國內(nèi)鉆井液技術(shù)進展評述

王中華

（中石化中原石油工程有限公司，河南濮陽 457001）

近年來，為滿足深井、超深井、特殊工藝井鉆井及頁巖氣水平井鉆井的需要，國內(nèi)逐步研究形成了聚合醇鉆井液、抑制性胺基鉆井液、有機鹽鉆井液和甲基葡萄糖苷鉆井液等具有良好環(huán)保和抑制性能的鉆井液，以及超高溫、超高密度鉆井液。除此之外，泡沫鉆井液在低壓層、易漏失層鉆井中得到了應(yīng)用，其性能也不斷得到提高；隨著頁巖氣水平井的不斷增多，油基鉆井液技術(shù)有了長足進步；也針對油基鉆井液使用中存在的環(huán)保問題，開展了合成基鉆井液的研究與應(yīng)用，使鉆井液體系逐步完善，并形成了包括水基、油基和合成基的完整的鉆井液類型。但是，現(xiàn)有鉆井液在體系規(guī)范、性能控制、高溫穩(wěn)定性和處理劑質(zhì)量等方面都還存在一些問題，不同程度地影響了鉆井液的性能和應(yīng)用效果，從而也在一定程度上制約了油氣井鉆井效果和技術(shù)發(fā)展。為便于系統(tǒng)了解近年來國內(nèi)鉆井液技術(shù)的現(xiàn)狀，明確未來幾年需要重點開展的工作，并為國內(nèi)鉆井液的開發(fā)與應(yīng)用提出有價值的建議，筆者對國內(nèi)鉆井液技術(shù)進展進行了評述，結(jié)合現(xiàn)代鉆井工藝和環(huán)保等對鉆井液的要求，分析了國內(nèi)鉆井液存在的具體問題和鉆井液未來發(fā)展方向。

1 抑制性鉆井液

1.1 聚合醇鉆井液

聚合醇鉆井液作為高性能水基鉆井液，利用聚合醇的濁點效應(yīng)，通過優(yōu)化加量和選擇濁點，可以使鉆井液具有良好的抑制性、潤滑性和封堵性。例如，以多元醇為主處理劑與其他處理劑配伍組成的強抑制性多元醇海水鉆井液，在埕島油田進行了應(yīng)用，較好地解決了鉆井過程中的井眼失穩(wěn)、摩阻大、井眼凈化和油層保護效果差等問題，為聚合醇鉆井液的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[1]。勝利油田80余口井的應(yīng)用表明，由聚合醇、MMH及其他處理劑組成的聚合醇鉆井液，其抑制性與封堵能力強，能有效穩(wěn)定井壁，且潤滑性能好，鉆井液的表面張力、界面張力低，對油氣層損害程度低，易生物降解、毒性極低，對環(huán)境影響小[2]。

為了進一步改善聚合醇鉆井液的性能，通過引入Ca2+、有機鹽和硅酸鹽等，得到了鈣-醇鉆井液、有機鹽聚合醇鉆井液和硅酸鹽聚合醇鉆井液等一些強化型聚合醇鉆井液，這些鉆井液不僅保持了聚合醇鉆井液的基本特點，其熱穩(wěn)定性、封堵性能和抑制性還進一步提高，能有效解決鉆進強水敏性地層時的水化、弱水敏性地層時的垮塌掉塊，以及鉆屑水化引起的鉆井液流變性不穩(wěn)定等問題。

聚合醇鉆井液用于水平井鉆井，可以保持較好的流變性、懸浮穩(wěn)定性和潤滑性，且抑制能力較強，攜巖性能較好，能夠保證水平段施工順利[3]。近年來，頁巖氣水平井鉆井中也試驗應(yīng)用了該鉆井液，但與油基鉆井液相比，還存在諸如潤滑、井壁穩(wěn)定等難以克服的問題，故實際應(yīng)用較少。聚合醇鉆井液用于海洋深水鉆井，可在保證良好流變性、濾失性、潤滑性、抑制性和封堵性的情況下，有效防止天然氣水合物的生成，是有效的深水鉆井液之一。

