李晨曦

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413）

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對油氣資源的需求越來越多。國內(nèi)石油天然氣的接替資源主要埋藏在大慶、塔里木、準(zhǔn)格爾和四川盆地的深部地層。因此，深井和超深井的勘探開發(fā)成為趨勢。深部地層的鉆探對鉆井液的抗溫性提出了更高要求，國內(nèi)外各大石油公司及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)在鉆井液抗溫性方面都進(jìn)行了大量研究。通過文獻(xiàn)調(diào)研，對抗高溫水基鉆井液的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行了綜述[1-4]。

1 高溫對水基鉆井液的影響及要求

井底溫度隨著井深的增加而增加，對鉆井液體系產(chǎn)生了如下影響：①高溫會使鉆井液處理劑失效、粘土水化分散加劇，從而導(dǎo)致鉆井液性能變差影響勘探開發(fā)；②深井鉆遇的泥頁巖井段更長，裸眼井段更多，在高溫鉆井液的浸泡下更容易發(fā)生井壁剝落、井眼坍塌等問題；③深井的井底壓力高，要求鉆井液具有較高的密度，而大量使用加重材料會增加體系的固相含量，相應(yīng)的粘度、切力和沉降穩(wěn)定性控制問題變得更為復(fù)雜；③深井的井底壓力高，井壁的孔隙壓力和破裂壓力差值小，從而使鉆井液的安全密度窗口窄，易發(fā)生井噴或井漏等復(fù)雜情況；④井深的增加使遇到鹽膏層、高壓水層的幾率增大，地層中的鹽膏或流體會污染鉆井液，使其性能變差。

由于高溫深井的復(fù)雜性，所以鉆井液應(yīng)具有如下性能：①高溫穩(wěn)定性好，高溫條件下處理劑性能穩(wěn)定，不易發(fā)生降解和高溫去水化等問題；②低固相，尤其是低膨潤土含量；③潤滑性好，由于深井井底壓差大，易形成厚泥餅，從而發(fā)生壓差卡鉆的幾率更高，所以良好的潤滑性對降低井下復(fù)雜有著重要的作用；④合適的粘度及切力，具有較好的攜帶巖屑能力，從而保證井底清潔；⑤抗污染能力強(qiáng)，尤其是抗鹽膏污染和抗酸性氣體污染（CO2、H2S等）；⑥密度調(diào)節(jié)范圍大，從而應(yīng)對不同井段的密度要求。

2 國內(nèi)外抗高溫水基鉆井液發(fā)展情況

2.1 處理劑發(fā)展情況

國外抗高溫水基鉆井液處理劑起步較早，發(fā)展較快，以高分子聚合物為主，已形成系列化產(chǎn)品。

2.1.1 增粘劑

高分子聚合物類的自身抗溫特點(diǎn)決定了其作為流行調(diào)節(jié)劑具有獨(dú)特的優(yōu)勢。M-I公司開發(fā)的PVP（聚乙烯基吡咯烷酮），抗溫超過180℃，能和加重劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而使鉆井液具有較好的動塑比；Hostadrill4706抗溫超過230℃，且抗鈣鎂離子能力強(qiáng)，可以顯著提高鉆井液的粘度。

2.1.2 降濾失劑

巴斯夫公司研制的Polydrill，抗溫可達(dá)260℃，是一種磺化聚合物，分子量為2×105，抗污染能力強(qiáng)，抗鹽至飽和。貝克休斯研發(fā)的Pyro-T rol和KemSeal也具有出色的抗溫能力，可用于高達(dá)260℃的井下環(huán)境。國內(nèi)的武玉民以AMPS和IA為主要原料，合成了抗溫240℃的聚物降濾失劑。

2.1.3 降粘劑

由B.Steven和H.Larry研制的一種丙烯酸類聚合物，分子量在5000～10000之間，抗溫200℃。白勞德公司也開發(fā)了的一種商品名為Thermal-Thin的稀釋劑，抗溫240℃，抗鹽鈣能力強(qiáng)，適用于各種分散體系。國內(nèi)的黃進(jìn)軍等，以AA、AMPS和陽離子單體為原料，開發(fā)了一種商品名為THIN的降粘劑，在220℃滾動16h后降粘率高達(dá)96%。

