鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)課件

鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)

西南石油大學(xué)

石油工程學(xué)院

鉆井液技術(shù)1一、鉆井液技術(shù)的發(fā)展階段1、1914～1916年，清水作為旋轉(zhuǎn)鉆井的洗井介質(zhì)，即開始使用“泥漿”。2、從20～60年代，以分散型水基鉆井液為主要類型的階段 在這期間，經(jīng)歷了從細(xì)分散體系向粗分散體系的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也出現(xiàn)了早期使用的油基泥漿和氣體型鉆井流體。其中有代表性的技術(shù)措施包括：（1）1921～1922年，重晶石和氧化鐵粉開始用作加重材料；（2）1926年，開始使用膨潤(rùn)土作為懸浮劑；一、鉆井液技術(shù)的發(fā)展階段1、1914～1916年，清水作為旋2（3）1930年，研制出最早的泥漿處理劑—丹寧酸鈉；

（4）1931～1937年，研制出各種泥漿測(cè)量?jī)x器，提出了對(duì)泥漿性能控制的要求；

（5）1944～1945年，Na-CMC（鈉羧甲基纖維素）作為降濾失劑，開始應(yīng)用于鉆井液中；

（6）1955年，F(xiàn)CLS（鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽）作為稀釋劑，開始應(yīng)用于鉆井液中；

（7）從60年代開始，石灰鉆井液、石膏鉆井液和氯化鈣鉆井液等粗分散水基泥漿體系開始廣泛使用。

（3）1930年，研制出最早的泥漿處理劑—丹寧酸鈉；

（33、70-80年代，以聚合物不分散鉆井液為主要類型的階段

聚合物鉆井液是國(guó)內(nèi)外水基鉆井液發(fā)展最迅速的一類，它的出現(xiàn)標(biāo)志著鉆井液工藝技術(shù)進(jìn)入了科學(xué)發(fā)展階段。聚合物鉆井液大體上又分為以下幾種類型：

（1）部分水解聚丙烯酰胺體系；

（2）氯化鉀聚合物鉆井液體系；

（3）羥乙基纖維素體系；

（4）聚丙烯與聚乙二醇共聚物（COP/PPG）體系；

3、70-80年代，以聚合物不分散鉆井液為主要類型的4這一階段，油基鉆井液也有了進(jìn)一步的發(fā)展：

在50年代柴油為基油的油基鉆井液基礎(chǔ)上，

70年代—發(fā)展了低膠質(zhì)油包水乳化鉆井液，

80年代—低毒油包水乳化鉆井液。

在抗高溫深井鉆井液方面：

研制出以Resinex為代表的抗高溫處理劑，使深井鉆井液技術(shù)取得了很大進(jìn)展。

這一階段，油基鉆井液也有了進(jìn)一步的發(fā)展：

在50590年代以來(lái)，

（1）聚合物鉆井液進(jìn)一步發(fā)展

（2）MMH鉆井液

（3）合成基鉆井液

（4）聚合醇鉆井液

（5）甲酸鹽鉆井液

（6）硅酸鹽鉆井液90年代以來(lái)，

（1）聚合物鉆井液進(jìn)一步發(fā)展

（2）6二、我國(guó)鉆井液技術(shù)

發(fā)展概況

二、我國(guó)鉆井液技術(shù)

發(fā)展概況

750-60年代分散鉆井液鈣處理鉆井液（以石灰、石膏及氯化鈣為絮凝劑）鹽水鉆井液50-60年代870年代-80年代中期70年代初，低固相鐵鉻鹽混油（或鹽水）鉆井液褐煤氯化鈣鉆井液褐煤石膏鉆井液低固相飽和鹽水鉆井液高分子有機(jī)處理劑已廣泛應(yīng)用于鉆井液中。70年代-80年代中期70年代初，9

70年代末至80年代中期

我國(guó)鉆井液技術(shù)有了很大的發(fā)展。主要表現(xiàn)在：三磺（磺化丹寧或烤膠、磺化褐煤和磺化酚醛樹脂）鉆井液在全國(guó)推廣使用后，創(chuàng)下了鉆超井7175m的紀(jì)錄。低固相不分散聚合物鉆井液技術(shù)在我國(guó)得到全面推廣。開始時(shí)僅使用聚丙烯酰胺單一型聚合物絮凝劑，以后陸續(xù)研制成功不同基團(tuán)、不同分子量的聚合物處理劑，形成了多種聚合物鉆井液體系。聚合物鉆井液主要應(yīng)用于井深4000m以內(nèi)的井，在當(dāng)時(shí)曾有力地配合了高壓噴射鉆井，大大地提高了鉆井速度。由于聚合物處理劑具有良好的護(hù)壁作用，所研制的鉀基聚合物鉆井液在很大程度上解決了泥、頁(yè)巖地層的坍塌問(wèn)題。80年代初期，研制成功了油包水乳化加重鉆井液，并在華北、新疆和中原等油田得到成功應(yīng)用，有效地解決了鉆遇大段巖膏層和水敏性泥、頁(yè)巖地層時(shí)所遇到的各種問(wèn)題。鉆井液處理劑、原材料品種迅速增加，質(zhì)量不斷提高。1978年，我國(guó)鉆井液處理劑僅有40多種，1983年增至76種，1985年已達(dá)到16個(gè)門類，共129種。70年代末至80年代中期101986-1990年（“七五”期間）在新的起點(diǎn)上對(duì)聚合物鉆井液進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的研究，研制出兩性離子聚合物鉆井液和陽(yáng)離子聚合物鉆井液等新體系，并在全國(guó)許多油田推廣使用，取得良好效果。將聚合物處理劑的類型從陰離子擴(kuò)展到陽(yáng)離子、兩性離子，并對(duì)大、中、低分子量聚合物處理劑及其復(fù)配作用在抑制性、降濾失、降粘作用機(jī)理方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在此基礎(chǔ)上研制出以FA-367、XY-27和JT-888等處理劑組成的兩性離子聚合物鉆井液體系，和由陽(yáng)離子包被劑、降濾失劑、降粘劑、防塌劑等組成的全陽(yáng)離子聚合物鉆井液體系；鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)11為保護(hù)油氣層，提高鉆速，實(shí)現(xiàn)欠平衡壓力鉆井，發(fā)展了泡沫和充氣鉆井液技術(shù)。其中使用泡沫鉆成的油井的井深達(dá)到3232m。為了有效地解決井壁失穩(wěn)問(wèn)題，系統(tǒng)地研究了各類鉆井液及其處理劑與井壁穩(wěn)定性的關(guān)系，研制出了各種具有強(qiáng)抑制性的防塌鉆井液體系，并研制出可對(duì)付復(fù)雜鹽膏層的過(guò)飽和鹽水鉆井液和油包水乳化鉆井液等。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)12研制出應(yīng)用于深井、超深井的聚磺鉆井液體系。該體系兼有聚合物鉆井液和三磺鉆井液的優(yōu)點(diǎn)，既有很強(qiáng)的抑制性，又改善了高溫高壓條件下鉆井液的性能。并大大地減少了井下復(fù)雜情況的發(fā)生，提高了機(jī)械鉆速。研制出應(yīng)用于深井、超深井的聚磺鉆井液體系。該體系兼有聚合物鉆131991～1995年（“八五”期間）

我國(guó)鉆井液技術(shù)又上了一個(gè)新的臺(tái)階。主要體現(xiàn)在：聚合物鉆井液技術(shù)又有了新的進(jìn)步。其中兩性離子聚合物鉆井液技術(shù)更加成熟，據(jù)統(tǒng)計(jì)，該體系已在我國(guó)15個(gè)油田的數(shù)千口井上推廣使用，并成功研制出兩性離子聚合物加重鉆井液，最高密度可達(dá)2.03/cm3。陽(yáng)離子聚合物鉆井液技術(shù)亦更加配套、完善。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)14發(fā)展了混合金屬層狀氫氧化物（MMH）鉆井液（又稱為正電膠鉆井液）技術(shù)。這類鉆井液有其獨(dú)特的流變特性，還具有強(qiáng)抑制性、防漏、減少油氣層損害程度、有利于提高鉆速等性能，目前已在全國(guó)多個(gè)油田上千口井上推廣使用；發(fā)展了水平井鉆井液配套技術(shù)，成功地解決了鉆水平井時(shí)所遇到的攜巖、井壁穩(wěn)定、防漏堵漏、鉆井液潤(rùn)滑性和保護(hù)油氣層等技術(shù)難題，其成果在總體上達(dá)到90年代國(guó)際先進(jìn)水平。鉆井液處理劑繼續(xù)以較快速度發(fā)展，并逐步形成系列。1993年，我國(guó)鉆井液處理劑已有16個(gè)門類，共計(jì)246種。發(fā)展了混合金屬層狀氫氧化物（MMH）鉆井液（又稱為正電膠鉆井15三、國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)

對(duì)比分析三、國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)

