抗高温水基钻井液研究现状及发展趋势

李晨曦

（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413）

随着全球经济的快速发展，对油气资源的需求越来越多。国内石油天然气的接替资源主要埋藏在大庆、塔里木、准格尔和四川盆地的深部地层。因此，深井和超深井的勘探开发成为趋势。深部地层的钻探对钻井液的抗温性提出了更高要求，国内外各大石油公司及相关科研机构在钻井液抗温性方面都进行了大量研究。通过文献调研，对抗高温水基钻井液的研究现状和发展趋势进行了综述[1-4]。

1 高温对水基钻井液的影响及要求

井底温度随着井深的增加而增加，对钻井液体系产生了如下影响：①高温会使钻井液处理剂失效、粘土水化分散加剧，从而导致钻井液性能变差影响勘探开发；②深井钻遇的泥页岩井段更长，裸眼井段更多，在高温钻井液的浸泡下更容易发生井壁剥落、井眼坍塌等问题；③深井的井底压力高，要求钻井液具有较高的密度，而大量使用加重材料会增加体系的固相含量，相应的粘度、切力和沉降稳定性控制问题变得更为复杂；③深井的井底压力高，井壁的孔隙压力和破裂压力差值小，从而使钻井液的安全密度窗口窄，易发生井喷或井漏等复杂情况；④井深的增加使遇到盐膏层、高压水层的几率增大，地层中的盐膏或流体会污染钻井液，使其性能变差。

由于高温深井的复杂性，所以钻井液应具有如下性能：①高温稳定性好，高温条件下处理剂性能稳定，不易发生降解和高温去水化等问题；②低固相，尤其是低膨润土含量；③润滑性好，由于深井井底压差大，易形成厚泥饼，从而发生压差卡钻的几率更高，所以良好的润滑性对降低井下复杂有着重要的作用；④合适的粘度及切力，具有较好的携带岩屑能力，从而保证井底清洁；⑤抗污染能力强，尤其是抗盐膏污染和抗酸性气体污染（CO2、H2S等）；⑥密度调节范围大，从而应对不同井段的密度要求。

2 国内外抗高温水基钻井液发展情况

2.1 处理剂发展情况

国外抗高温水基钻井液处理剂起步较早，发展较快，以高分子聚合物为主，已形成系列化产品。

2.1.1 增粘剂

高分子聚合物类的自身抗温特点决定了其作为流行调节剂具有独特的优势。M-I公司开发的PVP（聚乙烯基吡咯烷酮），抗温超过180℃，能和加重剂发生交联反应，从而使钻井液具有较好的动塑比；Hostadrill4706抗温超过230℃，且抗钙镁离子能力强，可以显著提高钻井液的粘度。

2.1.2 降滤失剂

巴斯夫公司研制的Polydrill，抗温可达260℃，是一种磺化聚合物，分子量为2×105，抗污染能力强，抗盐至饱和。贝克休斯研发的Pyro-T rol和KemSeal也具有出色的抗温能力，可用于高达260℃的井下环境。国内的武玉民以AMPS和IA为主要原料，合成了抗温240℃的聚物降滤失剂。

2.1.3 降粘剂

由B.Steven和H.Larry研制的一种丙烯酸类聚合物，分子量在5000～10000之间，抗温200℃。白劳德公司也开发了的一种商品名为Thermal-Thin的稀释剂，抗温240℃，抗盐钙能力强，适用于各种分散体系。国内的黄进军等，以AA、AMPS和阳离子单体为原料，开发了一种商品名为THIN的降粘剂，在220℃滚动16h后降粘率高达96%。

2.1.4 高温保护剂

澳大利亚的科研机构研发了一种可以阻止膨润土在高温下降解和钝化的高温保护剂GSP。该保护剂可以改善钻井液中固相颗粒之间的相互作用，阻止钻井液处理剂和膨润土在高温下的聚集，从而提高膨润土的抗温性，改善钻井液在高温下的流变性能。

2.2 抗高温水基钻井液体系发展情况

2.2.1 甲酸盐无固相钻井液

该体系使用甲酸盐做加重剂，避免了膨润土在高温下由于钝化和去水化对钻井液性能的影响。而且泥饼薄而致密，对储层有很好的保护作用。目前现场应用温度最高的区块为德国的Walsrode地区，抗温162℃；最高密度达2.02g/cm3。

2.2.2 无膨润土抗高温钻井液

M-I公司研发的一种以酰胺类和磺化乙烯类聚合物为主的钻井液体系，抗温达到220℃，在Kalinovac和M olve气田的高温高压井进行了现场应用，现场施工顺利且储层损害低，使气井产量大幅度提高

2.2.3 抗高温聚合醇钻井液

M-I公司研发的一种使用聚合醇作为抑制剂，配合磺化沥青、高分子聚合物组成的水基钻井液体系。在中国海南省的亚21-1-4井成功应用，现场施工顺利，没有钻井液引起的复杂情况，最高井底温度212℃，完钻井深5250m。

2.2.4 国内的抗高温水基钻井液

国内的科研工作者目前也研究出了抗温超过240℃的抗高温高密度水基钻井液体系，现场取得了较好的应用效果。如莫深1井，实钻井深7380m，井底温度204℃。胜利油田的胜科1井，完钻井深7026m，井底温度235℃。

3 抗高温水基钻井液发展趋势

3.1 抗高温水基钻井液处理剂发展趋势

处理剂是钻井液体系的基础，因此处理剂的研发决定了钻井液体系的性能。目前抗高温钻井液处理剂的研究重点主要集中在：①抗高温（＞200℃或更高）、抗饱和盐及高价盐的流型调节剂、降滤失剂、降粘剂；②适用于高温地层的井壁稳定剂、防榻剂和堵漏剂；③可以保护低渗透储层的储层保护剂；④环保、低成本的处理剂。

3.2 抗高温水基钻井液体系的发展方向

钻井液体系的研究重点主要集中在：①抗高温（＞200℃）高密度钻井液；②使用抗高温高分子聚合物为增粘剂的，对储层伤害小、可提高钻速的低固相（无固相）钻井液；③以甲酸盐或其他有机盐作为加重剂（而非传统的重晶石），从而减少体系固相，提高钻速，解决因高温条件下重晶石沉降带来的流变性控制问题；④低成本、环保型钻井液。

4 结论

随着深层油气藏勘探开发的逐步深入，深井超深数量会逐年增多，但随之而来的对储层保护的要求和对环境的影响也会成为研究的重点。未来抗高温水基钻井液会向着抗温能力强、流型可控性好、储层保护能力突出、低成本和环保方向发展。

[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]徐同台.井壁不稳定地层的分类及泥浆技术对策[J].钻井液与完井液,1996,13(4)：42-45.