚乙

6、二醇钻井液已在墨西哥湾、北海、苏丹等许多油田使用。中国江汉石油学院已研究成功聚合醇JLX，该剂是低分子量嵌段共聚物。由JLX为主剂组配的聚合醇钻井液在渤海、南海西部、东海、辽河、中原、大港、塔里木和江苏等油田使用取得较好的效果。l4、多元醇树脂钻井液、多元醇树脂钻井液l多元醇树脂（代号为FGA）钻井液是近年来石油大学研究成功的一种新型防塌钻井液。FGA是一种非离子型聚合物，分子链上全部是碳原子，侧链大多数是羟基，分子量为510410104。该剂基本上没有絮凝包被作用，主要靠吸附交联、粘结成膜作用来稳定井壁。FGA是一种化学固壁剂，其稳定井壁机理可归纳为以下几方面。lFGA分子上的羟基是强极性基

7、团，在粘土矿物表面有很强的氢键吸附作用。lFGA在碱性环境下产生强亲核性的烷氧负离子，与粘土矿物表面的铝离子和硅离子有强的亲合力，相互吸引到足够小的距离时便键合起来，形成化学交联。l由于上述作用，FGA在地层表面形成连续且致密的膜，该膜的渗透率特别低，CO2气体的透过率也只有0.02g/m2，膜拉伸强度达69349MPa，耐温在140以上，该膜对井壁起到固结作用。此外，FGA水溶液在某些物质作用下可以形成凝胶，失去流动性，封堵易塌地层的孔喉和微裂缝，封固井壁，阻止钻井液及其滤液进入地层。FGA还可通过提高钻井液液相粘度和吸附在粘土表面封堵滤饼孔隙，降低钻井液滤液量与滤饼渗透率（低于110-3u

8、m2），从而达到稳定井壁的目的。 l多元醇可直接加入聚合物钻井液或聚合钻井液中，其加量必须达到3才能起到较好的稳定井壁作用。当钻井液的井底循环温度低于80时，由于强的氢键结合力，多元醇会使钻井液粘度、切力增大（目前还没有研究出有效的降粘剂），如能保持基浆有较低的膨润土含量，则多元醇对钻井液粘度、切力的影响会显著降低；当井底循环温度超过80时，加入多元醇对钻井液的流变性能影响不大。多元醇树脂钻井液在准葛尔盆地、胜利和冀东等油田10多口井中使用，已见到较好的效果。5、硅酸盐钻井液、硅酸盐钻井液l硅酸盐钻井液研究简况l原苏联与美国在20世纪30年代就开始研究硅酸盐钻井液，并证实该钻井液具有较好的防塌

9、效果，并在现场使用硅酸盐（1520）钻井液。但由于该钻井液的流变与滤失性能不好控制，热稳定性不好（抗温达100），对测井结果有影响，因而没有广泛应用。美国于1949年否定了该钻井液。l为了充分发挥硅酸盐稳定井壁的作用，克服上述弱点，原苏联一直致力于该钻井液的研究工作，研究成功稀硅酸盐钻井液。该钻井液使用的硅酸盐模数为2.843.22，加量为25，采用CMC、改性淀粉、水解聚丙烯腈或腐植酸类产品等作为稳定剂，并加入适量的降粘剂，钻井液的流变与滤失性能都比较好控制。上个世纪60年代中期稀硅酸盐钻井液开始在现场使用，并采用稀硅酸盐盐溶液加固潜在的不稳定泥页岩，取得较好的稳定井壁效果。稀硅酸盐钻井液学

10、固相含量高的情况下，流变性能控制仍存在一定的难度。l90年代，随着对环保要求越来越严格，油基钻井液的使用受到限制。为了解决井壁稳定问题，美国、英国等国家的钻井液公司也开始研究硅酸盐钻井液，并研究成功用破碎剂来破坏硅酸盐在储层形成的封堵层，较好地恢复了储层的渗透率。硅酸盐钻井液已在北海、阿拉斯加、纽芬兰、墨西哥湾等地区使用。在中国，石油大学于1997年开始研究稀硅酸盐钻井液，现已在胜利、塔里木油田等10多口井中使用。l硅酸盐钻井液作用机理的研究l国外对硅酸盐钻井液的作用机理进行了系统的研究，近年来石油大学又对其进行了更深入的研究，综合它们的研究成果可得出以下结论。l1)硅酸盐在水中可以形成不同大

11、小的颗粒离子状态的、胶体状态的和分子状态的，这些颗粒通过吸附、扩散等途径结合到井壁上，封堵地层孔喉与裂缝。l2)进入地层的硅酸根与岩石表面或地层水中的钙镁离子发生反应形成硅酸钙沉淀，覆盖在岩石表面起封堵作用。l3)进入地层的硅酸根遇到PH值小于9的地层水，立即变成凝胶而封堵孔隙与裂缝。l4)在温度低于80时，稀硅酸盐钻井液稳定泥页岩的机理是通过多个氢键、静电力和范德华力的叠加，与泥页岩中的粘土矿物形成超分子化学结合力为主，缩合反应为辅；而当温度超过80（在105以上更为明显）时，硅酸盐的硅醇基与粘土矿物的铝醇基发生缩合反应，产生胶结物质，把粘土等矿物颗粒结合成牢固的整体，封固井壁。l5)硅酸盐

12、稳定含盐膏地层的机理主要是硅酸根与地层中的钙镁离子发生作用，形成沉淀，从而在含膏地层表面形成坚韧致密的封固壳来加固井壁。l硅酸盐钻井液尽管有较好的稳定井壁作用，但当膨润土含量高时，或钻进含较多蒙脱石或伊利石无序间层的造浆性强的泥岩地层时，其流变性能不易稳定，今后必须在这方面继续进行深入研究，使该钻井液得到更为广泛的应用。l6、甲基葡萄糖甙钻井液、甲基葡萄糖甙钻井液l甲基葡萄糖甙（MEG）钻井液是最近开发的、不污染环境的水基钻井液。其性能与油基钻井液接近，能稳定泥页岩，具有良好的润滑性和降滤失性能。MEG是葡萄糖的衍生物，由玉米淀粉制得，无毒性，且易生物降解。MEG分子是含4个羟基和1个甲基的两