對(duì)比分析16 與國(guó)外相比，雖然我國(guó)鉆井液技術(shù)起步相對(duì)較晚，但由于發(fā)展速度較快，特別是進(jìn)入80年代以來(lái)，隨著我國(guó)聚合物鉆井液技術(shù)、深井鉆井液技術(shù)和保護(hù)油氣層技術(shù)等的不斷發(fā)展，以及鉆井液處理劑不斷走向系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，使我國(guó)的鉆井液工藝技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距不斷地縮小?？梢哉J(rèn)為，目前我國(guó)的鉆井液工藝技術(shù)在總體上已經(jīng)基本上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。在某些技術(shù)領(lǐng)域，我們已處于領(lǐng)先或者已后來(lái)居上，但在有些領(lǐng)域，與國(guó)外相比還有一定差距。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)17已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的技術(shù)領(lǐng)域大致有以下方面：陽(yáng)離子聚合物鉆井液首先首先在國(guó)外研制出來(lái)，但目前我國(guó)對(duì)該類體系的研究和應(yīng)用已走在前面。兩性離子聚合物鉆井液首先由我國(guó)研制出來(lái)，并已得到廣泛應(yīng)用。該類鉆井液所使用的處理劑已經(jīng)系列化，在機(jī)理研究方面亦處于先進(jìn)水平。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)18混合金屬層狀氫氧化物（即正電膠）鉆井液是國(guó)外80年代研制的一種新型鉆井液，我國(guó)在該項(xiàng)技術(shù)的研究和應(yīng)用方面，基本上與國(guó)際先進(jìn)水平保持同步。這類鉆井液在我國(guó)已廣泛應(yīng)用于水平井鉆井作業(yè)中。特別是利用其獨(dú)特的流變特性，保證了我國(guó)第一口短半徑水平井的順利鉆成。自“七五”以來(lái)，我國(guó)在保護(hù)油氣層的鉆井液、完井液技術(shù)領(lǐng)域已有很大發(fā)展。目前在損害機(jī)理的評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)技術(shù)、油氣層損害室內(nèi)評(píng)價(jià)技術(shù)和暫堵技術(shù)等方面，均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。其中屏蔽暫堵技術(shù)為我國(guó)首次提出，形成了自己的技術(shù)特色?；旌辖饘賹訝顨溲趸铮凑娔z）鉆井液是國(guó)外80年代研制的一19在以下方面與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍存在著一定的差距：雖然鉆井液、完井液處理劑在品種上發(fā)展較快，但質(zhì)量方面問(wèn)題較多。完井液原材料和處理劑尚未形成系列配套，品種也不齊全。另外，抗溫、抗鹽處理劑及緩蝕劑等也尚需完善。性能良好的固控設(shè)備，從數(shù)量上、質(zhì)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足油田的需要。除砂器、除泥器效果仍然欠佳，離心機(jī)還沒(méi)推廣應(yīng)用，細(xì)目振動(dòng)篩還處于研究階段，固控設(shè)備與固控工藝技術(shù)的優(yōu)選仍停留在初級(jí)階段。這項(xiàng)工作直接影響鉆井速度和成本。在以下方面與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍存在著一定的差距：20基礎(chǔ)理論研究薄弱，研究部門的儀器設(shè)備與國(guó)際先進(jìn)水平相比差距較大，嚴(yán)重影響我國(guó)處理劑與鉆井液技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展與創(chuàng)新。深井、超深井鉆井液技術(shù)，復(fù)雜地層鉆井液技術(shù)，水平井、叢式井鉆井液和完井液技術(shù)，特別是短半徑、超短半徑鉆井液技術(shù)，小井眼鉆井液和完井液技術(shù)，都應(yīng)進(jìn)一步深入研究解決。基礎(chǔ)理論研究薄弱，研究部門的儀器設(shè)備與國(guó)際先進(jìn)水平相比差距較21保護(hù)油氣層系統(tǒng)工程的研究亟待解決，從鉆開油層、測(cè)試、生產(chǎn)、增產(chǎn)措施以及提高采收率系統(tǒng)地整裝地保護(hù)儲(chǔ)層，以及預(yù)測(cè)、診斷、評(píng)價(jià)、預(yù)防及處理全套技術(shù)的研究。環(huán)境保護(hù)方面的研究工作尚處于起步階段，應(yīng)積極進(jìn)行無(wú)毒原材料處理劑和鉆井液、完井液的研究，加速解決廢棄鉆井液固液分離問(wèn)題，并發(fā)展固化等新技術(shù)。在鉆井液技術(shù)領(lǐng)域，開發(fā)的軟件還很少，建立實(shí)用的人工智能專家系統(tǒng)仍處于探索階段。保護(hù)油氣層系統(tǒng)工程的研究亟待解決，從鉆開油層、測(cè)試、生產(chǎn)、增22四、鉆井液工藝技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容深井高溫、高密度鉆井液技術(shù)；特殊工藝井鉆井液技術(shù)；防塌鉆井液技術(shù)；處理劑系列和鉆井液體系的發(fā)展與應(yīng)用；保護(hù)儲(chǔ)層的鉆井液、完井液技術(shù)；鉆井液潤(rùn)滑性及防卡、解卡技術(shù)；鉆井液防漏、堵漏技術(shù)；鉆井液流變性及其與攜巖的關(guān)系；鉆井液固控技術(shù)；廢棄鉆井液處理技術(shù)。四、鉆井液工藝技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容深井高溫、高密度鉆井液技術(shù)；23五、國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)

發(fā)展動(dòng)態(tài)五、國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)

發(fā)展動(dòng)態(tài)24（一）水基鉆井液1、聚合物鉆井液

國(guó)外傳統(tǒng)的聚合物鉆井液主要有部分水解聚丙烯酰胺（PHPA）鉆井液、XC生物聚合物鉆井液、羥乙基纖維素（HEC）鉆井液等。 近年來(lái)，國(guó)外發(fā)展較快的是M-I公司研制的陽(yáng)離子聚合物鉆井液體系，主要用作防塌鉆井液使用。該體系所使用的處理劑主要包括高分子陽(yáng)離子聚合物（MCAT）和低分子陽(yáng)離子聚合物（ACAT-A）。

俄羅斯也研制出多種聚合物處理劑，主要是各種類型的丙烯酸脂和甲基丙烯酸脂的聚合物。（一）水基鉆井液1、聚合物鉆井液252、MMH鉆井液

混合金屬層狀氫氧化物（MMH）最初是DOW化學(xué)試劑公司產(chǎn)品。它屬于無(wú)機(jī)處理劑，從分子中Li、Mg、Al元素的氫氧化物結(jié)構(gòu)中取得正電荷，是一種很強(qiáng)的絮凝劑，可與易水化的粘土礦物發(fā)生作用，從而抑制其分散。其水溶液具有很高屈服值和較弱的凝膠強(qiáng)度，因而表現(xiàn)出“動(dòng)即流，靜即凝”的特性。國(guó)內(nèi)稱之為正電膠，因此MMH鉆井液被稱為正電膠鉆井液。用MMH處理低膨潤(rùn)土含量的水基泥漿可獲得較高的粘切、較低的塑性粘度和特優(yōu)的剪切稀釋特性。但其降濾失性能較差，必須配合使用非離子型的降濾失劑才能滿足鉆井要求。這類鉆井液主要用于解決復(fù)雜地層的攜巖與防塌問(wèn)題，同時(shí)它對(duì)油氣層的損害程度較小。2、MMH鉆井液263、水基防塌鉆井液

國(guó)外學(xué)者對(duì)K+、NH4+和聚合物抑制頁(yè)巖水化的機(jī)理進(jìn)行了研究。進(jìn)入90年代以來(lái)，對(duì)井壁穩(wěn)定性的機(jī)理問(wèn)題開展了更深入的研究，指出井內(nèi)流體和井壁頁(yè)巖中水的總勢(shì)能大小決定了水的流向。若井眼內(nèi)水的總勢(shì)能大于頁(yè)巖中水的總勢(shì)能，則泥漿中的水就會(huì)向地層中的頁(yè)巖滲入，造成水化和井塌。并指出井壁失穩(wěn)過(guò)程可分為四個(gè)不同的階段，即原始頁(yè)巖狀態(tài)、頁(yè)巖膨脹、井壁坍塌以及頁(yè)巖在泥漿中分散。3、水基防塌鉆井液27常用防塌劑類型：（1）陰離子高分子聚合物類，主要指聚丙烯酰胺鹽類

品種有聚丙烯酰胺鉀鹽（K-HPAM)、聚丙烯酰胺鈣鹽（Ca-HPAM）和聚丙烯酰胺銨鹽(NH4-HPAM）。PAC-141和80A-51亦屬此類。該類防塌劑均以丙烯酰胺和丙烯酸鹽為基本原料共聚而成，其水解度多在30～60%之間，分子量一般在200～500萬(wàn)之間，均具有較強(qiáng)的“包被”作用，是防塌泥漿中的主處理劑。常用防塌劑類型：28（2）瀝青類產(chǎn)品主要品種為磺化瀝青（SAS）。該類產(chǎn)品主要從抑制水化和降濾失兩方面起防塌作用。特別是通過(guò)填堵頁(yè)巖的微裂縫，阻止水的侵入。（3）陽(yáng)離子聚合物為了增強(qiáng)聚合物處理劑的包被、抑制特性，將有機(jī)陽(yáng)離子基團(tuán)（如季胺鹽）引入聚合物分子鏈中而制成該類產(chǎn)品。其主要品種有聚胺甲基丙烯酰胺（CPAM，俗稱“大陽(yáng)離子聚合物”），其中陽(yáng)離子基團(tuán)所占比例（即陽(yáng)離子度）一般在30%以上。該處理劑在頁(yè)巖上有較強(qiáng)的吸附性能，與PHPA相比，抑制分散的能力大大增強(qiáng);此外還有小分子量的有機(jī)化合物 （俗稱“小陽(yáng)離子”）,如雙三甲基乙基氯化胺（NW-1）等，主要用作粘土穩(wěn)定劑，其抑制分散的能力與十倍加量的KCl大致相當(dāng)；（2）瀝青類產(chǎn)品29（4）聚合醇類 既是十分有效的頁(yè)巖抑制劑，又是潤(rùn)滑劑。生物毒性低，可滿足環(huán)保要求。例如：

Dow化學(xué)試劑公司研制生產(chǎn)的W-80是具有代表性的甘油基材料，其組成如下：10～13%甘油，16～23%二聚甘油，5～7%三聚甘油，4～6%四聚甘油，3～4%五聚甘油，少量高聚甘油，以及2～4%NaCl和22～28%水。這種甘油基在泥漿中的加量范圍為6～40%。由它配制的泥漿具有與油基泥漿相似的特性而又不存在環(huán)境污染問(wèn)題。通常稱之為“仿油基泥漿”，用于鉆易塌地層時(shí)可取得良好效果，尤其適于海洋鉆井。只是成本要高于水基泥漿。（4）聚合醇類30（5）無(wú)機(jī)防塌處理劑硅酸鹽類硅酸鈉、硅酸鉀等。試驗(yàn)表明（見丁銳博士論文，1999年）：硅酸鹽能有效阻止粘土水化分散，并能封堵巖石孔隙，具有固結(jié)井壁的作用。無(wú)機(jī)鹽類