1.2 強抑制胺基鉆井液

近年來，為滿足環(huán)保要求和降低鉆井液成本，國外一直在努力尋求能夠在強水敏或頁巖地層代替油基鉆井液的水基鉆井液，如：以胺基抑制劑為主劑的高性能水基鉆井液（強抑制胺基鉆井液），因其能滿足環(huán)保要求，且效果與油基鉆井液相當(dāng)而深受重視，并廣泛應(yīng)用。國內(nèi)也相繼開展了該類鉆井液的研究與應(yīng)用，并見到初步效果，如：由胺基抑制劑、氯化鉀與其他處理劑等組成的ULTRADRILL水基鉆井液，抑制性和潤滑性與油基鉆井液相當(dāng)，由于該鉆井液無毒，鉆屑可直接排入海中，完鉆后鉆井液可回收反復(fù)使用，大大降低了鉆井成本[4]。現(xiàn)場應(yīng)用表明，ULTRADRILL鉆井液性能穩(wěn)定，具有獨特的流變性能，濾失量低，濾餅堅韌、致密而光滑，鉆井過程中懸浮攜巖能力強，鉆速快，井壁穩(wěn)定。另外，在莫北油田莫116井區(qū)的應(yīng)用也表明，由NaCl、胺基抑制劑與其他處理劑組成的胺基鉆井液，可有效解決鉆井過程中常出現(xiàn)的井眼失穩(wěn)、膏質(zhì)泥巖造漿嚴重、鉆頭泥包、縮徑卡鉆、鉆速慢等技術(shù)難題[5]。

研究發(fā)現(xiàn)，將胺基抑制劑與鋁鹽封堵防塌劑復(fù)配能顯著阻緩孔隙壓力傳遞，可以達到更好的抑制和防塌效果。如，添加鋁鹽形成的聚胺高性能水基鉆井液，抑制性和清潔潤滑性突出，在勝利油田305區(qū)塊的應(yīng)用表明，該鉆井液可解決泥頁巖井眼失穩(wěn)問題[6]。由聚鋁鹽和胺基抑制劑與其他處理劑組成的聚鋁胺鹽防塌鉆井液，在吉林油田伊通、大安等區(qū)塊14口井的應(yīng)用表明，其抑性制和封堵能力強，能有效防止泥巖坍塌，解決了泥巖地層鉆井過程中因井壁坍塌掉塊和縮徑造成的起下鉆遇阻等問題[7]。

由胺基抑制劑、甲酸鉀與其他處理劑組成的聚胺有機鉀鹽鉆井液性能穩(wěn)定，抑制性和潤滑性好，抗污染能力強，且無毒，能夠滿足當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護要求，特別針對Umir地層的強水敏性泥巖以及LaLuna地層上部易剝落掉塊頁巖有著顯著效果，可保障井壁穩(wěn)定和井下安全[8]。強抑制胺基鉆井液用于深水鉆井，還可以有效抑制天然氣水合物的生成。

1.3 烷基糖苷鉆井液

國外甲基葡萄糖苷（MEG）鉆井液已經(jīng)成熟，該鉆井液具有良好的抑制性和潤滑性及突出的儲層和環(huán)境保護特性，能夠滿足海上油氣開發(fā)對儲層及環(huán)境保護等的特殊要求。因此，MEG鉆井液已在一些環(huán)境敏感地區(qū)用以替代油基鉆井液。