2.1.4 高溫保護(hù)劑

澳大利亞的科研機(jī)構(gòu)研發(fā)了一種可以阻止膨潤土在高溫下降解和鈍化的高溫保護(hù)劑GSP。該保護(hù)劑可以改善鉆井液中固相顆粒之間的相互作用，阻止鉆井液處理劑和膨潤土在高溫下的聚集，從而提高膨潤土的抗溫性，改善鉆井液在高溫下的流變性能。

2.2 抗高溫水基鉆井液體系發(fā)展情況

2.2.1 甲酸鹽無固相鉆井液

該體系使用甲酸鹽做加重劑，避免了膨潤土在高溫下由于鈍化和去水化對鉆井液性能的影響。而且泥餅薄而致密，對儲層有很好的保護(hù)作用。目前現(xiàn)場應(yīng)用溫度最高的區(qū)塊為德國的Walsrode地區(qū)，抗溫162℃；最高密度達(dá)2.02g/cm3。

2.2.2 無膨潤土抗高溫鉆井液

M-I公司研發(fā)的一種以酰胺類和磺化乙烯類聚合物為主的鉆井液體系，抗溫達(dá)到220℃，在Kalinovac和M olve氣田的高溫高壓井進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，現(xiàn)場施工順利且儲層損害低，使氣井產(chǎn)量大幅度提高

2.2.3 抗高溫聚合醇鉆井液

M-I公司研發(fā)的一種使用聚合醇作為抑制劑，配合磺化瀝青、高分子聚合物組成的水基鉆井液體系。在中國海南省的亞21-1-4井成功應(yīng)用，現(xiàn)場施工順利，沒有鉆井液引起的復(fù)雜情況，最高井底溫度212℃，完鉆井深5250m。

2.2.4 國內(nèi)的抗高溫水基鉆井液

國內(nèi)的科研工作者目前也研究出了抗溫超過240℃的抗高溫高密度水基鉆井液體系，現(xiàn)場取得了較好的應(yīng)用效果。如莫深1井，實(shí)鉆井深7380m，井底溫度204℃。勝利油田的勝科1井，完鉆井深7026m，井底溫度235℃。

3 抗高溫水基鉆井液發(fā)展趨勢

3.1 抗高溫水基鉆井液處理劑發(fā)展趨勢

處理劑是鉆井液體系的基礎(chǔ)，因此處理劑的研發(fā)決定了鉆井液體系的性能。目前抗高溫鉆井液處理劑的研究重點(diǎn)主要集中在：①抗高溫（＞200℃或更高）、抗飽和鹽及高價鹽的流型調(diào)節(jié)劑、降濾失劑、降粘劑；②適用于高溫地層的井壁穩(wěn)定劑、防榻劑和堵漏劑；③可以保護(hù)低滲透儲層的儲層保護(hù)劑；④環(huán)保、低成本的處理劑。

3.2 抗高溫水基鉆井液體系的發(fā)展方向

鉆井液體系的研究重點(diǎn)主要集中在：①抗高溫（＞200℃）高密度鉆井液；②使用抗高溫高分子聚合物為增粘劑的，對儲層傷害小、可提高鉆速的低固相（無固相）鉆井液；③以甲酸鹽或其他有機(jī)鹽作為加重劑（而非傳統(tǒng)的重晶石），從而減少體系固相，提高鉆速，解決因高溫條件下重晶石沉降帶來的流變性控制問題；④低成本、環(huán)保型鉆井液。

4 結(jié)論

隨著深層油氣藏勘探開發(fā)的逐步深入，深井超深數(shù)量會逐年增多，但隨之而來的對儲層保護(hù)的要求和對環(huán)境的影響也會成為研究的重點(diǎn)。未來抗高溫水基鉆井液會向著抗溫能力強(qiáng)、流型可控性好、儲層保護(hù)能力突出、低成本和環(huán)保方向發(fā)展。

[1]徐同臺,等.國外鉆井液和完井液技術(shù)的新進(jìn)展[J].鉆井液與完井液,2004,21(2)：1-10.

[2]王中華.我國油田化學(xué)品開發(fā)現(xiàn)狀及展望[J].中外能源，2009,16(6)：36-47.

[3]王中華.鉆井液技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].斷塊油氣田,2004,11(5)：59-62，93.

[4]徐同臺.井壁不穩(wěn)定地層的分類及泥漿技術(shù)對策[J].鉆井液與完井液,1996,13(4)：42-45.