KCl等。盡管目前普遍認(rèn)為有機(jī)聚合物防塌劑的效果高于無(wú)機(jī)鹽，但無(wú)機(jī)鹽的防塌作用仍不可忽視。金屬層狀氫氧化物（MMH）鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)31（二）油基鉆井液80年代以來(lái)，我國(guó)先后在華北、新疆、中原、大慶等油田使用過(guò)油基泥漿。但由于考慮其成本問(wèn)題，油基泥漿在我國(guó)應(yīng)用十分有限，但國(guó)外一直將使用油基泥漿當(dāng)作鉆深井、超深井、大斜度定向井、水平井和水敏性復(fù)雜地層的重要手段，同時(shí)也當(dāng)作保護(hù)油氣層的一個(gè)重要手段。

（二）油基鉆井液32

國(guó)外油基鉆井液技術(shù)的發(fā)展50-60年代全油鉆井液 以柴油為基油的油包水乳化鉆井液70年代活度平衡的油包水乳化鉆井液 低膠質(zhì)油包水乳化鉆井液80年代 以礦物油為基油的低毒油包水乳化 鉆井液 90年代以來(lái)，為了進(jìn)一步提高油基鉆井液的攜巖能力、提高機(jī)械鉆速及減輕對(duì)環(huán)境造成的損害，又推出了一些新的體系，使油基泥漿技術(shù)取得了新的進(jìn)展。 國(guó)外油基鉆井液技術(shù)的發(fā)展33（1）高油水比鐵礦粉加重油包水乳化鉆井液

近年來(lái)，Exxon公司在復(fù)雜深井中成功地使用了這種油基鉆井液，其特點(diǎn)是將油基鉆井液的含水量從15～30%降至8～10%，并選用氧化鐵粉加重以降低體系中固相的體積百分含量。其結(jié)果可使鉆井液中乳化水滴的濃度、固相含量和懸浮顆粒數(shù)目大大減少，從而可明顯降低塑性粘度和噴嘴處高剪速率下的流動(dòng)阻力，使機(jī)械鉆速得以提高。試驗(yàn)表明，選用氧化鐵粉加重可比用重晶石加重時(shí)的塑性粘度降低25～40%。（1）高油水比鐵礦粉加重油包水乳化鉆井液34（2）全油鉆井液 由于油包水乳化鉆井液存在著剪切稀釋性能較差、需備用大量乳化劑、易產(chǎn)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)和乳化堵塞對(duì)油氣層造成損害等問(wèn)題，近年來(lái)美國(guó)Intl泥漿公司研制出無(wú)水的全油鉆井液。該體系具有類似于水基聚合物鉆井液的流變性，有較高的動(dòng)塑比，剪切稀釋性好，因而提高了鉆速，減少了井漏，改善了井眼清洗狀況及懸浮性。配制全油鉆井液時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（a）基油應(yīng)選用芳香烴含量較低的柴油，最好是無(wú)毒礦物油；（b）需選用親油的有機(jī)聚合物或膠質(zhì)類處理劑作為降濾失劑；（c）使用有機(jī)土提高動(dòng)切力，必要時(shí)添加親油的反絮凝劑降低粘切。該公司已使用這類鉆井液鉆井60多口，密度調(diào)整范圍為0.83～2.04g/cm3,鉆進(jìn)深度已達(dá)6309m，井底最高溫度已達(dá)213C，井斜達(dá)到69

，尤其在大斜度定向井中應(yīng)用十分成功。（2）全油鉆井液35（3）研制出可減少油基鉆井液在鉆屑上滯留量的新型處理劑—CCS

使用油基鉆井液時(shí)，鉆屑上滯留的油量一般不得超過(guò)150g/kg，否則這些巖屑將不允許排放（尤其海洋鉆探作業(yè)時(shí)）。美國(guó)M-I泥漿公司近來(lái)研制出一種復(fù)合陽(yáng)離子表面活性劑，添加至油基鉆井液后不僅可有效地減少鉆屑表面所吸附的油量，同時(shí)還具有改善流變性和降濾失的作用。（3）研制出可減少油基鉆井液在鉆屑上滯留量的新型處理劑—CC36（4）高溫高密度油基鉆井液

中國(guó)海洋石油南海西部公司與石油大學(xué)等單位共同承擔(dān)的國(guó)家863項(xiàng)目。主要技術(shù)指標(biāo)： 密度>2.30g/cm3

抗溫220C以上

HTHP濾失量（200C）<10ml

HTHP濾失量（220C）<20ml

破乳電壓：7501500v （4）高溫高密度油基鉆井液中國(guó)海洋石油37（三）合成基鉆井液是以人工合成的有機(jī)化合物作為連續(xù)相，鹽水作為分散相，以及乳化劑、降濾失劑、流型改進(jìn)劑等組成的體系。與油基鉆井液相比較，其區(qū)別在于，將油基泥漿中的基油——柴油或礦物油替換成可生物降解又無(wú)毒性的改性植物油類。最初提出的要求是：（1）合成有機(jī)物的物理性質(zhì)應(yīng)與礦物油的物理性質(zhì)相似；（2）其毒性必須很低；（3）無(wú)論在好氧或厭氧的的條件下都是可以生物降解的。目前，在墨西哥灣和北海油田等地區(qū)，使用合成基鉆井液已非常普遍。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在世界范圍內(nèi)已有500多口井使用了合成基鉆井液。（三）合成基鉆井液是以人工合成的有機(jī)化合物作為連續(xù)38第一代合成基鉆井液酯類醚類聚-烯烴（PAO）類第二代合成基鉆井液線性-烯烴（LAO）類內(nèi)烯烴（IO）類線性烷烴（LP）類線性烷基苯類第一代合成基鉆井液391、酯基鉆井液 酯類(Esters)最早用作鉆井液的基液（1990年3月，挪威）。它是植物脂肪酸與醇類反應(yīng)的生成物。生物降解的測(cè)試結(jié)果表明，在有氧的條件下，35天后有82.5%被細(xì)菌降解，而礦物油在同樣條件下只有3.5%被降解。由于酯基鉆井液毒性很低，允許將鉆屑直接排放到海里。

Statoil公司在北海Statfijord氣田使用該類鉆井液已成功鉆成10口定向井，井斜角>80的有6口，其中一口井水平位移達(dá)7290m，80以上井斜段為5470m。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)402、醚基鉆井液

R-O-R’型有機(jī)物，可由醇類與酸反應(yīng)生成。醚類（Ethers）與酯類的物理性質(zhì)相似，抗溫可達(dá)240C。由于其分子結(jié)構(gòu)中沒(méi)有活潑的基團(tuán)，因而性能較穩(wěn)定，有較強(qiáng)的抗鹽、抗鈣能力。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)41（3）聚-烯烴鉆井液

（Polyalphaolefin,縮寫PAO）

聚-烯烴是由-烯烴聚合而成的。由于-烯烴在分子鏈的端部帶有雙鍵，經(jīng)聚合后雙鍵仍保留在生成物的分子中，因而易于降解。聚-烯烴的另一優(yōu)點(diǎn)是，它不隨溫度和pH值的變化而改變其特性。酯基鉆井液在堿性條件下則可能發(fā)生分解。因此，該類鉆井液比酯基鉆井液更能抗高溫和石灰污染。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)42聚合方式舉例：

生成二聚物、三聚物、四聚物等。C8H16

C16H32+C24H48+C32H64辛烯-116烯24烯

32烯

C10H20

C20H40+C30H60+C40H80癸烯-120烯30烯

40烯

鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)43第二代合成基鉆井液

與第一代合成基鉆井液相比，第二代合成基鉆井液的粘度較低，配制成本也較低，而且有更強(qiáng)的生物降解能力?？偟膩?lái)看，第二代合成基鉆井液更適于在高溫深井中使用。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)44鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)45（四）深井鉆井液技術(shù)定義深井：井深>4570m（15000英尺）超深井：井深>6100m（20000英尺）特深井：井深>9144m（30000英尺）（四）深井鉆井液技術(shù)定義46美國(guó)1938年 第一口深井（4572m）1949年 第一口超深井（6250m）1974年 第一口特深井（9583m）中國(guó)1966年 第一口深井——大慶松基六井（4719m）70年代 東風(fēng)2井（5006m）、新港57井（5127m）、

王深2井（5163m）1976年 第一口超深井——女基井（6011m）1978年 最深超深井——關(guān)基井（7175m）美國(guó)47對(duì)深井鉆井液的特殊要求高溫穩(wěn)定性

耐高溫主處理劑的優(yōu)選較強(qiáng)的抑制性良好的潤(rùn)滑性良好的流變性

鉆井液密度>2.0時(shí)，膨潤(rùn)土含量應(yīng)<17.1g/l；使用MMH或XC生物聚合物提高攜屑能力；加入解絮凝劑控制靜切力等。對(duì)深井鉆井液的特殊要求高溫穩(wěn)定性48國(guó)外抗高溫聚合物處理劑SSMA磺化苯乙烯—馬來(lái)酸酐共聚物

M=1000~5000，抗溫230C，美國(guó)產(chǎn)品。CDP/TDS丙烯酸鈉—乙烯磺酸鹽共聚物

M=100~5000，抗溫260C，美國(guó)產(chǎn)品。Resinex褐煤樹脂 降濾失劑，抗溫220C，美國(guó)產(chǎn)品。Polydrill新型磺化聚合物

M=20萬(wàn)，抗溫260C，德國(guó)產(chǎn)品。國(guó)外抗高溫聚合物處理劑SSMA磺化苯乙烯—馬來(lái)酸酐共聚物49各公司深井鉆井液組成情況

具有相似的組成，即無(wú)機(jī)鹽抗高溫聚合物包被劑高溫穩(wěn)定劑各公司深井鉆井液組成情況具有相似的組成，即50M-I

DurathemSystem

聚合物包被劑：PHPA EMI-164

高溫穩(wěn)定劑：Desco（磺化單寧）

Resinex（褐煤樹脂）

Polysal（淀粉）

Polypac（聚陰離子纖維素）

Spersene（鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽） 無(wú)機(jī)鹽：Ca(OH)2M-I51Baroid Polynox