13、排环状结构。MEG钻井液具有以下特点。l强的抑制性与封堵作用。MEG分子通过其亲水羟基可以吸附在井壁和岩屑上形成半透膜，半透膜的完善程度和MEG加量成正比。此外，该钻井液能很快形成低渗透率的坚硬滤饼，其不溶颗粒可以起到桥堵作用。因而该钻井液具有良好的稳定井壁作用。l良好的润滑性能。国外的AMBAR钻井液公司用MEG作为润滑剂，按API RP-13B润滑性能评价程序测定其润滑系数为0.06。国外已成功地使用MEG钻井液钻进井斜角为60的大斜度井和水平井。l有效地保护油气层。MEG钻井液表面张力低，对油气层损害低，其渗透率恢复值高达88.7。l性能稳定。MEG钻井液配方简单，性能稳定。MEG分子中

14、存在甲基，因而钻井液热稳定性好。l7、甲酸盐钻井液（羧酸盐钻井液）、甲酸盐钻井液（羧酸盐钻井液）l将甲酸（HCOOH）与NaOH或KOH在高温高压条件下进行反应，可生成甲酸钠、甲酸钾等盐类。利用这些甲酸盐配成的水基钻井液称为甲酸盐钻井液。研究结果表面，这类近期出现的新型钻井液具有以下多种优良的性能：lHCOONa和HCOOK饱和溶液的密度分别为1.34和1.60g/cm3，因而所配制的甲酸盐钻井液具有较宽的密度范围。如需要更高密度，还可使用甲酸铯（HCOOCs）钻井液，其最高密度可达2.3g/m3。由于不需另添加膨润土与完井液。显而易见，该类钻井液与完井液不仅水力特性优良，环空压耗小，有利用提

15、高机械钻速，而且对储层具有很好的保护作用。l甲酸盐与常用聚合物处理剂具有较好的配伍性，并能减缓多种粘度控制剂和降滤失剂在高温高压条件下的水解和氧化速度。因此，甲酸盐钻井液可抗高温，并且性能稳定。l甲酸盐为强电解质，因此甲酸盐钻井液对泥页岩水化膨胀、分散有很强的抑制作用，与储层岩石和流体的配伍性好，同时抗盐、抗钙、抗固相污染的能力也明显优于淡水钻井液。l甲酸盐水溶液对金属的腐蚀性较弱，对钻具和井下设备、材料基本不会造成损害，从而避免了过去使用NaCl、KCl、CaCl2、CaBr2和ZnBr2等卤化物配制清洁盐水钻井液时带来的腐蚀问题。当各种卤化物加量很大时，即使加入缓蚀剂也难免对钻具等造成较严

16、重的损害。l甲酸盐的毒性极低，并可生物降解，因而容易为环境所接受。l在甲酸盐钻井液中，根据对降滤失和粘度控制的需要，XC生物聚合物、淀粉以及其它聚合物处理剂常与甲酸盐配合使用。此外，一些稀释剂、PH缓冲剂、H2S或二价金属离子清除剂以及暂堵剂等也可根据具体情况选用。从理想情况来考虑，甲酸盐钻井液最好不含有固体加重材料。但是，由于甲酸铯价格昂贵，因此当所要求密度超过1.60g/cm3时，一般可使用CaCO3、FeCO3和Fe2O3等酸溶性加重材料。其中使用Fe2O3时，钻井液密度可达2.3g/cm3。这些酸溶性加重材料可在油井酸化时被清除，因此不会对储层造成严重损害。 l根据国内研究结果，经优选

17、的甲酸盐钻井液配方如下：质量分数为23.2的HCOONa水溶液0.15XC0.5JS-35超细CaCO3。l甲酸盐钻井液不仅能用于常规钻井，而且已在小井眼钻井、侧钻水平井钻井和连续软管钻井等新技术中得到应用，并取得了非常显著的效果。只是由于目前甲酸盐价格较高，货源不足，因而在很大程度上限制了这种新型钻井液的广泛应用。但这种情况正在逐渐改变，随着甲酸盐生产工艺的不断改善和甲酸盐钻井液回收技术的发展，预计其配制成本会不断下降。总的来看，甲酸盐钻井液具有良好的应用前景。 l近年来，为了满足各国政府对环境保护越来越严格的要求及日益增多的特种工艺井（如水平井、侧钻水平井、大位移井、小井眼、分支井、软管钻

18、井等）对钻井液的要求，国内外均研究开发新型钻井液体系，除满足稳定井壁和保护油气层要求外，还能满足环境保护和各种特殊工艺井的要求。l1、合成基钻井液、合成基钻井液l油基和油包水钻井液尽管有许多优点，20世纪90年代外国政府对环境保护提出更高的要求，制约了其在深井、超深井、水平井、大位移井、特种工艺井和其它复杂井中的使用。为了满足环境保护的需要，外国公司在20世纪80年代开始研究第一代合成基钻井液，1990年3月在北海首次使用酯基钻井液并获得成功。合成基钻井液是以人工合成或改造性的有机物为连续相，盐水为分散相，再加入乳化剂、降滤失剂、流型改进剂（有机土、生石灰等）、加重材料等组成。使用的合成基液有

19、酯类、醚类、聚-烯烃（PAO）、醛酸醇等。该类钻井液无毒，可生物降解，对环境无污染，钻井污水、钻屑和废弃钻井液均可向海洋排放；润滑性能好，可用于大位移井、水平井等；滤液是基液而不是水，有利于井壁稳定，对油气层损害程度低；不含荧光物质，解决了影响测井和试油资料解释问题。为了降低合成基钻井液成本与油水比，又研制出第二代合成基钻井液。第二代合成基钻井液的连续相是线型烷基苯、线型-烯烃（LAO）、内烯烃（IO）、线型石蜡（LP）。第一代和第二代合成基液性能差别见下表1。合成基液物理性能随分子结构的变化情况见表2。 l第一代合成基液比第二代合成基液润滑性能好、毒性低。但第二代合成基液来源较广，生物降解（

20、无论在有氧或厌氧条件下）速度快，粘度低，可配制低油水比（60/4065/35）的钻井液（而第一代合成基液仅能配制较高油水比（70/3075/25）的钻井液）；因而第二代合成基钻井液成本低、对环境影响小、钻井效率高。l国外已在海水水平井或大位移井中推广应用合成基钻井液。我国江汉石油学院已在室内研究成功醚基钻井液，石油大学也研究成功。中国海洋技术服务公司已在南海使用合成基钻井液。l注：为运动粘度；除线型石蜡含有微量、线型烷基苯含有芳香族化合物外，其它基液均不含芳香族化合物；酯、醚和聚-烯烃的降解温度分别为171、133和167。基液名称 g/cm3 (40)mm2/s 闪点 倾点 酯醚聚-烯烃醛酸