針對頁巖氣水平井鉆井的需要，為進一步提高鉆井液的抑制性，在MEG鉆井液的基礎(chǔ)上，開發(fā)應(yīng)用了改性烷基糖苷鉆井液，如：經(jīng)室內(nèi)評價表明，由陽離子烷基糖苷（CAPG）與其他處理劑或材料等組成的CAPG鉆井液，不僅抑制性、潤滑性等優(yōu)于MEG鉆井液，其環(huán)保性能也較好（半數(shù)效應(yīng)濃度EC50達到126 700 mg/L）?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，該鉆井液具有良好的抑制防塌和井壁穩(wěn)定效果，摩阻低，潤滑性好，有利于提高機械鉆速，固相含量低，有利于儲層保護，同時由于可生物降解，無毒無害，符合綠色鉆井液發(fā)展方向[9]。在CAPG鉆井液的基礎(chǔ)上，引入聚醚胺基烷基糖苷（NAPG），通過CAPG和NAPG復(fù)配形成的烷基糖苷衍生物鉆井液，在昭通頁巖氣示范區(qū)進行了應(yīng)用，結(jié)果表明：鉆進過程中鉆井液性能穩(wěn)定，井壁穩(wěn)定，起下鉆暢通，下套管作業(yè)一次成功，未出現(xiàn)井下復(fù)雜情況[10]?；谏鲜鲅芯啃纬傻慕突@井液也在現(xiàn)場應(yīng)用中見到了明顯效果，進一步完善后有望真正替代油基鉆井液。

1.4 有機鹽鉆井液

有機鹽鉆井液最初主要指甲酸鈉、甲酸鉀鉆井液，之后諸如甲酸銫、乙酸鉀、檸檬酸鉀、酒石酸鉀、乙酸銨、檸檬酸銨、酒石酸銨，有機酸的季銨鹽以及它們的混合物等也逐漸得到應(yīng)用。實踐證明，有機鹽鉆井液特別適用于高溫高壓鉆井、產(chǎn)層鉆井、小井眼鉆井、環(huán)境保護要求高的地區(qū)鉆井、易水化膨脹和易坍塌泥頁巖地層鉆井、巖鹽層和鹽膏層鉆井等。

作為最基本的有機鹽鉆井液，甲酸鹽鉆井液在生態(tài)保護、油層保護、抑制地層以及抗高溫抗污染方面都有明顯的優(yōu)勢。2000年以來，甲酸鹽鉆井液在大慶油田開發(fā)井鉆井中得到廣泛應(yīng)用，截至2005年底，已在600多口井進行了應(yīng)用，有效保護了油氣層，取得了很好的綜合效果[11]。除此之外，新疆、渤海、勝利、冀東和中原等油田也大量應(yīng)用了甲酸鹽鉆井液，均取得了明顯效果。甲酸鹽鉆井液已成為公認的綠色鉆井液。

由有機鹽、降濾失劑、增黏劑和包被劑等形成的無固相鉆井液，在克拉瑪依油田五三東井區(qū)57031井的應(yīng)用表明，其流變性好、抑制性強、造壁性能好，可提高機械鉆速、保護油氣層，且對鉆具無腐蝕、對環(huán)境無污染[12]。高密度有機鹽鉆井液在準(zhǔn)噶爾盆地北天山山前沖斷帶阜康斷裂帶T4031井三開井段的應(yīng)用表明，能夠保持較低的黏切，流變性好、抑制性強、潤滑性好，井眼穩(wěn)定，井徑規(guī)則，電測、下套管、固井等作業(yè)均一次完成[13]。有機鹽鉆井液在塔里木油田其他區(qū)塊也進行了應(yīng)用，整體效果良好，且有利于儲層保護和環(huán)境保護[14]。在南海西部HK29-1-2井的應(yīng)用表明，無固相有機鹽鉆井液具有較好的防水鎖效應(yīng)，濾液活度遠遠低于地層水，不容易侵入地層，抑制性好，可避免水敏現(xiàn)象的發(fā)生及固相對儲層的傷害，抗溫可達180 ℃，機械鉆速與鄰井相比大幅度提高[15]。