聚合物包被劑：VSVA（乙烯酰胺-乙烯磺酸鹽共 聚物）

AKTA（抗高溫流型調(diào)節(jié)劑）

高溫穩(wěn)定劑：Lignox（丙烯酸-木質(zhì)素共聚物）

Baronex（聚陰離子纖維素）

Carbonex（褐煤類非離子型處理劑）

DexTrid（淀粉） 無(wú)機(jī)鹽：Ca(OH)2Baroid52Milpark Pyro-Drill 聚合物包被劑：COP-1（AMPS/AM共聚物）

COP-1（AMPS/AAM共聚物）

高溫穩(wěn)定劑：SSMA（磺化苯乙烯—馬來(lái)酸酐共 聚物）

Chemral-x（改性褐煤）

Filtrex（褐煤樹脂） 無(wú)機(jī)鹽：Ca(OH)2Milpark53IDF PolyTempy

聚合物包被劑：ID-Bond（部分水解聚丙烯酰胺）

Hi-Temp（丙烯酸共聚物）

PTS-200（抗高溫聚合物）

高溫穩(wěn)定劑： ID-FLR（聚陰離子纖維素）

ID-Thin500（抗高溫聚合物降粘劑）

ID-SperseXTC（抗高溫聚合物降粘劑）

ID-FLO（抗高溫降濾失劑） 無(wú)機(jī)鹽：KClIDF54國(guó)內(nèi)

聚磺鉆井液

聚合物包被劑：PAC系列、SK系列等，但抗溫性不夠； 可抗200C的AMPS/AM、AMPS/AAM、 Polydrill等正在研制中。

高溫穩(wěn)定劑： SMK（磺化栲膠）

SMC（磺化褐煤）

SMP（磺化酚醛樹脂）

SLSP（磺化木質(zhì)素磺甲基酚醛樹脂）

SPNH（磺化褐煤樹脂） 以及纖維素類、改性淀粉類等。 無(wú)機(jī)鹽：Ca(OH)2、KCl國(guó)內(nèi)55我國(guó)深井鉆井液技術(shù)經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段：1、鈣處理鉆井液階段（60-70年代） 用CMC、FCLS、NaC、表面活性劑調(diào)節(jié)流變和降濾失性能； 用Ca(OH)2、CaSO4·H2O、CaCl2或NaCl增強(qiáng)抑制性，提高抗污染能力。我國(guó)深井鉆井液技術(shù)562、三磺鉆井液階段（70年代） 使用SMK、SMC、SMP，并配合FCLS、CMC、Ca(OH)2、K2CrO7、表面活性劑（SP-80、AS等），成功鉆成女基井（6011m）和關(guān)基井（7175m）。

抗溫超過(guò)190C，標(biāo)志著我國(guó)深井鉆井液技術(shù)已接近于國(guó)際先進(jìn)水平。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)573、聚磺鉆井液階段（80年代以后）

即聚合物鉆井液與三磺鉆井液相結(jié)合，其廣泛應(yīng)用是我國(guó)深井鉆井液技術(shù)的又一大進(jìn)步。三磺鉆井液+陰離子型丙烯酰胺、丙烯腈類聚合物三磺鉆井液+兩性離子型聚合物（FA-367、XY-27、JT-888等）三磺鉆井液+陽(yáng)離子型聚合物（大陽(yáng)離子CPAM、CHM、SP-2等；小陽(yáng)離子NW-1、CSW-1等）

大陽(yáng)離子：包被、絮凝作用；小陽(yáng)離子：抑制泥頁(yè)巖水化膨脹與分散。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)58聚磺鉆井液的組成抑制劑類（或簡(jiǎn)稱“聚”類） 包括有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)鹽類 主要作用：抑制泥頁(yè)巖地層水化、膨脹、造漿， 主要有利于鉆井時(shí)地層的穩(wěn)定。分散劑類（或簡(jiǎn)稱“磺”類） 主要作用：維持鉆井液良好的流變性和低的濾失 性，主要有利于鉆井液性能的穩(wěn)定。聚磺鉆井液的組成59使用聚磺鉆井液的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則以井深2500~3000m（白堊系前后）為界，上部地層：“多聚少磺”、“只聚不磺”（因一般情況下蒙脫石含量較多，造漿嚴(yán)重）下部地層：“少聚多磺”、“只磺不聚”（因一般情況下伊利石較多，坍塌嚴(yán)重，且井溫偏高）

或概括為：“上不分散、下分散”使用聚磺鉆井液的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則以井深2500~3000m（白堊系前60鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)61鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)62六、對(duì)鉆井液新技術(shù)發(fā)展的預(yù)測(cè)

1、鉆井液強(qiáng)化井壁技術(shù)

主要攻關(guān)目標(biāo)將集中在化學(xué)固壁研究、井壁失穩(wěn)的巖石力學(xué)和泥漿化學(xué)因素的耦合研究、鹽巖層蠕變規(guī)律研究以及仿油基泥漿研究等方面。其最終目的是能夠通過(guò)鉆井液優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效地解決在各種復(fù)雜泥頁(yè)巖地層和大段鹽膏層鉆進(jìn)時(shí)經(jīng)常遇到的井塌問(wèn)題。通過(guò)測(cè)定地層的孔隙壓力和坍塌壓力剖面，以及有關(guān)水化力、膨脹力、巖石地應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算，確定采用的泥漿密度和泥漿體系及配方。六、對(duì)鉆井液新技術(shù)發(fā)展的預(yù)測(cè) 1、鉆井液強(qiáng)化井壁技術(shù)632、復(fù)雜地質(zhì)條件下深井、超深井和特殊工藝井鉆井液技術(shù)

對(duì)于深井、超深井，將主要解決抗高溫及高溫條件下抗鹽、鈣侵和防塌等問(wèn)題。關(guān)鍵技術(shù)為抗高溫處理劑的研制和系列化，并通過(guò)機(jī)理研究解決處理劑在高溫條件下的降解、解吸附及處理劑之間的配伍等問(wèn)題。 對(duì)于大位移井，除解決抗溫問(wèn)題外，還將主要解決大位移復(fù)雜井段的井塌、井漏和潤(rùn)滑問(wèn)題。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)643、新型鉆井液體系及其處理劑的 研制與應(yīng)用

為了適應(yīng)鉆深井、超深井和復(fù)雜地層的需要，以及為了滿足日益受到重視的環(huán)保要求，進(jìn)一步降低鉆井成本，在鉆井液體系及其處理劑的研制方面，目前正面臨新的突破。 新型的合成基鉆井液、聚合醇鉆井液、硅酸鹽鉆井液、甲酸鹽鉆井液均可能得到進(jìn)一步的發(fā)展。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)65聚合醇鉆井液（1）能增強(qiáng)鉆井液的抗溫性，如JLX能將聚合物鉆井液的抗溫極限溫度提高20oC以上。（2）能明顯增強(qiáng)鉆井液的抑制性和潤(rùn)滑性。在這兩方面，其濁點(diǎn)溫度以上的性能更優(yōu)于其濁點(diǎn)溫度以下的性能。（3）與常用聚合物鉆井液具有很好的配伍性。并且在聚合物鉆井液中，具有一定的稀釋和降濾失作用。（4）有利于保護(hù)油氣層。這一方面是由于當(dāng)聚合醇在其濁點(diǎn)溫度以上時(shí)，對(duì)泥餅具有一定的堵孔作用，可防止鉆井液固相顆粒和濾液的侵入；另一方面聚合醇能降低油水界面張力，減輕水鎖損害，因而能較明顯提高低滲巖樣的滲透率恢復(fù)值。（5）聚合醇毒性低，可生物降解，因而能滿足環(huán)保要求。（6）聚合醇的熒光度很低，有利于識(shí)別和發(fā)現(xiàn)油氣層。聚合醇鉆井液（1）能增強(qiáng)鉆井液的抗溫性，如JLX能將聚合物鉆66聚合醇鉆井液典型配方（1）3~3.5%膨潤(rùn)土漿+0.1~0.4%聚合物包被劑+0.5~1%改性淀粉（或NH4-HPAN）+2~5%JLX。（2）膨潤(rùn)土海水漿+0.25%低粘聚陰離子纖維素+0.2%高粘聚陰離子纖維素+0.2%80A-51+0.9%NH4-HPAN+3%JLX+2%WLD聚合醇鉆井液典型配方（1）3~3.5%膨潤(rùn)土漿+0.1~67甲酸鹽鉆井液（1）HCOONa和HCOOK飽和溶液的密度分別為1.34g/cm3

和1.60g/cm3，因而所配制的甲酸鹽鉆井液具有較寬的密度范圍。如需更高密度，還可使用甲酸銫（HCOOCs）鉆井液，其最高密度可達(dá)2.3g/cm3。由于不需另添加膨潤(rùn)土和固體加重材料，因此非常適于配制成無(wú)固相或低固相鉆井液與完井液。顯而易見，該類鉆井液與完井液不僅水力特性優(yōu)良，環(huán)空壓耗小，有利于提高機(jī)械鉆速，而且對(duì)儲(chǔ)層具有很好的保護(hù)作用。（2）甲酸鹽與常用的聚合物處理劑具有很好的配伍性，并能減緩多種粘度控制劑和降濾失劑在高溫高壓條件下的水解和氧化降解速度。因此，甲酸鹽鉆井液可抗高溫，并且性能穩(wěn)定。（3）甲酸鹽為強(qiáng)電解質(zhì)，因此甲酸鹽鉆井液對(duì)泥頁(yè)巖水化膨脹、分散有很強(qiáng)的抑制作用，與儲(chǔ)層巖石和流體的配伍性好，同時(shí)抗鹽、抗鈣、抗固相污染的能力也明顯優(yōu)于淡水鉆井液。（4）甲酸鹽水溶液對(duì)金屬的腐蝕性很弱，對(duì)鉆具和井下設(shè)備、材料基本不會(huì)造成損害，從而避免了過(guò)去使用NaCl、KCl、CaCl2、CaBr2和ZnBr2等鹵化物配制清潔鹽水鉆井液時(shí)帶來(lái)的腐蝕問(wèn)題。

（5）甲酸鹽的毒性極低，并可生物降解。甲酸鹽鉆井液（1）HCOONa和HCOOK飽和溶液的密度分別68甲酸鹽鉆井液配方濃度23.2%的HCOONa水溶液+0.15%XC+0.5%JS-3+5%超細(xì)CaCO3