21、醇线型-烯烃内烯烃线型石蜡线型烷基苯0.850.830.800.840.770.790.770.790.770.86 5.06.06.05.06.03.52.12.73.12.54.0 150160150135113135137100120 -15-40-55-60-14-2-24-10-30 l 六种基液的分子结构如下：l酯lCH3(CH2)nCO(CH2)mCH3l l Ol醚lCH3(CH2)nO(CH2)nCH3l聚-烯烃lCH3(CH2)nCCH(CH2)mCH3l l (CH2)pCH3l线型-烯烃lCH3(CH2)nCHCH2l内烯烃lCH3(CH2)nCHCH(CH2)nCH3

22、l线型石蜡lCH3(CH2)nCH3合成基液 PAO LAO IO LP 分子结构的变化 C20、C30 C16、C18减小分子量减少分支 C16、C18异构化 C16、C18加氢 物理性能 高运动粘度低倾点高倾点低毒低生物降解速率高生物聚集能 低运动粘度倾点升高闪点降低毒性升高生物降解速率升高生物聚集能降低 运动粘度不变倾点降低闪点不变毒性不变生物降解速率不变生物聚集能不变 运动粘度升高倾点升高闪点不变毒性不变生物降解速率降低生物聚集能降低 l2、微泡钻井液、微泡钻井液l美国Acti Systems公司研制成功一种在近平衡压力钻井中使用的微泡钻井液。这种钻井液在不注入空气和天然气的情况下可产

23、生均匀气泡，并把这种钻井液叫“Aphron”钻井液。这种均匀气泡为非聚集和可再循环的微气泡，因此能产生比水低的密度。微泡是由多层膜包裹着气核的独立球体组成，膜是维持气泡强度的关键。使用了一种表面活性剂，以便当微泡形成后能产生表面张力来包裹微气泡，形成多层泡壁，并产生界面张力以便把微气泡结合到能产生井下桥堵的微泡网中。l为了得到最佳效果，必须保持钻井液中微泡的稳定。最有效的做法是使用具有高屈服应力和剪切稀释特性的聚合物。这种聚合物能有效地增加膜壁的粘度，增强微泡膜的强度，使微泡称为一个独立的气泡。黄原胶生物聚合物对稳定钻井液的微气泡是最有效的。使用低剪切速率的增粘剂以保证最佳的井眼清洁、钻屑悬浮

24、和控制侵入以及保持微气泡的稳定。l微气泡的结构尺寸是稳定的。普通微气泡的直径为10100um。即使是使用固相控制系统，这种微泡体系也可以重复使用，多数微气泡经过细目振动筛和管汇清洁器后不会被清除。因为微气泡的质量小，所以在经过水利旋流器和高速离心机后仍能保持原态。微气泡不受MWD或泥浆马达等井下工具的影响，使微气泡钻井液成为钻定向井和水平井的理想钻井液。 l为了产生均匀气泡，必须有适当尺寸的气核和产生均匀气泡的条件。均匀气泡必须在压力降和气蚀条件下产生。当钻井液流出钻头喷嘴时，在水动力气蚀条件下将产生上述条件。紊流和压力降产生微空隙，这些微控隙又被表面活性剂包裹作为产生含压球形的动力。由于这些

25、含有能量的微气泡能降低钻井液的密度，并在地层裂缝中产生井下桥堵，所以提高了低剪切速率增粘剂的效率。l微气泡钻井液的降滤失机理是，微气泡可以做为桥塞的固相材料，但与普通固相不同，微气泡还能堵塞裂缝和洞穴。另外，微气泡桥塞剂还具有低密度和不形成过平衡等优点。当水力压力释放后，气泡可以消失，不需要清除滤饼技术。当使用聚阴离子纤维素作为低剪切速率增粘剂时，用CMS淀粉作降滤失剂不但有降滤失效果，而且可以改善低剪切速率增粘剂的性能。在该体系中使用一种低聚糖作为温度稳定剂也能有效地控制滤失量。l另外，在使用微气泡钻井液时要注意防腐、固控和微生物降解问题。l微泡钻井液的首次应用是在得克萨斯西部的Fussel

26、man油田，当时是侧钻一口水平井。在造斜段钻遇大的裂缝（钻头放空30.48cm）发生了漏失，换用了黄原胶体系。当钻头接近井底时，产生了微泡，当微泡喷出钻头后，泵压开始增加，说明钻井液没有漏入裂缝，并有返出，并逐步恢复钻进。使用高剪切应力和高剪切稀释性的微泡体系还打了几口水平井和大斜度的定向井，在所有的井中都表现出优秀的钻井条件，没有发现侵入或损害。l我国胜利油田已研究成功配制可循环泡沫钻井液（微泡钻井液）的处理剂，只需在水中加入56的此剂，搅拌后即可配成，其性能与泡沫粒径分别见表3和表4。微泡钻井液泡沫稳定，在140下仍能保持稳定性能，见表4。在温度一定时，微泡钻井液密度随压力升高而增大，当压

27、力增大到一定值后，密度不再增大，此时钻井液密度随温度上升而减小。可循环泡沫钻井液的微泡可在近井筒形成厚度小于1cm的暂堵带，有效地保护了油气层。胜利油田已在30多口井中使用可循环泡沫钻井液，有效地防止或减少了低压易漏地层所遇到的严重井漏等井下复杂情况，减少了油气层损害。 粒径um 含量 累计含量 粒径um 含量 累计含量 0.00.60.61.41.42.12.12.82.83.13.13.53.53.93.94.44.45.05.05.65.66.36.37.27.28.18.19.39.310.610.612.10.10.30.30.40.20.20.30.30.40.50.60.70.9

28、1.21.41.60.10.40.71.11.31.51.82.12.53.03.64.35.26.47.89.412.113.813.815.515.517.317.319.519.522.222.225.125.128.328.331.831.835.535.539.439.444.144.150.750.759.059.068.168.182.782.7111.61.91.42.22.63.13.53.84.15.16.67.47.26.77.614.812.511.412.814.917.520.624.127.932.037.143.751.158.365.072.687.5100T