2 油基鉆井液

近年來，由于國內(nèi)頁巖氣資源的大力開發(fā)和復(fù)雜地層鉆井的增多，油基鉆井液有了快速發(fā)展。油基鉆井液包括全油基鉆井液和油包水乳化鉆井液。全油基鉆井液，如在普通油基鉆井液基礎(chǔ)上，加入常規(guī)乳化劑、有機土、潤濕劑和降濾失劑等形成的全柴油基鉆井液，在非常規(guī)水平井鉆井中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，性能穩(wěn)定，易于維護，且穩(wěn)定井壁能力強，潤滑防卡效果好，循環(huán)壓耗小，有利于提高機械鉆速。以柴油為基油、密度0.90～0.95 kg/L的低密度全油基鉆井液，通過強化封堵性，在塔中志留系低壓儲層鉆井中進行了應(yīng)用，表現(xiàn)出密度可控、鉆速快、穩(wěn)定性好、維護處理簡單等特點，分析認為，這是由于該鉆井液密度低，可最大限度地實現(xiàn)近平衡或微欠平衡鉆井，降低鉆井液對儲層的傷害[16]。由白油、有機土、激活劑、降濾失劑、CaO、CaCO3、增黏提切劑、潤濕劑和重晶石等組成的全白油基鉆井液，在遼河油田沈平1井進行了應(yīng)用，結(jié)果表明，該鉆井液具有良好的流變性、抑制性、封堵性、抗污染性、潤滑性及高溫穩(wěn)定性，能夠控制油頁巖水化膨脹，解決井眼失穩(wěn)問題[17]。由5號白油、有機土、激活劑、降濾失劑、CaO、潤濕劑、CaCO3、乳化劑、乳化封堵劑和重晶石組成的全白油基鉆井液，在蘇里格氣田蘇53-82-50H井泥巖段進行了應(yīng)用，平均井徑擴大率為6.01%，鉆進中未發(fā)生井眼失穩(wěn)現(xiàn)象，尤其是在2 200.00 m長的長裸眼水平段鉆進過程中，未出現(xiàn)井塌和掉塊問題[18]。

與全油基鉆井液相比，油包水乳化鉆井液應(yīng)用較多。如：針對頁巖氣水平井鉆井的需要，在0號柴油與20%CaCl2組成的基液中加入主乳化劑、輔乳化劑、潤濕劑、CaO、有機膨潤土、降濾失劑、提切劑、封堵劑和加重劑等組成的油包水乳化鉆井液，在彭水地區(qū)彭頁2HF井水平段鉆進中進行了應(yīng)用，創(chuàng)造了當(dāng)時國內(nèi)陸上頁巖氣水平井水平段和水平位移最長紀錄[19]。在彭頁2HF井應(yīng)用的基礎(chǔ)上，加入大分子乳化劑和提切劑等，進一步優(yōu)化其性能，然后在彭頁3HF井三開井段進行了應(yīng)用，鉆進期間鉆井液性能穩(wěn)定，表現(xiàn)出低黏高切的流變性，且封堵防塌能力強，無剝落、掉塊現(xiàn)象，循環(huán)過程中鉆井液消耗量小，井眼清潔、無巖屑床，摩阻、扭矩低[20]。在威遠地區(qū)威201-H3井定向、水平段應(yīng)用柴油基油包水乳化鉆井液，較好地解決了泥頁巖地層垮塌的問題[21]。目前，油基鉆井液已在200多口頁巖氣水平井進行了應(yīng)用，均取得了良好的效果。

由基油、有機膨潤土、氧化瀝青、磺化瀝青、質(zhì)量分數(shù)50%的CaCl2水溶液、氧化鈣、UZEMUL-P（HLB值約9.5）、UZEMUL-S（HLB值約3.0）等組成的抗高溫油包水鉆井液，在大慶油田葡深1井的應(yīng)用表明，其具有流變性優(yōu)、穩(wěn)定性好、濾失量低等特點，順利完成了井深5 500.00 m、井底溫度最高達220 ℃條件下的鉆探任務(wù)，并達到預(yù)期目的[22]。

近年來，為降低儲層污染，在頁巖氣水平井鉆井中應(yīng)用白油乳化鉆井液已相當(dāng)普遍。如：為防止頁巖水化、分散、垮塌及長水平段黏卡，河南油田泌頁HF1井三開水平段（長度達1 044.00 m）采用了由白油、質(zhì)量濃度為28.0 g/L的CaCl2水溶液、主乳化劑、輔乳化劑、潤濕劑、有機膨潤土、降濾失劑、CaO、提切劑、樹脂封堵劑、乳化封堵劑、納米封堵劑和加重劑等組成的白油基鉆井液，僅用時6.5 d就鉆完了該水平段[23]。

