（華東石油工程有限公司六普鉆井分公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212009）

高密度鉆井液技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

王啟文

（華東石油工程有限公司六普鉆井分公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212009）

在當(dāng)今地質(zhì)鉆探項目中，高密度鉆井液的應(yīng)用越來越多，隨著鉆井液密度的升高，所需要的技術(shù)難度也越來越大。本文就高密度鉆井液技術(shù)的研究現(xiàn)狀以及應(yīng)用中遇到的難點(diǎn)進(jìn)行了分析，為鉆井液技術(shù)的研究和使用提供了可以參考的依據(jù)。

高密度；流變性能；鉆井液

1 高密度鉆井液的技術(shù)的現(xiàn)狀

一般情況下我們將密度在1.50g/cm3以上的鉆井液成為高密度鉆井液，隨著鉆井液技術(shù)的不斷發(fā)展，目前將密度達(dá)到1.80g/cm3以上的成為高密度鉆井液。高密度水基鉆井液技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了鈣處理鉆井液、三磺鉆井液、聚磺鉆井液和兩性離子聚合物泥漿體系四個發(fā)展階段。

鈣處理鉆井液是20世紀(jì)60～70年代初使用的深井鉆井液，最初是石灰鉆井液,但其存在很多局限性。鈣處理鉆井液遇到高溫易于固化，pH較高，另外鉆井液中加入了大量的強(qiáng)分散劑，大大降低了鉆井液的抑制性。

三磺鉆井液是20世紀(jì)70年代到80年代中期研制成功的，該類型鉆井液的應(yīng)用降低了對高溫高壓的濾失量，具有較好的熱穩(wěn)定性。三磺鉆井液在高溫和高壓的情況下仍然能夠保持其良好的流動性和抗鹽侵能力，并且具有良好的防塌防卡性能，是鈣處理鉆井液無法比擬的優(yōu)勢。

聚磺鉆井液是在三磺鉆井液的基礎(chǔ)上研制的，具有聚合物和三磺鉆井液的雙重優(yōu)點(diǎn)。它具有較強(qiáng)的抑制性，并且改善了三磺鉆井液在高溫高壓環(huán)境下的性能，是高密度鉆井液中最常用的一種類型。

兩性離子聚磺泥漿鉆井液在20世紀(jì)90年代研制成功，其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)能夠有效抑制泥頁巖的水化分散，在穩(wěn)定井壁方面變現(xiàn)除了良好的流變性。

隨著抗高溫處理劑技術(shù)的不斷進(jìn)步，高密度鉆井液技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。比較典型的有低固相不分散聚合物鉆井液體系、高固相解絮凝聚合物鉆井液體系、合成基鉆井液體系、聚合醇鉆井液體系、甲酸鹽鉆井液體系等。均不同程度地滿足了深井鉆探的需要。

2 高密度鉆井液存在的主要技術(shù)問題

高密度鉆井液技術(shù)是深井和超深井鉆井過程中的主要技術(shù)，也鉆井能否成功的保證。對于鉆井液來說其密度越高，維護(hù)起來就越困難。所以對于不同密度級別的鉆井液其應(yīng)用的技術(shù)難度是不同的，不同密度級別的鉆井液技術(shù)問題不能一概而論。目前對于高密度鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)可以從下述三個方面進(jìn)行論述。

一是鉆井液自身性質(zhì)的問題：鉆井液自身具有一定的流變性和沉降性，這是高密度鉆井液面臨的第一大難題。由于高密度鉆井液固相過高，解決了鉆井液的流變性就會增加其沉降性的不穩(wěn)定性。二是不同材料對鉆井液自身的抑制和污染：一般情況下高密度鉆井液主要在較深的地層中應(yīng)用，受地下高溫環(huán)境和自身固相含量較高的影響，膨潤土和潤滑劑的使用也存在著流變性和沉降性的矛盾。膨潤土量的過多或者過少都會影響鉆井液的粘稠度，而潤滑劑則影響著鉆井液的流變性。另外加重材料的使用對鉆井液的固相污染比較嚴(yán)重。三是鉆井液的維護(hù)：對于高密度鉆井液來說合理的密度，良好的流變性、抗污染能力和潤滑性，較強(qiáng)的抑制性是其技術(shù)的基本要求，我們必須嚴(yán)格控制加重材料和膨潤土的含量，從而實(shí)現(xiàn)提高鉆井液流變性和沉降穩(wěn)定性。

3 高密度鉆井液未來的發(fā)展趨勢

高密度鉆井液技術(shù)在國外的研究和應(yīng)用比較成熟，未來研究的重點(diǎn)是針對異常高溫高壓底層中應(yīng)用的鉆井液技術(shù)。但是在國內(nèi)鉆井液技術(shù)的研究與國外相比還有一定的差距，缺乏專用的轉(zhuǎn)敬業(yè)處理劑。另外國內(nèi)主要進(jìn)行了水基鉆井液的研究，在油基和合成基鉆井液方面的研究較少，技術(shù)水平比較落后，是未來高密度鉆井液的發(fā)展方向。

3.1 水基鉆井液

我國在水基鉆井液技術(shù)上已經(jīng)接近了世界先進(jìn)水平，可以把精力放在解決鉆井液流變性和濾矢量控制之間的矛盾上，通過對鉆井液技術(shù)的優(yōu)化，提高其抗污染和抗高溫的能力。具體的研究方向如下。

（1）研究新單體的合成與轉(zhuǎn)化，如N-（甲基）丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基磺丙基銨鹽，2-丙烯酰胺基-2-苯基乙磺酸等單體的合成工藝。

（2）研制相應(yīng)的降濾失劑、降黏劑以及抑制劑和井壁穩(wěn)定劑等。

（3）研制抗溫大于等于240°C、密度大于等于2.5 kg/L和飽和鹽水高密度鉆井液，解決其流變性和高溫高壓濾矢量控制的問題。

（4）研制超高溫?zé)o黏土相鉆井液和高密度有機(jī)鹽鉆井液，特別是抗高溫增稠劑和高溫高壓降濾失劑。

3.2 油基鉆井液

（1）研制高性能的鉆井液處理劑、乳化劑、增粘劑以及降濾失劑。

（2）選擇新的加重劑或者研制高性能提黏切劑或者高軟化點(diǎn)瀝青，以提高鉆井液的沉降穩(wěn)定性。

（3）研制可逆乳化鉆井液，選擇合適的乳化劑以提高鉆井液的綜合性能。

（4）研究高密度油基鉆井液在高溫下的流變性和穩(wěn)定性，并且建立起預(yù)測模型。

3.3 合成基鉆井液

目前國內(nèi)外在合成基鉆井液方面的研究都很少，未來可以從以下一個方面進(jìn)行研究：

（1）選擇或者研制新型合成基材料，降低合成基鉆井液的成本。

（2）研制相應(yīng)的乳化劑、流型調(diào)節(jié)劑和增黏劑等。

（3）研究合成基鉆井液的回收和再利用技術(shù)。

結(jié)論

近年來隨著鉆井深度的不斷增加，在鉆井過程中經(jīng)常會遇到高溫和高壓等復(fù)雜的底層環(huán)境，對鉆井液的要求也越來越高。在鉆井過程中鉆井液的性能直接影響著鉆井的安全性和快速性。本文主要對高密度鉆井液技術(shù)的研究現(xiàn)狀，遇到的技術(shù)問題以及未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討，指出要盡力解決鉆井液流失性和沉降穩(wěn)定性的矛盾，并且要向著油基和合成基方向發(fā)展，為鉆井液未來的發(fā)展指明了方向。

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