29、g/cm3 FLml 滤饼mm GelPa/Pa YPPa PVmPas 常温801001201400.540.540.530.40.4 677128.5 0.10.10.10.10.1 2.5/142.5/142/142/142/14 12.512183033.5 3433271717 l3、用减轻剂配制低密度钻井液、用减轻剂配制低密度钻井液l钻进低压地层时，为减少漏失和对油气层的损害，采用密度小于1.0g/cm3的钻井液。目前使用的密度小于0.83g/cm3的钻井液都含有气，而密度低于1.00.83g/cm3的钻井液均含油。油会对录井资料产生影响，而使用泡沫、充气、氮气等会增加钻井成本，还

30、会造成钻具腐蚀、摩阻高、MWD无法使用等问题。因而需要研制降低钻井液密度的新材料。美国能源部（DOE）研究出一种新的低密度钻井液，使用空心玻璃球配制密度小于1.00.82g/cm3的钻井液。所使用的空心玻璃球已有工业产品，此产品被其它行业用作涂料、胶凝和其它液体增量剂。空心玻璃球密度为0.38g/cm3，破裂强度达到2128MPa，该球基本上是不可压缩的，常规的现场固控设备和离心泵都不会破坏空心玻璃球。在钻井液中加入空心玻璃球，润滑系数和滤失量均下降，塑性粘度和动切力增大，但可通过加入降粘剂进行调整以满足钻井工程的需要。该钻井液中的空心玻璃球可通过重力分离方法进行回收。配制低密度钻井液还可以采

31、用密度小于1.0g/cm3的树脂。 l4、连续软管（、连续软管（CT管）用钻井液管）用钻井液l随着小井眼钻井技术的问世，先进的连续软管作业对深井打开油层钻井液提出了需求。由于需要提高水平井滤砂网的性能，而对打开油层钻井液技术提出新的原子。这就意味着需要设计出新一代打开油层钻井液、完井液和修井液以满足CT管钻井增长的需求。这种新型钻井液的基础是可控密度和固相含量发生了巨大的变化，其目标如下。l大幅度降低钻井液体系中的总固相含量。l在整个钻井液密度范围内能满足所需要的流变性能。l通过加强滤失量控制，产生一种超薄滤饼。l在井下钻具和软管与井壁间隙减小的井况下，降低粘附卡钻的机会。l为了提高产量，要提

32、高滤饼的清除效率。l从1995年把这些新的原则列入了共同开发项目，由主要作业者开发一种新的打开油层钻井液，用以满足墨西哥弯深水钻井工程的需求。l由于水基钻井液使用的普通聚合物和降滤失剂均不适宜用于溴化钙和溴化锌盐水，所以研制了密度为1.52.1g/cm3的高密度、低固相体系。这种体系的总固相含量控制在6以下；在高压差下可以形成超薄滤饼；可用盐水或盐调整钻井液密度，而不用惰性的固相加重材料；用特制的破饼剂可以除掉滤饼。l桥堵颗粒l设计无损害钻井液的关键是防止钻井液和钻井固相侵入地层，其唯一的方法是在钻井液和打开油层钻井液中加入适当尺寸的桥堵颗粒。l滤饼厚度是卡钻的因素之一，这一问题在CT管钻井或

33、小井眼中尤为严重。滤饼厚度在很大程度上取决于总固相含量和滤饼的漏失情况。在固定的漏失体积下，总固相含量越高，其滤饼厚度就越大。因此，最有效的办法是利用所需的颗粒浓度对地层孔隙喉道形成一个密封带。室内和现场试验表明，高密度和低固相体系必须有足够的胶体桥堵颗粒，在不牺牲控制滤失量的情况下来降低滤饼厚度。水基聚合物/淀粉体系要形成超薄滤饼的目标面临着对密封地层孔隙喉道的胶体颗粒尺寸的评价问题。值得注意的是平均地层孔隙喉道是确定主桥堵塞颗粒有价值的数据，而不是地层的渗透率。l修改后的桥堵指南l过去在计算桥堵材料尺寸和含量时，要求桥堵剂的粒度中值等于或略大于地层孔隙喉道的三分之一。而固相的体积浓度要求不

34、低于5。新的指南要求桥堵颗粒的体积百分比浓度最低为10，使用粒径低于5um的颗粒以改善桥堵能力和滤饼性能。第二要随着孔隙的变化适当调整桥堵颗粒尺寸的分布，这样最终可把钻井液的桥堵固相含量降低2。表5是两种配方所用材料，表6是两种钻井液的性能对比。l在典型的生物聚合物/淀粉钻井液体系中，通过在总固相含量中增加超细桥堵颗粒的浓度，可以达到降低总固相含量和形成超薄滤饼的目的。增加细胶体颗粒的含量，除能改善滤失性能外，还可降低总的聚合物含量。l滤饼清除l为了清除滤饼使用了一种内破饼体系，这种体系对及时打破聚合物主链是十分有效的。另外还可考虑使用酸（强酸或弱酸）、酶和氧化剂。l部分作业者十分关心管体和滤

35、砂管的腐蚀问题以及地层对酸的敏感性，因此建议不清除滤饼。 l用于软管钻井的钻井液l目前，美国联合化学公司配制出4种钻井液，其中两种钻井液的密度为1.021.5g/cm3。另外两种为特殊钻井液体系，一种是抗高温钻井液（抗温能力达176.7），另一种是高密度钻井液（1.502.10g/cm3）。这4种钻井液的共同点如下。l只用了6种不同尺寸的桥堵材料。l使用的桥堵材料分别为氯化钠。碳酸钙或氯化钾，选择桥堵材料的主要依据是与盐水的相容性、供货条件和经济性。l用盐水或盐来调整钻井液的密度，以便把固相含量控制在能形成超薄滤饼的理想范围内。l需要各种特制的钻井液润滑剂、页岩稳定剂、消泡剂和PH值控制剂。l

36、配制设备可用油田现有的设备。l有4家大的作业者在美国墨西哥弯和西非使用了这种钻井液体系，均取得较好的效果。注：NaCl溶液的密度为1.08g/cm3加入材料 配方A 配方B NaCl溶液生物聚合物改性淀粉氧化镁碳酸钙 0.16m33.14kg/m319.66 kg/m30.71 kg/m3直径为550um 0.15m33.14 kg/m319.66 kg/m30.71 kg/m3直径为2050um 注：LSRV测定时的剪切速率为0.0636S-1；FLHTHP的测定条件为121、1.72MPa。配方 PVmPas YPPa GelPa/Pa LSRVmPas FLHTHPml AB 1615

