高密度钻井液技术的现状与发展趋势

（华东石油工程有限公司六普钻井分公司，江苏 镇江 212009）

高密度钻井液技术的现状与发展趋势

王启文

（华东石油工程有限公司六普钻井分公司，江苏 镇江 212009）

在当今地质钻探项目中，高密度钻井液的应用越来越多，随着钻井液密度的升高，所需要的技术难度也越来越大。本文就高密度钻井液技术的研究现状以及应用中遇到的难点进行了分析，为钻井液技术的研究和使用提供了可以参考的依据。

高密度；流变性能；钻井液

1 高密度钻井液的技术的现状

一般情况下我们将密度在1.50g/cm3以上的钻井液成为高密度钻井液，随着钻井液技术的不断发展，目前将密度达到1.80g/cm3以上的成为高密度钻井液。高密度水基钻井液技术的发展经历了钙处理钻井液、三磺钻井液、聚磺钻井液和两性离子聚合物泥浆体系四个发展阶段。

钙处理钻井液是20世纪60～70年代初使用的深井钻井液，最初是石灰钻井液,但其存在很多局限性。钙处理钻井液遇到高温易于固化，pH较高，另外钻井液中加入了大量的强分散剂，大大降低了钻井液的抑制性。

三磺钻井液是20世纪70年代到80年代中期研制成功的，该类型钻井液的应用降低了对高温高压的滤失量，具有较好的热稳定性。三磺钻井液在高温和高压的情况下仍然能够保持其良好的流动性和抗盐侵能力，并且具有良好的防塌防卡性能，是钙处理钻井液无法比拟的优势。

聚磺钻井液是在三磺钻井液的基础上研制的，具有聚合物和三磺钻井液的双重优点。它具有较强的抑制性，并且改善了三磺钻井液在高温高压环境下的性能，是高密度钻井液中最常用的一种类型。

两性离子聚磺泥浆钻井液在20世纪90年代研制成功，其独特的分子结构能够有效抑制泥页岩的水化分散，在稳定井壁方面变现除了良好的流变性。

随着抗高温处理剂技术的不断进步，高密度钻井液技术也得到了迅速发展。比较典型的有低固相不分散聚合物钻井液体系、高固相解絮凝聚合物钻井液体系、合成基钻井液体系、聚合醇钻井液体系、甲酸盐钻井液体系等。均不同程度地满足了深井钻探的需要。

2 高密度钻井液存在的主要技术问题

高密度钻井液技术是深井和超深井钻井过程中的主要技术，也钻井能否成功的保证。对于钻井液来说其密度越高，维护起来就越困难。所以对于不同密度级别的钻井液其应用的技术难度是不同的，不同密度级别的钻井液技术问题不能一概而论。目前对于高密度钻井液技术的难点可以从下述三个方面进行论述。

一是钻井液自身性质的问题：钻井液自身具有一定的流变性和沉降性，这是高密度钻井液面临的第一大难题。由于高密度钻井液固相过高，解决了钻井液的流变性就会增加其沉降性的不稳定性。二是不同材料对钻井液自身的抑制和污染：一般情况下高密度钻井液主要在较深的地层中应用，受地下高温环境和自身固相含量较高的影响，膨润土和润滑剂的使用也存在着流变性和沉降性的矛盾。膨润土量的过多或者过少都会影响钻井液的粘稠度，而润滑剂则影响着钻井液的流变性。另外加重材料的使用对钻井液的固相污染比较严重。三是钻井液的维护：对于高密度钻井液来说合理的密度，良好的流变性、抗污染能力和润滑性，较强的抑制性是其技术的基本要求，我们必须严格控制加重材料和膨润土的含量，从而实现提高钻井液流变性和沉降稳定性。

3 高密度钻井液未来的发展趋势

高密度钻井液技术在国外的研究和应用比较成熟，未来研究的重点是针对异常高温高压底层中应用的钻井液技术。但是在国内钻井液技术的研究与国外相比还有一定的差距，缺乏专用的转敬业处理剂。另外国内主要进行了水基钻井液的研究，在油基和合成基钻井液方面的研究较少，技术水平比较落后，是未来高密度钻井液的发展方向。

3.1 水基钻井液

我国在水基钻井液技术上已经接近了世界先进水平，可以把精力放在解决钻井液流变性和滤矢量控制之间的矛盾上，通过对钻井液技术的优化，提高其抗污染和抗高温的能力。具体的研究方向如下。

（1）研究新单体的合成与转化，如N-（甲基）丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基磺丙基铵盐，2-丙烯酰胺基-2-苯基乙磺酸等单体的合成工艺。

（2）研制相应的降滤失剂、降黏剂以及抑制剂和井壁稳定剂等。

（3）研制抗温大于等于240°C、密度大于等于2.5 kg/L和饱和盐水高密度钻井液，解决其流变性和高温高压滤矢量控制的问题。

（4）研制超高温无黏土相钻井液和高密度有机盐钻井液，特别是抗高温增稠剂和高温高压降滤失剂。

3.2 油基钻井液

（1）研制高性能的钻井液处理剂、乳化剂、增粘剂以及降滤失剂。

（2）选择新的加重剂或者研制高性能提黏切剂或者高软化点沥青，以提高钻井液的沉降稳定性。

（3）研制可逆乳化钻井液，选择合适的乳化剂以提高钻井液的综合性能。

（4）研究高密度油基钻井液在高温下的流变性和稳定性，并且建立起预测模型。

3.3 合成基钻井液

目前国内外在合成基钻井液方面的研究都很少，未来可以从以下一个方面进行研究：

（1）选择或者研制新型合成基材料，降低合成基钻井液的成本。

（2）研制相应的乳化剂、流型调节剂和增黏剂等。

（3）研究合成基钻井液的回收和再利用技术。

结论

近年来随着钻井深度的不断增加，在钻井过程中经常会遇到高温和高压等复杂的底层环境，对钻井液的要求也越来越高。在钻井过程中钻井液的性能直接影响着钻井的安全性和快速性。本文主要对高密度钻井液技术的研究现状，遇到的技术问题以及未来的发展趋势进行了探讨，指出要尽力解决钻井液流失性和沉降稳定性的矛盾，并且要向着油基和合成基方向发展，为钻井液未来的发展指明了方向。

[1]鄢捷年．钻井液工艺学[M]．东营：石油大学出版社，2001．

[2]刘常旭，张茂奎，王平全，等．国内外高密度水基钻井液体系研究现状[J]．西部探矿工程，2005，05．

[3]周长虹，崔茂荣，马勇，李军，深井高密度钻井液的应用及发展趋势探讨[J]，特种油气藏，2006，06．

[4]刘永福．高密度钻井液的技术难点及其应用[J]．探矿工程，2007，05．

TE25 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

A