甲酸鹽鉆井液配方濃度23.2%的HCOONa水溶694、廢泥漿處理技術(shù)

為滿足保護(hù)生態(tài)環(huán)境的需要，國(guó)外已投入大量人力、物力解決廢泥漿的排放問(wèn)題。目前在處理技術(shù)方面已取得一定進(jìn)展，但仍存在著處理工藝復(fù)雜、處理成本高等問(wèn)題，可望在今后幾年內(nèi)找到簡(jiǎn)便易行、且成本較低的處理方法。此外，鉆井液及其處理劑的毒性檢測(cè)技術(shù)和無(wú)毒、低毒處理劑的研制技術(shù)也將得到進(jìn)一步的發(fā)展。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)705、保護(hù)油氣層技術(shù)

今后幾年，預(yù)計(jì)保護(hù)油氣層技術(shù)的發(fā)展包括以下方面：（1）油氣層損害機(jī)理的快速診斷技術(shù)；（2）針對(duì)裂縫性油藏的鉆井液暫堵技術(shù)；（3）水平井、探井保護(hù)油氣層的鉆井液、完井液技術(shù)；（4）欠平衡壓力鉆井條件下的鉆井液、完井液技術(shù)等。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)71七、我國(guó)主要鉆井液類型

（一）無(wú)固相不分散聚合物鉆井液

基本組成：聚丙烯酰胺或多元乙烯基共聚物類絮凝劑、無(wú)機(jī)鹽等特點(diǎn)：絮凝劑可有效地絮凝鉆井過(guò)程所產(chǎn)生的巖屑。典型配方：（1）水+0.10.3%PHP+0.10.2%CaCl2或0.51%KCl（2）水+0.070.14%CPAM+0.10.3%TDC-15（低分子量有機(jī)陽(yáng)離子）+0.2%CaCl2（3）水+0.10.3%FA-367+0.10.2%CaCl2或0.51%KCl適用范圍：層理裂隙不發(fā)育、正?？紫秹毫εc弱地應(yīng)力、中等分散砂巖與泥巖互層；已下技術(shù)套管的低壓、井壁穩(wěn)定的儲(chǔ)層等。七、我國(guó)主要鉆井液類型

（一）無(wú)固相不分散聚合物鉆井液

基72

（二）低固相聚合物鉆井液

適用范圍：用于鉆進(jìn)層理裂隙不發(fā)育的易膨脹、強(qiáng)分散或不易膨脹、強(qiáng)分散、軟的砂巖與泥巖互層；已下技術(shù)套管的低壓儲(chǔ)層等。1、陰離子聚合物鉆井液基本組成：多元乙烯基共聚物類、水解聚丙烯腈、部分水解聚丙烯酰胺等特點(diǎn)：高分子量聚合物包被粘土或鉆屑，并提供鉆井液所需粘度、切力；中分子量和低分子量聚合物用于控制濾失量并控制粘度、切力。典型配方：膨潤(rùn)土漿+0.10.3%KPAM+0.40.5%NPAN

（二）低固相聚合物鉆井液

適用范圍：用于鉆進(jìn)層理裂隙不發(fā)73（2）陽(yáng)離子聚合物鉆井液基本組成：高分子量與低分子量陽(yáng)離子聚合物，以及淀粉等特點(diǎn)：陽(yáng)離子聚合物具有極強(qiáng)的穩(wěn)定頁(yè)巖的能力，即強(qiáng)吸附、強(qiáng)抑制性；配合使用淀粉類處理劑調(diào)整濾失造壁性。典型配方：膨潤(rùn)土漿+0.4%SP-2（陽(yáng)離子聚合物）+0.4%CSW-1（低分子量有機(jī)陽(yáng)離子）+1%改性淀粉鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)74（3）兩性離子聚合物鉆井液基本組成：高分子量和低分子量?jī)尚噪x子聚合物，有時(shí)配合加入陰離子聚合物特點(diǎn)：利用聚合物中的陽(yáng)離子基團(tuán)增強(qiáng)體系的抑制性，同時(shí)大量的陰離子、非離子基團(tuán)使體系保持穩(wěn)定。兩性離子聚合物與各種處理劑具有很好的相容性。典型配方：膨潤(rùn)土漿+0.10.3%FA-367+0.050.2%XY-27+13%磺化瀝青類產(chǎn)品鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)75（三）聚磺鉆井液基本組成：高分子量聚合物（包括陰、陽(yáng)、兩性離子聚合物）、中分子量聚合物降濾失劑、磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品和瀝青類產(chǎn)品等。特點(diǎn)：具有很強(qiáng)的抑制性、良好的造壁性、封堵能力、流變性和熱穩(wěn)定性，以及低的HTHP濾失量。典型配方：1）陰離子聚合物鉆井液+12%SMP-1+12%SMC（或24%SPNH等）+24%磺化瀝青類產(chǎn)品2）陽(yáng)離子聚合物鉆井液+24%SPNH+12%FT-13）兩性離子聚合物鉆井液+23%磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品+13%磺化瀝青類產(chǎn)品4）鉀胺基聚合物鉆井液+25%磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品+12%磺化瀝青類產(chǎn)品適用范圍：深井與超深井段；層理裂隙發(fā)育的泥頁(yè)巖、巖漿巖、砂巖、煤層等。（三）聚磺鉆井液76（四）氯化鉀聚磺鉆井液基本組成：KCl、聚合物、降粘劑、磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品、磺化瀝青類產(chǎn)品等特點(diǎn)：利用KCl中鉀離子和聚合物的協(xié)同作用，可有效抑制蒙皂石或伊蒙無(wú)序間層礦物水化膨脹，防止地層坍塌。典型配方：1）KCl聚磺鉆井液：膨潤(rùn)土漿+0.51%PAC-141+0.51%SK系列產(chǎn)品+37%KCl（或2%硅酸鉀，0.2%磷酸鉀，0.5%醋酸鉀）+13%SMP+12%PSC+35%磺化瀝青類產(chǎn)品+0.10.5%KOH2）KCl兩性離子聚磺鉆井液：膨潤(rùn)土漿+0.10.2%SK-2+0.51%SK-3+0.51%XY-27+5%SMP+1%SPNH+35%磺化瀝青類產(chǎn)品+10%KCl+KOH（調(diào)pH值）3）KCl陽(yáng)離子聚磺鉆井液：膨潤(rùn)土漿+0.3%PHP+0.3%CPA+0.5%HPAN+0.81.2%陽(yáng)離子聚合物+0.40.6%低粘CMC+0.8%FT-1+0.81.2%SLSP+0.40.6%Span-80+24%KCl+24%超細(xì)CaCO3適用范圍：蒙皂石或伊蒙無(wú)序間層礦物含量高的強(qiáng)水敏易坍塌地層。（四）氯化鉀聚磺鉆井液77（五）鉀石灰鉆井液基本組成：KOH（或K2CO3）、石灰、聚合物、SMP-1、磺化瀝青等特點(diǎn)：利用鉀、鈣離子抑制泥頁(yè)巖水化膨脹，使用磺化瀝青和磺化酚醛樹脂封堵層理裂縫。典型配方：膨潤(rùn)土漿+1%FCLS+0.8%石灰+1%K2CO3+0.1%MA-871+1.5%磺化瀝青+1.5%SMP-1+1%HUC+2%超細(xì)碳酸鈣+濃度20%的KOH（將pH值調(diào)至10.5）適用范圍：層理裂隙發(fā)育的中深井段泥頁(yè)巖層。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)78（六）石膏鉆井液基本組成：石膏、SMC、SMP、SMT、FCLS等特點(diǎn)：利用同離子效應(yīng)，通過(guò)加入石膏來(lái)抑制地層中石膏的溶解典型配方：膨潤(rùn)土漿+1.21.8%FCLS+0.30.4%CMC+1.22%CaSO4?2H2O+0.20.5%NaOH+重晶石至所需密度使用范圍：用于鉆進(jìn)大段石膏層鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)79（七）正電膠鉆井液基本組成：膨潤(rùn)土、混合金屬層狀氫氧化物（MMH）、降濾失劑、降粘劑特點(diǎn)：MMH能提供獨(dú)特的流變性能，并具有很強(qiáng)的抑制地層水化分散的能力；需配合使用不破壞MMH—粘土復(fù)合體結(jié)構(gòu)的降濾失劑控制濾失量。典型配方：膨潤(rùn)土漿+0.050.1%MMH+0.5%（低粘）CMC或改性淀粉+0.5%NPAN+0.5%潤(rùn)滑劑適用范圍：層理裂隙發(fā)育的地層，膠結(jié)差的礫石層等鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)80（八）鉀硅基鉆井液基本組成：KPAM、硅穩(wěn)定劑、硅稀釋劑、硅腐鉀、SMP、磺化瀝青類產(chǎn)品特點(diǎn)：利用硅穩(wěn)定泥頁(yè)巖，降低地層的水潤(rùn)濕性。表現(xiàn)出較強(qiáng)抑制性和熱穩(wěn)定性，并具有較強(qiáng)的容納固相的能力。典型配方：（1）膨潤(rùn)土漿+0.10.2%KPAM+11.5%硅穩(wěn)定劑GWJ+2%有機(jī)硅腐植酸鉀+13%SMP+15%磺化瀝青（2）聚磺鉆井液配方+0.52%硅酸鉀適用范圍：深層層理裂隙發(fā)育的地層。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)81（九）多元醇或聚醚類鉆井液基本組成：多元醇類或聚醚類處理劑、防塌劑、聚合物等特點(diǎn)：多元醇類或聚醚類處理劑的親水性受溫度影響較大。在一定溫度下，該劑從水相游離出來(lái)，成為類似于油相的物質(zhì)，使其在井壁上形成憎水性的膜，達(dá)到穩(wěn)定井壁、抑制鉆屑水化分散、降低鉆具扭矩的目的；且對(duì)環(huán)境無(wú)害。典型配方：膨潤(rùn)土海水漿+0.25%低粘聚陰離子纖維素+0.2%高粘聚陰離子纖維素+0.2%80A-51+0.9%NH4-HPAN+3%JLX+2%WLD適用范圍：層理裂隙發(fā)育的泥頁(yè)巖地層，特別適用于定向斜井，以及海洋等對(duì)環(huán)保要求高的地區(qū)。（九）多元醇或聚醚類鉆井液82（十）鹽水鉆井液基本組成：NaCl等無(wú)機(jī)鹽、抗鹽的降粘劑與降濾失劑、鹽抑制劑等特點(diǎn)：可有效抑制泥頁(yè)巖滲透水化，防止地層坍塌；能控制地層中的鹽對(duì)鉆井液性能的影響。典型配方：與飽和鹽水鉆井液基本相似，只是各種處理劑加量隨鉆井液中含鹽量的下降而減少。適用范圍：淺層或中深井段的厚度不大的純鹽膏層。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)83（十一）飽和鹽水鉆井液基本組成：NaCl等無(wú)機(jī)鹽、抗鹽的降粘劑與降濾失劑、磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品、磺化瀝青類產(chǎn)品、改性淀粉、鹽抑制劑等特點(diǎn)：可有效地抑制鹽的溶解和封堵層理裂隙，防止含鹽膏地層井徑擴(kuò)大與井壁坍塌所引起的各種井下復(fù)雜情況與事故，并可提高固井質(zhì)量。典型配方：1）膨潤(rùn)土漿+22.5%改性淀粉+11.5%CMC+鹽至飽和2）飽和鹽水聚磺鉆井液：膨潤(rùn)土漿+22.5%改性淀粉+22.5%磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品+0.20.4%KPAM（或CPA、MAN-101、SK等）+1.52%磺化瀝青類產(chǎn)品+1.52%SMC+0.30.4%鹽抑制劑+0.5%潤(rùn)滑劑+0.30.5%NaOH+鹽至飽和（有時(shí)根據(jù)需要，加入適量SMT、FCLS及改性石棉等3）飽和鹽水兩性離子聚磺鉆井液：膨潤(rùn)土漿（膨潤(rùn)土含量5060g/l）+0.10.2%JT-888+1%SDX+0.5%CMC+0.4%NaOH+鹽至飽和+重晶石至所需密度適用范圍：大段含鹽膏地層（十一）飽和鹽水鉆井液84（十二）油包水乳化鉆井液基本組成：柴油、有機(jī)土、乳化劑、輔乳化劑、氯化鈣、水等特點(diǎn)：能有效抑制泥頁(yè)巖水化膨脹與鹽膏的溶解，具有良好的潤(rùn)滑性和熱穩(wěn)定性。典型配方：750920l/m3