37、13.4412.48 4.8/6.244.8/6.72 3150032200 1.5迹量 l5、欠平衡钻井作业使用的钻井液、欠平衡钻井作业使用的钻井液l欠平衡钻井作业所使用钻井液的设计l在欠平衡钻井作业中，为保证钻井液不损害地层要精心地设计和测试钻井液。Pan Canadian石油公司采用系统方法开发和现场测试欠平衡钻井用钻井液，取得了良好的效果，其做法如下。 l岩相分析l该公司开发了一套综合方法以确定造成地层损害的主要机理。第一步是用电子扫描显微镜确定粘土矿物的类型、含量和分布情况。使用X射线衍射分析，但其对伊利石和蒙脱石粘土含量等的估计不准。还用电子扫描显微镜观察孔隙的三维分布以及微孔隙燧

38、石颗粒存在对孔隙几何形状和孔隙度的影响。l室内流动试验l对岩心进行三组流动试验。第一组试验检查细颗粒迁移对岩石损害的可能性。第二组试验检查岩石对注入液的敏感性。第三组试验用于评价水锁或相圈闭造成损害的风险。l试样筛选l预选岩心柱室内流动试验的基础。预选程序包括常规的孔隙度和渗透率测量以及核磁共振成象。l细颗粒迁移试验l用两块试样进行细颗粒迁移试验，试验结果表明，在细颗粒迁移前将出现非常高的滤失速率（1.5m/d）。因此在多数钻进和完井作业中可以不考虑细颗粒迁移。l钻井液敏感试验l用3KCl、CH3COOK、Stble K、柴油和稳定凝析油（My-T-Oil）等5种液体进行岩石流体敏感性试验。试

39、验结果表明，上述5种液体造成岩石损害的原因是粘土膨胀而不是细颗粒迁移。l相圈闭试验l该试验用来确定在钻井液滤失到近井眼区后，相对渗透率对岩石排液能力的影响。用3KCl、柴油、Supewet 250（一种表面活性剂）和Sperfrac凝析油进行了试验。结果是只有Sperfrac凝析油未胶凝，岩石渗透率下降了7.14%。而KCl、柴油和Superewet分别使岩石渗透率下降56、58和80。因此，在过平衡钻井期间必须想办法避免相圈闭造成的地层损害。l自吸l当地层的含水饱和度低于束缚水饱和度时，液体吸入岩石也可能发生相圈闭。其实际情况是，当水基钻井液与岩石接触时，可通过自吸进入岩石，并在达到毛细平衡

40、之前岩石将不断吸入钻井液。因为相圈闭是不可逆的，清洗后难以恢复到原始含水饱和度的条件。试验结果表明，在欠平衡钻井条件下，Glauconitic砂岩不会由于自吸产生相圈闭问题。 l钻井液的优化l一旦选中了KCl钻井液体系，下一步就是确定KCl浓度对岩石渗透率的影响以及KCl体系与产层内流体的相容性。富含粘土的岩石可用1、3和6的KCl体系进行试验，结果是岩石的绝对渗透率没有很大的差异，并与地层液没有不相容的情况，因此决定使用3KCl钻井液。l该公司在美国油气报道发表的另一篇论文中除强调了上述方法外还阐述了下列注意事项。l1)产出或循环水与产出或循环油的紊流混合物可能会形成高粘稳定乳化物。这种高粘

41、稳定乳化物可增加泥浆泵的摩擦压力，使之难以维持欠平衡条件，并增加在地面分离气体的难度，并使固控和固相清除复杂化。为了在多相流条件下保持紊流，要保持钻井液的低粘。l2)在多数欠平衡钻井作业中，通常需要使用表面活性剂来抑制乳化。没有表面活性剂的油基钻井液会导致钻屑分散差、钻屑聚集和卡钻。在选择表面活性剂时要十分注意，要防止钻井液滤失到地层中造成地层润湿性的变化。l3)若地层产出水与水基钻井液滤液不相容，会产生结垢或沉降，或随着产生油与油基钻井液的混合发生沥青稀沉降。如果注入气中含CO2，CO2溶解于产出油或循环油中，在高井底循环压力下及当钻井液循环出密闭系统后的压力降低可导致沥青析出。l4)如用空

42、气、膜产氮装置产生的氮（含110的氧）和内燃机尾气（含816的氧）作为注入气，那么，产出油和循环油之间可能发生氧化反应。钻井液在高温下与氧接触也可以产生沥青稀沉淀和高粘钻井液沉淀。如果氧的含量超过5，在井下有发生着火和爆炸的可能性。l以上是Pan Canadian石油公司提出的欠平衡钻井用钻井液设计原则。而在实际配制和使用过程中还要根据地层、市场情况和经济可行性选择钻井液。 l欠平衡钻井保持恒定负压差对其效果的影响欠平衡钻井保持恒定负压差对其效果的影响l欠平衡钻井保持恒定负压差对其效果的影响很大。加拿大在煤田采用欠平衡钻井技术钻了60口井，起初采用欠平衡钻井技术钻的井，欠平衡压力变化幅度为35

43、00kPa，作业方式、接单根速度、MWD测试都不合理，从而对油层产生损害，产量不高，后改进作业方法，采用EM-MWD，操作时环空闸门关闭，欠平衡压力变化幅度降为1000kMa左右，取得了很好的效果，见表7。压力变化幅度 欠平衡井生产状况 实际产量/预计产量 较大 47口井中有18口井(38.3%)产量低于预计产量1.32 较小 17口井中仅有3口井(17.6)低于预期产量 1.72 l不完善欠平衡压力钻井时的压井液设计l我国部分油田使用的欠平衡钻井技术，由于设备不配套，仅在钻井过程中能实现欠平衡，而起下钻或完井作业均要进行压井。这类井如选用的压井液与油气层不配伍或压井过程中发生井漏，均会对油气

44、层带来损害。因此，对于这类井，必须选用渗透率恢复值高的压井液；对于易漏油气层，应选用既能暂堵又能采用低压差快速解堵的压井液。l6、正电胶钻井液新发展、正电胶钻井液新发展l20世纪90年代，正电胶钻井液因其独特的流变性能、抑制性、对油气层损害程度低等特点，在国内外水平井及各种特殊工艺井中广泛推广应用。近年来又有进一步发展，研究成功黑色正电胶钻井液和混合金属硅酸盐钻井液。l黑色正电胶（代号BPS）钻井液l山东大学与胜利油田一起研究成功黑色正电胶钻井液。BPS是一种带高正电的有机溶胶，其有效物含量为50。它与MMH相比，带有更多的正电荷，具有油溶性特点（MMH是水溶的），但能在水中分散，具有良好的抑