柴油（010號(hào)）+80250l/m3CaCl2水溶液（CaCl2濃度500g/l）+2035kg/m3

油酸+2040kg/m3環(huán)烷酸酰胺+2025kg/m3烷基苯磺酸鈣+2030kg/m3有機(jī)土+1550kg/m3CaO+重晶石適用范圍：高難度深井、超深井、水平井、大位移井，水基鉆井液難以對(duì)付的強(qiáng)水敏性泥頁(yè)巖地層、大段含鹽膏地層等。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)85

鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)

西南石油大學(xué)

石油工程學(xué)院

鉆井液技術(shù)86一、鉆井液技術(shù)的發(fā)展階段1、1914～1916年，清水作為旋轉(zhuǎn)鉆井的洗井介質(zhì)，即開始使用“泥漿”。2、從20～60年代，以分散型水基鉆井液為主要類型的階段 在這期間，經(jīng)歷了從細(xì)分散體系向粗分散體系的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也出現(xiàn)了早期使用的油基泥漿和氣體型鉆井流體。其中有代表性的技術(shù)措施包括：（1）1921～1922年，重晶石和氧化鐵粉開始用作加重材料；（2）1926年，開始使用膨潤(rùn)土作為懸浮劑；一、鉆井液技術(shù)的發(fā)展階段1、1914～1916年，清水作為旋87（3）1930年，研制出最早的泥漿處理劑—丹寧酸鈉；

（4）1931～1937年，研制出各種泥漿測(cè)量?jī)x器，提出了對(duì)泥漿性能控制的要求；

（5）1944～1945年，Na-CMC（鈉羧甲基纖維素）作為降濾失劑，開始應(yīng)用于鉆井液中；

（6）1955年，F(xiàn)CLS（鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽）作為稀釋劑，開始應(yīng)用于鉆井液中；

（7）從60年代開始，石灰鉆井液、石膏鉆井液和氯化鈣鉆井液等粗分散水基泥漿體系開始廣泛使用。

（3）1930年，研制出最早的泥漿處理劑—丹寧酸鈉；

（883、70-80年代，以聚合物不分散鉆井液為主要類型的階段

聚合物鉆井液是國(guó)內(nèi)外水基鉆井液發(fā)展最迅速的一類，它的出現(xiàn)標(biāo)志著鉆井液工藝技術(shù)進(jìn)入了科學(xué)發(fā)展階段。聚合物鉆井液大體上又分為以下幾種類型：

（1）部分水解聚丙烯酰胺體系；

（2）氯化鉀聚合物鉆井液體系；

（3）羥乙基纖維素體系；

（4）聚丙烯與聚乙二醇共聚物（COP/PPG）體系；

3、70-80年代，以聚合物不分散鉆井液為主要類型的89這一階段，油基鉆井液也有了進(jìn)一步的發(fā)展：

在50年代柴油為基油的油基鉆井液基礎(chǔ)上，

70年代—發(fā)展了低膠質(zhì)油包水乳化鉆井液，

80年代—低毒油包水乳化鉆井液。

在抗高溫深井鉆井液方面：

研制出以Resinex為代表的抗高溫處理劑，使深井鉆井液技術(shù)取得了很大進(jìn)展。

這一階段，油基鉆井液也有了進(jìn)一步的發(fā)展：

在509090年代以來(lái)，

（1）聚合物鉆井液進(jìn)一步發(fā)展

（2）MMH鉆井液

（3）合成基鉆井液

（4）聚合醇鉆井液

（5）甲酸鹽鉆井液

（6）硅酸鹽鉆井液90年代以來(lái)，

（1）聚合物鉆井液進(jìn)一步發(fā)展

（2）91二、我國(guó)鉆井液技術(shù)

發(fā)展概況

二、我國(guó)鉆井液技術(shù)

發(fā)展概況

9250-60年代分散鉆井液鈣處理鉆井液（以石灰、石膏及氯化鈣為絮凝劑）鹽水鉆井液50-60年代9370年代-80年代中期70年代初，低固相鐵鉻鹽混油（或鹽水）鉆井液褐煤氯化鈣鉆井液褐煤石膏鉆井液低固相飽和鹽水鉆井液高分子有機(jī)處理劑已廣泛應(yīng)用于鉆井液中。70年代-80年代中期70年代初，94

70年代末至80年代中期

我國(guó)鉆井液技術(shù)有了很大的發(fā)展。主要表現(xiàn)在：三磺（磺化丹寧或烤膠、磺化褐煤和磺化酚醛樹脂）鉆井液在全國(guó)推廣使用后，創(chuàng)下了鉆超井7175m的紀(jì)錄。低固相不分散聚合物鉆井液技術(shù)在我國(guó)得到全面推廣。開始時(shí)僅使用聚丙烯酰胺單一型聚合物絮凝劑，以后陸續(xù)研制成功不同基團(tuán)、不同分子量的聚合物處理劑，形成了多種聚合物鉆井液體系。聚合物鉆井液主要應(yīng)用于井深4000m以內(nèi)的井，在當(dāng)時(shí)曾有力地配合了高壓噴射鉆井，大大地提高了鉆井速度。由于聚合物處理劑具有良好的護(hù)壁作用，所研制的鉀基聚合物鉆井液在很大程度上解決了泥、頁(yè)巖地層的坍塌問(wèn)題。80年代初期，研制成功了油包水乳化加重鉆井液，并在華北、新疆和中原等油田得到成功應(yīng)用，有效地解決了鉆遇大段巖膏層和水敏性泥、頁(yè)巖地層時(shí)所遇到的各種問(wèn)題。鉆井液處理劑、原材料品種迅速增加，質(zhì)量不斷提高。1978年，我國(guó)鉆井液處理劑僅有40多種，1983年增至76種，1985年已達(dá)到16個(gè)門類，共129種。70年代末至80年代中期951986-1990年（“七五”期間）在新的起點(diǎn)上對(duì)聚合物鉆井液進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的研究，研制出兩性離子聚合物鉆井液和陽(yáng)離子聚合物鉆井液等新體系，并在全國(guó)許多油田推廣使用，取得良好效果。將聚合物處理劑的類型從陰離子擴(kuò)展到陽(yáng)離子、兩性離子，并對(duì)大、中、低分子量聚合物處理劑及其復(fù)配作用在抑制性、降濾失、降粘作用機(jī)理方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在此基礎(chǔ)上研制出以FA-367、XY-27和JT-888等處理劑組成的兩性離子聚合物鉆井液體系，和由陽(yáng)離子包被劑、降濾失劑、降粘劑、防塌劑等組成的全陽(yáng)離子聚合物鉆井液體系；鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)96為保護(hù)油氣層，提高鉆速，實(shí)現(xiàn)欠平衡壓力鉆井，發(fā)展了泡沫和充氣鉆井液技術(shù)。其中使用泡沫鉆成的油井的井深達(dá)到3232m。為了有效地解決井壁失穩(wěn)問(wèn)題，系統(tǒng)地研究了各類鉆井液及其處理劑與井壁穩(wěn)定性的關(guān)系，研制出了各種具有強(qiáng)抑制性的防塌鉆井液體系，并研制出可對(duì)付復(fù)雜鹽膏層的過(guò)飽和鹽水鉆井液和油包水乳化鉆井液等。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)97研制出應(yīng)用于深井、超深井的聚磺鉆井液體系。該體系兼有聚合物鉆井液和三磺鉆井液的優(yōu)點(diǎn)，既有很強(qiáng)的抑制性，又改善了高溫高壓條件下鉆井液的性能。并大大地減少了井下復(fù)雜情況的發(fā)生，提高了機(jī)械鉆速。研制出應(yīng)用于深井、超深井的聚磺鉆井液體系。該體系兼有聚合物鉆981991～1995年（“八五”期間）