45、制泥页岩水化膨胀能力，润滑性能好，与各种处理剂配伍性好，抗盐、抗钙能力强，耐温在160以上。lBPS加入膨润土钻井液中，其性能变化与MMH相同。表现为随着加量增加，粘度和切力升高至一个最高点，然后下降；最高点时的BPS加量与膨润土含量有关，随膨润土含量增大而增大。钻井液的滤失量随BPS加量增大而增加。BPS最佳加量随膨润土含量增加而增大，膨润土含量为2.55%时，BPS最佳加量为0.52%。SL-3、SL-1或TPOS-88可用作BPS钻井液的降滤失剂，有机硅腐植酸钾、GD-18或NPAN可用作降粘剂。由它们所组配的BPS钻井液具有与MMH钻井液相同的特殊流变性能，抑制性比MMH钻井液强；由于

46、BPS具有油溶性，因而对油层损害程度比MMH钻井液低，渗透率恢复值高。此钻井液已在胜利油田10多口井中使用，油井产量普遍得到提高。l混合金属硅酸盐钻井液l混合金属硅酸盐（代号MMS）与预水化膨润土形成的复合物，具有与MMH钻井液相似的特殊流变性能，但其与膨润土之间相互作用的特性与MMH不相同。MMS膨润土浆的流变剖面更平，携岩能力更强，在低剪切速率下具有更高的粘度，从而降低了通过地层孔喉和裂缝的漏失量，因而可用它来钻进易漏失井段。lMMS钻井液的使用具有局限性，因为该钻井液与强阴离子处理剂不配伍，不能容纳高浓度的盐。l7、矿渣钻井液、矿渣钻井液l矿渣钻井液（又称多功能钻井液）是一种含有一定浓度

47、的细矿渣（它是一种具有潜在活性的材料）的钻进、完井液。矿渣在钻井过程中是一种惰性材料，不发生水化反应，但在激活剂的作用下可以发生水化并固化。因此使用矿渣钻井液打开油气层或水层，在压差作用下发生滤失，形成具有较高矿渣浓度的滤饼，如固井时使用矿渣MTC技术，在激活剂的扩散和渗透作用下井壁上的滤饼固化，因而可以有效地改善地层与水泥环的胶结性能。另一方面矿渣MTC与矿渣钻井液相容性好，固钻井液因其中有一定浓度的矿渣，在激活剂的作用下也慢慢固化，从而实现了100的顶替效率。美国Shell Co于1994年研究成功此项技术，并在墨西哥湾和Peace河油田的定向井和水平井中使用成功。中国石油天然气集团公司工

48、程技术研究院固井研究所近年研究成功此项技术，并在长庆油田马岭区块与MTC技术一起使用6井次。现场实践证实，矿渣钻井液静切力较大，但流型好，携岩能力较强，滤失量可通过加入降滤失剂来达到要求，滤饼光滑，对机械钻速没不良影响，显著地提高了固井质量，固井合格率为100，优质率为83.3。该钻井液还可以用于钻进易漏失地层，易被转为堵漏浆液进行堵漏。l(一一) 阳离子聚合物钻井液处理剂阳离子聚合物钻井液处理剂l1、阳离子聚合物特点、阳离子聚合物特点l虽然以PAC为代表的聚丙烯酸多元共聚物处理剂及其钻井液体系使聚合物钻井液工艺技术取得了较大的发展，但由于阴离子聚合物中具有吸附和水化双重作用的CONH2、OH

49、等极性基团吸附在粘土表面，其吸附键能和吸附强度低，吸附速度慢；粘土所带的负电荷与阴离子聚合物侧链上的阴离子基团存在静电斥力，使得阴离子聚合物对粘土的包被作用不强，抑制能力较低。通过调整聚合物的分子结构，引入强吸附基团是提高处理剂抑制能力的关键。l阳离子聚合物的分子中带有大量的正电荷，阳离子基团可与粘土表面的负电荷产生强烈的吸附，中和粘土表面的负电荷，这种吸附较阴离子聚合物与粘土的吸附更迅速、更牢固，使得聚合物分子在粘土未水化膨胀之前，快速牢固地对粘土实现吸附和包被；阳离子可部分平衡粘土表面的负电荷，降低粘土的水化能力，提高聚合物的抑制性能。因此阳离子钻井液处理剂能够稳定粘土，防止粘土水化和运移

50、，从而有效地提高井眼稳定性，在降低水眼粘度、抑制页岩水化、保护油气层、提高钻速、降低钻井综合成本等方面具有阴离子聚合物难以比拟的优点。l2、阳离子聚合物钻井液处理剂研究概况、阳离子聚合物钻井液处理剂研究概况lPDMDAAC，共聚单体为二甲基二烯丙基氯化铵。可与粘土离子进行强烈的吸附，有效地抑制页岩的水化膨胀。lTMAAC/AM，共聚单体为三甲基烯丙基氯化铵、丙烯酰胺。具有良好的防粘土膨胀的能力，抗温、抗盐效果好。lHT-201，共聚单体为丙烯酰胺、环氧氯丙烷、二甲胺。具有较强的抑制页岩水化分散能力，配伍性好，页岩渗透率恢复值高，利于保护油气层。 lDMAPA，共聚单体为二甲胺、丙烯酰胺、环氧氯

51、丙烷。具有较强的防膨及絮凝能力。l具阳离子聚丙烯酰胺，共聚单体为丙烯酰胺、二甲胺、甲醛。具有较强的抑制能力，絮凝速度快，抗盐性好。lPTC，共聚单体为2羟基丙基二甲基氯化铵。用作粘土稳定剂。lDMDAAC/AM，共聚单体为二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺。具有较强的絮凝和缓蚀能力。l通过其它方法制得的阳离子处理剂有：聚丙烯腈水解后用三甲胺、甲醛阳离子化，再用过氧化氢化合成的PX-1，在淡水钻井液中加量为0.2时，具有明显的降粘、降滤失作用，抗温达180，并具有较高页岩回收率；淀粉、氯丙烯、二乙胺、烯类单体通过接枝反应合成的OCSP，具有良好抑制性，易生物降解；褐煤、苯酚、聚丙烯腈、亚硫酸钠、甲醛

52、、阳离子丙烯酰胺通过接枝反应合成的CHSP-1，抗钙至7000mg/l、抗盐至饱和、抗温至200，可有效地改善滤饼质量，防塌能力强；褐煤、环氧氯丙烷、二甲胺通过接枝反应合成的具阳离子褐煤，具有抑制页岩分散能力，可防止膨润土进一步造浆，与低分子量聚合物（LV-CMC、HPAN等）有良好的复配效果；环氧丙烷、二甲胺通过缩聚反应合成的PA，控制地层造浆、防塌、抗温、抗污染能力强；环氧氯丙烷、多乙烯多胺通过缩聚反应合成的PQ，具有抑制能力强，与小阳离子聚合物配伍性好的优点；FX-932，阳离子防塌絮凝剂具有较强的包被絮凝作用，抑制粘土水化分散能力强。l(二二) 两性离子聚合物钻井液处理剂两性离子聚合物

53、钻井液处理剂l1、两性离子聚合物的特点、两性离子聚合物的特点l实践证明，阳离子聚合物页岩回收率及抑制能力高于阴离子聚合物。由于阳离子聚合物分子结构中主要为阳离子及非离子吸附基团，其高分子链可同时牢固地吸附多个粘土颗粒，增强其絮凝能力，给控制钻井液流变性及滤失量带来困难。另外，由于缺乏与之配套的处理剂及措施，阳离子聚合物处理剂与现有的阴离子处理剂通过静电吸附生成大分子沉淀从而失效，造成了阳离子钻井液维护的复杂性。为了解决阳离子聚合物和阴离子聚合物钻井液体系存在的问题，设计开发了两性离子聚合物钻井液处理剂，兼顾了阳离子钻井液体系和阴离子钻井液体系的优点，达到了既具有较强的抑制能力，又可改善钻井液性

54、能的双重功效。近年来，所合成的两性离子聚合物普遍具有以下特点。 l两性离子聚合物中的阳离子基团可与粘土产生更强烈的吸附。l两性离子聚合物中除了含具有吸附和水化双重作用的阳离子基团，还含有大量的水化基团（羧酸基、磺酸基等），可以在其吸附的粘土颗粒周围形成致密的水化层，起到防止粘土水化膨胀的目的。l由于在粘土表面形成溶剂化层，粘土颗粒之间形成静电排斥作用，提高了钻井液体系的稳定性。lCGAD，共聚单体为羧甲基纤维素、丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯。具有较强的抑制能力，随着阳离子度的提高，抑制能力逐步增强，降滤失能力逐步减弱，可在MMH钻井液中使用。lAPR，共聚单体为苯酚、甲醛、亚硫酸钠、二甲胺

55、、1-溴丁烷。具有较强的抗温、抗盐性，抑制能力强，与两性离子聚合物加重钻井液配伍性好，综合性能优于SMP。PSP与APR相同。lA95-1，共聚单体为丙烯酰胺、环氧氯丙烷、三甲胺、丙烯酸。在淡水、盐水和人工海水钻井液中均具有良好的降滤失能力，配伍性好，抗温、抗盐能力强，防塌效果好。lA96-1，共聚单体为聚丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、环氧氯丙烷、三甲胺。在淡水、盐水、人工海水钻井液中均具有较强的降滤失和抗盐、抗钙镁能力，增粘效果明显，抗温至180，抑制水化分析能力强。lMPTMA/AA/AM，共聚单体为3-甲基丙烯酰胺基三甲基氯化铵、丙烯酰胺、丙烯酸。在各类钻井液中均具有较强的降滤失、防塌及抑制

56、能力，抗温至160。lCT3-11，木质素磺酸盐接枝共聚物。抗温、抗盐能力强，抑制性能好。l(21)CY3-10，三元共聚物。具有良好的降粘效果，抑制能力强。 l(22)PX，共聚单体为季铵盐单体与乙烯基类单体。在各类钻井液体系中均具有明显的降粘作用，抗盐至4，抗钙至30000mg/l，抗温至150，具有一定的抑制能力。l(23)AODAC/AA/AS，共聚单体为丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵、丙烯酸、烯丙基磺酸钠。其加量为0.1时可使各类钻井液的粘度、切力明显降低，是性能良好的两性离子降粘剂。l(24)DSAA，共聚单体为烯丙基磺酸钠、二乙基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、丙烯酸。加量为0.1时降粘率达

57、到80（淡水钻井液）和60（4盐水钻井液），具有一定的抗钙能力，抗温至120。l(25)DMDAAC/AM的水解产物，共聚单体为丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵。该剂在MMH-膨润土钻井液中具有较强的稀释能力和降滤失作用，抑制粘土水化膨胀能力强。l3、含、含AMPS单体的两性离子共聚物单体的两性离子共聚物l为提高两性离子聚合物处理剂抗高价金属离子的能力，合成出了一系列的含2-丙基酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）单体的两性离子聚合物钻井液处理剂，此新型含磺酸基和阳离子基团的钻井液处理剂综合了含磺酸基类聚合物的抗温、抗高价金属离子污染能力和具阳离子类处理剂的防塌、抑制能力，与现有阴离子或阳离子钻井

58、液处理剂配伍性好。l AMPS共聚物的特点共聚物的特点lAMPS是一种多功能的强阴离子性和水溶性官能团的不饱和聚合单体，具有良好的聚合活性，既可以自聚，又可以与多种单体共聚。含有AMPS单体的聚合物钻井液处理剂分子主链为碳链结构，稳定性好，抗温能力强；分子中由于含有对盐不敏感的SO3基团，对外界阳离子的进攻不敏感，具有很强的抗盐性；尤其是抗高价金属盐的能力很强。分子中的大侧链基团增强了分子链的刚性，提高了处理剂的热稳定性。AMPS单体的引入，在一定程度上起到了抑制CONH2水解的作用，提高了共聚物基团的稳定性，引入AMPS的水溶性聚合物在水基体系中的溶解性、抗温性、抗盐性以及抗钙性均得到显著的

59、提高。最常见的是AMPS与丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈以及阳离子单体的二元、三元以及多元共聚物。 l AMPS共聚物钻井液处理剂的研究概况共聚物钻井液处理剂的研究概况l1) CUD，共聚单体为丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。加量为0.1时即有较强的抑制能力，加量为0.4时抗盐达7，抗钙达1000mg/l，抗温达150。l2) AMPS/AM/VAC，共聚单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、醋酸乙烯酯。该三元共聚物降滤失剂在淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液和人工海水钻井液体系中均具有较强的降滤失作用，抗温可达到180。l3) AMPS/AM/淀粉，共聚单体为2-丙