我國(guó)鉆井液技術(shù)又上了一個(gè)新的臺(tái)階。主要體現(xiàn)在：聚合物鉆井液技術(shù)又有了新的進(jìn)步。其中兩性離子聚合物鉆井液技術(shù)更加成熟，據(jù)統(tǒng)計(jì)，該體系已在我國(guó)15個(gè)油田的數(shù)千口井上推廣使用，并成功研制出兩性離子聚合物加重鉆井液，最高密度可達(dá)2.03/cm3。陽(yáng)離子聚合物鉆井液技術(shù)亦更加配套、完善。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)99發(fā)展了混合金屬層狀氫氧化物（MMH）鉆井液（又稱為正電膠鉆井液）技術(shù)。這類鉆井液有其獨(dú)特的流變特性，還具有強(qiáng)抑制性、防漏、減少油氣層損害程度、有利于提高鉆速等性能，目前已在全國(guó)多個(gè)油田上千口井上推廣使用；發(fā)展了水平井鉆井液配套技術(shù)，成功地解決了鉆水平井時(shí)所遇到的攜巖、井壁穩(wěn)定、防漏堵漏、鉆井液潤(rùn)滑性和保護(hù)油氣層等技術(shù)難題，其成果在總體上達(dá)到90年代國(guó)際先進(jìn)水平。鉆井液處理劑繼續(xù)以較快速度發(fā)展，并逐步形成系列。1993年，我國(guó)鉆井液處理劑已有16個(gè)門類，共計(jì)246種。發(fā)展了混合金屬層狀氫氧化物（MMH）鉆井液（又稱為正電膠鉆井100三、國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)

對(duì)比分析三、國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)

對(duì)比分析101 與國(guó)外相比，雖然我國(guó)鉆井液技術(shù)起步相對(duì)較晚，但由于發(fā)展速度較快，特別是進(jìn)入80年代以來(lái)，隨著我國(guó)聚合物鉆井液技術(shù)、深井鉆井液技術(shù)和保護(hù)油氣層技術(shù)等的不斷發(fā)展，以及鉆井液處理劑不斷走向系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，使我國(guó)的鉆井液工藝技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距不斷地縮小?？梢哉J(rèn)為，目前我國(guó)的鉆井液工藝技術(shù)在總體上已經(jīng)基本上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。在某些技術(shù)領(lǐng)域，我們已處于領(lǐng)先或者已后來(lái)居上，但在有些領(lǐng)域，與國(guó)外相比還有一定差距。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)102已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的技術(shù)領(lǐng)域大致有以下方面：陽(yáng)離子聚合物鉆井液首先首先在國(guó)外研制出來(lái)，但目前我國(guó)對(duì)該類體系的研究和應(yīng)用已走在前面。兩性離子聚合物鉆井液首先由我國(guó)研制出來(lái)，并已得到廣泛應(yīng)用。該類鉆井液所使用的處理劑已經(jīng)系列化，在機(jī)理研究方面亦處于先進(jìn)水平。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)103混合金屬層狀氫氧化物（即正電膠）鉆井液是國(guó)外80年代研制的一種新型鉆井液，我國(guó)在該項(xiàng)技術(shù)的研究和應(yīng)用方面，基本上與國(guó)際先進(jìn)水平保持同步。這類鉆井液在我國(guó)已廣泛應(yīng)用于水平井鉆井作業(yè)中。特別是利用其獨(dú)特的流變特性，保證了我國(guó)第一口短半徑水平井的順利鉆成。自“七五”以來(lái)，我國(guó)在保護(hù)油氣層的鉆井液、完井液技術(shù)領(lǐng)域已有很大發(fā)展。目前在損害機(jī)理的評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)技術(shù)、油氣層損害室內(nèi)評(píng)價(jià)技術(shù)和暫堵技術(shù)等方面，均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。其中屏蔽暫堵技術(shù)為我國(guó)首次提出，形成了自己的技術(shù)特色?；旌辖饘賹訝顨溲趸铮凑娔z）鉆井液是國(guó)外80年代研制的一104在以下方面與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍存在著一定的差距：雖然鉆井液、完井液處理劑在品種上發(fā)展較快，但質(zhì)量方面問(wèn)題較多。完井液原材料和處理劑尚未形成系列配套，品種也不齊全。另外，抗溫、抗鹽處理劑及緩蝕劑等也尚需完善。性能良好的固控設(shè)備，從數(shù)量上、質(zhì)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足油田的需要。除砂器、除泥器效果仍然欠佳，離心機(jī)還沒(méi)推廣應(yīng)用，細(xì)目振動(dòng)篩還處于研究階段，固控設(shè)備與固控工藝技術(shù)的優(yōu)選仍停留在初級(jí)階段。這項(xiàng)工作直接影響鉆井速度和成本。在以下方面與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍存在著一定的差距：105基礎(chǔ)理論研究薄弱，研究部門的儀器設(shè)備與國(guó)際先進(jìn)水平相比差距較大，嚴(yán)重影響我國(guó)處理劑與鉆井液技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展與創(chuàng)新。深井、超深井鉆井液技術(shù)，復(fù)雜地層鉆井液技術(shù)，水平井、叢式井鉆井液和完井液技術(shù)，特別是短半徑、超短半徑鉆井液技術(shù)，小井眼鉆井液和完井液技術(shù)，都應(yīng)進(jìn)一步深入研究解決?；A(chǔ)理論研究薄弱，研究部門的儀器設(shè)備與國(guó)際先進(jìn)水平相比差距較106保護(hù)油氣層系統(tǒng)工程的研究亟待解決，從鉆開油層、測(cè)試、生產(chǎn)、增產(chǎn)措施以及提高采收率系統(tǒng)地整裝地保護(hù)儲(chǔ)層，以及預(yù)測(cè)、診斷、評(píng)價(jià)、預(yù)防及處理全套技術(shù)的研究。環(huán)境保護(hù)方面的研究工作尚處于起步階段，應(yīng)積極進(jìn)行無(wú)毒原材料處理劑和鉆井液、完井液的研究，加速解決廢棄鉆井液固液分離問(wèn)題，并發(fā)展固化等新技術(shù)。在鉆井液技術(shù)領(lǐng)域，開發(fā)的軟件還很少，建立實(shí)用的人工智能專家系統(tǒng)仍處于探索階段。保護(hù)油氣層系統(tǒng)工程的研究亟待解決，從鉆開油層、測(cè)試、生產(chǎn)、增107四、鉆井液工藝技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容深井高溫、高密度鉆井液技術(shù)；特殊工藝井鉆井液技術(shù)；防塌鉆井液技術(shù)；處理劑系列和鉆井液體系的發(fā)展與應(yīng)用；保護(hù)儲(chǔ)層的鉆井液、完井液技術(shù)；鉆井液潤(rùn)滑性及防卡、解卡技術(shù)；鉆井液防漏、堵漏技術(shù)；鉆井液流變性及其與攜巖的關(guān)系；鉆井液固控技術(shù)；廢棄鉆井液處理技術(shù)。四、鉆井液工藝技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容深井高溫、高密度鉆井液技術(shù)；108五、國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)

發(fā)展動(dòng)態(tài)五、國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)

發(fā)展動(dòng)態(tài)109（一）水基鉆井液1、聚合物鉆井液

國(guó)外傳統(tǒng)的聚合物鉆井液主要有部分水解聚丙烯酰胺（PHPA）鉆井液、XC生物聚合物鉆井液、羥乙基纖維素（HEC）鉆井液等。 近年來(lái)，國(guó)外發(fā)展較快的是M-I公司研制的陽(yáng)離子聚合物鉆井液體系，主要用作防塌鉆井液使用。該體系所使用的處理劑主要包括高分子陽(yáng)離子聚合物（MCAT）和低分子陽(yáng)離子聚合物（ACAT-A）。

俄羅斯也研制出多種聚合物處理劑，主要是各種類型的丙烯酸脂和甲基丙烯酸脂的聚合物。（一）水基鉆井液1、聚合物鉆井液1102、MMH鉆井液

混合金屬層狀氫氧化物（MMH）最初是DOW化學(xué)試劑公司產(chǎn)品。它屬于無(wú)機(jī)處理劑，從分子中Li、Mg、Al元素的氫氧化物結(jié)構(gòu)中取得正電荷，是一種很強(qiáng)的絮凝劑，可與易水化的粘土礦物發(fā)生作用，從而抑制其分散。其水溶液具有很高屈服值和較弱的凝膠強(qiáng)度，因而表現(xiàn)出“動(dòng)即流，靜即凝”的特性。國(guó)內(nèi)稱之為正電膠，因此MMH鉆井液被稱為正電膠鉆井液。用MMH處理低膨潤(rùn)土含量的水基泥漿可獲得較高的粘切、較低的塑性粘度和特優(yōu)的剪切稀釋特性。但其降濾失性能較差，必須配合使用非離子型的降濾失劑才能滿足鉆井要求。這類鉆井液主要用于解決復(fù)雜地層的攜巖與防塌問(wèn)題，同時(shí)它對(duì)油氣層的損害程度較小。2、MMH鉆井液1113、水基防塌鉆井液

國(guó)外學(xué)者對(duì)K+、NH4+和聚合物抑制頁(yè)巖水化的機(jī)理進(jìn)行了研究。進(jìn)入90年代以來(lái)，對(duì)井壁穩(wěn)定性的機(jī)理問(wèn)題開展了更深入的研究，指出井內(nèi)流體和井壁頁(yè)巖中水的總勢(shì)能大小決定了水的流向。若井眼內(nèi)水的總勢(shì)能大于頁(yè)巖中水的總勢(shì)能，則泥漿中的水就會(huì)向地層中的頁(yè)巖滲入，造成水化和井塌。并指出井壁失穩(wěn)過(guò)程可分為四個(gè)不同的階段，即原始頁(yè)巖狀態(tài)、頁(yè)巖膨脹、井壁坍塌以及頁(yè)巖在泥漿中分散。3、水基防塌鉆井液112常用防塌劑類型：（1）陰離子高分子聚合物類，主要指聚丙烯酰胺鹽類