60、烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、淀粉。该三元共聚物降滤失剂在各类钻井液体系中均具有较好的降滤失效果和较强的增粘作用，抗温可达150。l4) AMPS/AM，共聚单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺。适用于各种类型的水基钻井液，抗盐至饱和，抗温至180，在含6CaCl2的钻井液中有效地控制滤失量。l7) FLA，共聚单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、几种乙烯基单体。具有较好的抗盐、抗钙能力，在各类钻井液体系中均具有较好的降滤失性能，抗温至220。l8) APDAC/AM/AA/AMPS，共聚单体为3-丙烯酰胺基丙基氯化铵、丙烯酸2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。具有较强的抗温、抗

61、盐、抗高价金属离子污染的能力，防塌效果好。l13) AM/AMPS/DMDAAC/淀粉，共聚单体为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、淀粉。在淡水钻井液中加量为0.3、盐水钻井液中加量为0.7、饱和盐水钻井液中加量为0.9和人工海水钻井液中加量为0.7时可有效地降低滤失量，抗温至180，防塌效果好。l14) DMDAAC/AA/AM/AMPS，共聚单体为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二丙烯基氯化铵、丙烯酸。降滤失能力强，抗温高于180，抗盐至饱和，可有效地抑制钻屑的分散。 l五、五、21世纪钻井液技术的展望世纪钻井液技术的展望l1、油气层保护技术、

62、油气层保护技术l油气层保护仍是当今世界各油公司极为关注的一项技术。为了获得更大的经济效益，提高油井产量，必须千方百计减少钻井与完井过程中对油气层的损害，预计可能从以下几方面进行研究。l研究不损害油气层的钻井完井液l从发展趋势来看，今后钻井液与完井液将合为一体。由于油气层特性各不相同，保护油气层的技术措施具有很强的针对性，不可能存在所有油气层均不发生损害的钻井完井液。因而必须进一步研究对气层敏感性和潜在损害因素的快速预测软件、对各种油气层不发生损害的钻井完井液、设计保护油气层技术措施的专家系统。l保护油气层技术措施可能向暂堵与解堵型方向发展l由于在钻井完井过程中，钻井液很难对油气层完全不产生损害

63、，因而最佳方案是在钻井过程中快速对油气层近井筒进行暂堵，形成渗透率为零的暂堵带，完井后，针对不同的完井方式选用不同的解堵技术，使其恢复原始的地层渗透率，从而实现对油气层百分之百的保护。由于完全方式、油气层的特性不同，因而暂堵与解堵技术也有区别。暂堵与解堵技术估计会从以下几个方向发展。l暂堵技术l对于射孔完成井，需加快暂堵速度，减小暂堵带厚度，减少暂堵带形成过程中的滤失量，以求进入油层中的固相和液相所形成的堵塞带在完井射孔过程中均能通过射孔解堵。对于筛管、砾石充填或裸眼完成井所采用的暂堵剂，在完井投产时能快速完全解堵；所形成的暂堵带能最大限度地减少钻井液的固相与液相进入油气层，减少损害深度；要研

64、究出这样的钻井液，能够控制滤饼对岩石结构的粘附特性，并能允许破胶剂进入到滤饼内部，在不同的水力或化学作用下较容易地完全清除滤饼。对钻井液中所用的聚合物，要求其既能与固相颗粒结合在一起，有效地降低滤饼与暂堵带的渗透率，又能随时间的延长和温度的变化自行老化并被清除或能被破胶剂降解而被清除。对于钻井液中的固相，既要求其粒径与油气层的孔喉或裂缝尺寸相匹配，能有效地形成渗透率为零的暂堵带，又要求在完井投产时能被油或水或酸溶解。 l解堵技术l需要研究有效无损害的解堵工艺。在使用解堵液解堵时，既要有效地解堵，又要使解堵所形成的固相和液相不进入油气层，而进入井筒中被携带至地面，防止它们再给油气层带来损害。l2

65、、井壁稳定技术、井壁稳定技术l井壁稳定这个世界性难题预见在21世纪必定会有突破性的进展。预计可能从以下几方面突破。l稳定井壁的力学研究过程中，进一步研究坍塌层中层理裂隙对坍塌压力的影响，使坍塌压力的确定更准确。此外，随钻坍塌压力监测技术有突破性的进展。l井壁稳定机理研究从宏观向微观，从常温压到井下实际温度压力，由定性向定量，从静态到动态，研究坍塌层水化宏观与微观过程，研究此过程中钻井液液相进入地层的驱动力、地层水化应力、围岩孔隙压力传递与岩石力学性能的变化规律及影响因素，并采用力学与化学相结合的方法进行研究。l稳定井壁钻井液技术的研究预计从以下三个方向进行。一是采用化学、物理方法在极短时间封固

66、近井筒井壁，完全阻止钻井液滤液进入坍塌层，实现钻井液对岩石强度、受力状况、孔隙压力等不发生影响，从而实现井壁的稳定。此项技术还能有效地防止压差卡钻，提高测井资料的质量及解释准确性。二是研究新的长效的成膜防塌剂，提高水基钻井液半透膜的膜效率，通过液相的反渗透，阻止钻井液滤液进入地层，使其达到油包水钻井液的效果，实现稳定井壁的目的。三是建立井壁不稳定地层矿物组分与理化性能数据库，形成稳定井壁技术对策的专家系统。l3、超深井钻井液的研究、超深井钻井液的研究l21世纪，深层油气层的钻探必然会大量增加，抗高温高压的钻井液会受到重视。研究能抗高温高压的降滤失剂、增粘剂、降粘剂、防塌剂、润滑剂等，开发超细颗粒取代钻井液中的膨润土，从而形成配方简单、性能好的超深井钻井液；研究影响超高密度钻井液流变性能的因素及调整其流变性能的方法；研究温度、压力对钻井液密度的影响。 l4、环境保护技术、环境保护技术l21世纪，人类对环境保护肯定会提出更为严格的要求。因而研究对环境和生物无不良影响而经济上可接受的钻井液、废弃钻井液无害化处理技术、密闭循环固控系统等已是当务之急。l5、计算机和总括技术全面应用、计算机和总括