品種有聚丙烯酰胺鉀鹽（K-HPAM)、聚丙烯酰胺鈣鹽（Ca-HPAM）和聚丙烯酰胺銨鹽(NH4-HPAM）。PAC-141和80A-51亦屬此類。該類防塌劑均以丙烯酰胺和丙烯酸鹽為基本原料共聚而成，其水解度多在30～60%之間，分子量一般在200～500萬(wàn)之間，均具有較強(qiáng)的“包被”作用，是防塌泥漿中的主處理劑。常用防塌劑類型：113（2）瀝青類產(chǎn)品主要品種為磺化瀝青（SAS）。該類產(chǎn)品主要從抑制水化和降濾失兩方面起防塌作用。特別是通過(guò)填堵頁(yè)巖的微裂縫，阻止水的侵入。（3）陽(yáng)離子聚合物為了增強(qiáng)聚合物處理劑的包被、抑制特性，將有機(jī)陽(yáng)離子基團(tuán)（如季胺鹽）引入聚合物分子鏈中而制成該類產(chǎn)品。其主要品種有聚胺甲基丙烯酰胺（CPAM，俗稱“大陽(yáng)離子聚合物”），其中陽(yáng)離子基團(tuán)所占比例（即陽(yáng)離子度）一般在30%以上。該處理劑在頁(yè)巖上有較強(qiáng)的吸附性能，與PHPA相比，抑制分散的能力大大增強(qiáng);此外還有小分子量的有機(jī)化合物 （俗稱“小陽(yáng)離子”）,如雙三甲基乙基氯化胺（NW-1）等，主要用作粘土穩(wěn)定劑，其抑制分散的能力與十倍加量的KCl大致相當(dāng)；（2）瀝青類產(chǎn)品114（4）聚合醇類 既是十分有效的頁(yè)巖抑制劑，又是潤(rùn)滑劑。生物毒性低，可滿足環(huán)保要求。例如：

Dow化學(xué)試劑公司研制生產(chǎn)的W-80是具有代表性的甘油基材料，其組成如下：10～13%甘油，16～23%二聚甘油，5～7%三聚甘油，4～6%四聚甘油，3～4%五聚甘油，少量高聚甘油，以及2～4%NaCl和22～28%水。這種甘油基在泥漿中的加量范圍為6～40%。由它配制的泥漿具有與油基泥漿相似的特性而又不存在環(huán)境污染問(wèn)題。通常稱之為“仿油基泥漿”，用于鉆易塌地層時(shí)可取得良好效果，尤其適于海洋鉆井。只是成本要高于水基泥漿。（4）聚合醇類115（5）無(wú)機(jī)防塌處理劑硅酸鹽類硅酸鈉、硅酸鉀等。試驗(yàn)表明（見丁銳博士論文，1999年）：硅酸鹽能有效阻止粘土水化分散，并能封堵巖石孔隙，具有固結(jié)井壁的作用。無(wú)機(jī)鹽類

KCl等。盡管目前普遍認(rèn)為有機(jī)聚合物防塌劑的效果高于無(wú)機(jī)鹽，但無(wú)機(jī)鹽的防塌作用仍不可忽視。金屬層狀氫氧化物（MMH）鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)116（二）油基鉆井液80年代以來(lái)，我國(guó)先后在華北、新疆、中原、大慶等油田使用過(guò)油基泥漿。但由于考慮其成本問(wèn)題，油基泥漿在我國(guó)應(yīng)用十分有限，但國(guó)外一直將使用油基泥漿當(dāng)作鉆深井、超深井、大斜度定向井、水平井和水敏性復(fù)雜地層的重要手段，同時(shí)也當(dāng)作保護(hù)油氣層的一個(gè)重要手段。

（二）油基鉆井液117

國(guó)外油基鉆井液技術(shù)的發(fā)展50-60年代全油鉆井液 以柴油為基油的油包水乳化鉆井液70年代活度平衡的油包水乳化鉆井液 低膠質(zhì)油包水乳化鉆井液80年代 以礦物油為基油的低毒油包水乳化 鉆井液 90年代以來(lái)，為了進(jìn)一步提高油基鉆井液的攜巖能力、提高機(jī)械鉆速及減輕對(duì)環(huán)境造成的損害，又推出了一些新的體系，使油基泥漿技術(shù)取得了新的進(jìn)展。 國(guó)外油基鉆井液技術(shù)的發(fā)展118（1）高油水比鐵礦粉加重油包水乳化鉆井液

近年來(lái)，Exxon公司在復(fù)雜深井中成功地使用了這種油基鉆井液，其特點(diǎn)是將油基鉆井液的含水量從15～30%降至8～10%，并選用氧化鐵粉加重以降低體系中固相的體積百分含量。其結(jié)果可使鉆井液中乳化水滴的濃度、固相含量和懸浮顆粒數(shù)目大大減少，從而可明顯降低塑性粘度和噴嘴處高剪速率下的流動(dòng)阻力，使機(jī)械鉆速得以提高。試驗(yàn)表明，選用氧化鐵粉加重可比用重晶石加重時(shí)的塑性粘度降低25～40%。（1）高油水比鐵礦粉加重油包水乳化鉆井液119（2）全油鉆井液 由于油包水乳化鉆井液存在著剪切稀釋性能較差、需備用大量乳化劑、易產(chǎn)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)和乳化堵塞對(duì)油氣層造成損害等問(wèn)題，近年來(lái)美國(guó)Intl泥漿公司研制出無(wú)水的全油鉆井液。該體系具有類似于水基聚合物鉆井液的流變性，有較高的動(dòng)塑比，剪切稀釋性好，因而提高了鉆速，減少了井漏，改善了井眼清洗狀況及懸浮性。配制全油鉆井液時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（a）基油應(yīng)選用芳香烴含量較低的柴油，最好是無(wú)毒礦物油；（b）需選用親油的有機(jī)聚合物或膠質(zhì)類處理劑作為降濾失劑；（c）使用有機(jī)土提高動(dòng)切力，必要時(shí)添加親油的反絮凝劑降低粘切。該公司已使用這類鉆井液鉆井60多口，密度調(diào)整范圍為0.83～2.04g/cm3,鉆進(jìn)深度已達(dá)6309m，井底最高溫度已達(dá)213C，井斜達(dá)到69

，尤其在大斜度定向井中應(yīng)用十分成功。（2）全油鉆井液120（3）研制出可減少油基鉆井液在鉆屑上滯留量的新型處理劑—CCS

使用油基鉆井液時(shí)，鉆屑上滯留的油量一般不得超過(guò)150g/kg，否則這些巖屑將不允許排放（尤其海洋鉆探作業(yè)時(shí)）。美國(guó)M-I泥漿公司近來(lái)研制出一種復(fù)合陽(yáng)離子表面活性劑，添加至油基鉆井液后不僅可有效地減少鉆屑表面所吸附的油量，同時(shí)還具有改善流變性和降濾失的作用。（3）研制出可減少油基鉆井液在鉆屑上滯留量的新型處理劑—CC121（4）高溫高密度油基鉆井液

中國(guó)海洋石油南海西部公司與石油大學(xué)等單位共同承擔(dān)的國(guó)家863項(xiàng)目。主要技術(shù)指標(biāo)： 密度>2.30g/cm3

抗溫220C以上

HTHP濾失量（200C）<10ml

HTHP濾失量（220C）<20ml

破乳電壓：7501500v （4）高溫高密度油基鉆井液中國(guó)海洋石油122（三）合成基鉆井液是以人工合成的有機(jī)化合物作為連續(xù)相，鹽水作為分散相，以及乳化劑、降濾失劑、流型改進(jìn)劑等組成的體系。與油基鉆井液相比較，其區(qū)別在于，將油基泥漿中的基油——柴油或礦物油替換成可生物降解又無(wú)毒性的改性植物油類。最初提出的要求是：（1）合成有機(jī)物的物理性質(zhì)應(yīng)與礦物油的物理性質(zhì)相似；（2）其毒性必須很低；（3）無(wú)論在好氧或厭氧的的條件下都是可以生物降解的。目前，在墨西哥灣和北海油田等地區(qū)，使用合成基鉆井液已非常普遍。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在世界范圍內(nèi)已有500多口井使用了合成基鉆井液。（三）合成基鉆井液是以人工合成的有機(jī)化合物作為連續(xù)123第一代合成基鉆井液酯類醚類聚-烯烴（PAO）類第二代合成基鉆井液線性-烯烴（LAO）類內(nèi)烯烴（IO）類線性烷烴（LP）類線性烷基苯類第一代合成基鉆井液1241、酯基鉆井液 酯類(Esters)最早用作鉆井液的基液（1990年3月，挪威）。它是植物脂肪酸與醇類反應(yīng)的生成物。生物降解的測(cè)試結(jié)果表明，在有氧的條件下，35天后有82.5%被細(xì)菌降解，而礦物油在同樣條件下只有3.5%被降解。由于酯基鉆井液毒性很低，允許將鉆屑直接排放到海里。

Statoil公司在北海Statfijord氣田使用該類鉆井液已成功鉆成10口定向井，井斜角>80的有6口，其中一口井水平位移達(dá)7290m，80以上井斜段為5470m。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)1252、醚基鉆井液

R-O-R’型有機(jī)物，可由醇類與酸反應(yīng)生成。醚類（Ethers）與酯類的物理性質(zhì)相似，抗溫可達(dá)240C。由于其分子結(jié)構(gòu)中沒(méi)有活潑的基團(tuán)，因而性能較穩(wěn)定，有較強(qiáng)的抗鹽、抗鈣能力。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)126（3）聚-烯烴鉆井液

（Polyalphaolefin,縮寫PAO）

聚-烯烴是由-烯烴聚合而成的。由于-烯烴在分子鏈的端部帶有雙鍵，經(jīng)聚合后雙鍵仍保留在生成物的分子中，因而易于降解。聚-烯烴的另一優(yōu)點(diǎn)是，它不隨溫度和pH值的變化而改變其特性。酯基鉆井液在堿性條件下則可能發(fā)生分解。因此，該類鉆井液比酯基鉆井液更能抗高溫和石灰污染。鉆井液技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)127聚合方式舉例：

生成二聚物、三聚物、四聚物等。C8H16

C16H32+C24H48+C32H64辛烯-116烯24烯

32烯

C10H20

C20H40+C3