在傳統(tǒng)油基鉆井液的基礎(chǔ)上，用聚合物增黏提切劑代替有機膨潤土，通過優(yōu)選乳化劑、潤濕劑和油分散聚合物降濾失劑種類等，形成了一種柴油基無土相油包水乳化鉆井液，取得了良好的現(xiàn)場應(yīng)用效果[24]。與柴油相比，以白油為連續(xù)相的無土相油包水乳化鉆井液，在保持含土相油包水乳化鉆井液優(yōu)勢的同時，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性[25]。

關(guān)于可逆轉(zhuǎn)油包水乳化鉆井液，目前國內(nèi)在室內(nèi)研究的基礎(chǔ)上進行了應(yīng)用探索，但還未見到現(xiàn)場應(yīng)用的相關(guān)報道。

3 超高溫超高密度鉆井液

3.1 超高溫鉆井液

近年來，國內(nèi)井底溫度高于200 ℃的深井、超深井不斷增加，針對現(xiàn)場需要，在超高溫鉆井液方面開展了一些研究工作。通過室內(nèi)研究，先后形成了密度2.30 kg/L、鹽含量10%～30%、抗溫220 ℃的鹽水鉆井液[26]，抗溫230 ℃的飽和鹽水鉆井液[27]和抗溫270 ℃的淡水鉆井液等[28]。從現(xiàn)場應(yīng)用情況看：由PFL-L等處理劑形成的超高溫鉆井液，在徐聞X-3井三開長裸眼井段（溫度210 ℃）應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性，鉆井順利，滿足了安全高效鉆井需求[29]；一種無固相抗220 ℃超高溫鉆井液，在澀北1號氣田24井的應(yīng)用中井壁穩(wěn)定，施工安全，表明懸浮攜帶性能可以滿足井下攜巖要求[30]；基于研制的抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑和降黏劑，形成的抗溫245 ℃的超高溫水基鉆井液，在泌深1井（完鉆井深6 005.00 m，實測井底溫度241 ℃）的應(yīng)用表明，抗溫能力、抑制能力和懸浮攜巖能力強，摩阻系數(shù)小，整體效果非常好[31]；勝科1井井深超過7 000.00 m，井底溫度為235 ℃，壓力超過100 MPa，該井四開（井深4 155.00～7 026.00 m）鉆進使用了聚磺封堵防塌鉆井液、高密度聚磺非滲透鉆井液和超高溫鉆井液，應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，這3種鉆井液均具有良好的高溫穩(wěn)定性、潤滑性和剪切稀釋性，在高固相情況下仍具有良好的流變性、低高壓濾失量、抗鹽及高價離子污染能力，且配制和維護處理方便，鉆井液轉(zhuǎn)換順利[32]。

超高溫鉆井液用于干熱巖鉆井的相關(guān)報道引發(fā)關(guān)注。干熱巖主要是變質(zhì)巖或結(jié)晶巖類巖體，基本不涉及水敏性地層，因此干熱巖井鉆井液重點考慮其抗溫性能。在干熱巖鉆井時，除常規(guī)超高溫水基鉆井液外，還可采用泡沫鉆井液，如：中國石油長城鉆探公司曾采用高溫泡沫鉆井液在肯尼亞OLKARIA區(qū)塊鉆成一口地?zé)峋貙訙囟雀哌_350 ℃[33]。由HFL-A+5.0%特種油+0.5%～1.0%乳化劑+2.0%高溫穩(wěn)定劑HST-H+碳酸鈣（加重至密度為1.10 kg/L）組成的抗高溫鉆井液，在260 ℃高溫下老化后仍具有很好的流變性、穩(wěn)定性和抑制性，且濾失量低，因此適用于干熱巖鉆井[34]。

3.2 超高密度鉆井液

一般來說，密度高于2.40 kg/L的鉆井液稱為超高密度鉆井液，主要用于高壓和異常高壓地層鉆井。國內(nèi)鉆遇高壓或異常高壓地層的井主要集中在西部和西南部地區(qū)。與國外相比，國內(nèi)超高密度鉆井液應(yīng)用較多，如：塔里木油田迪那11井三開井段（井深4 185.00～5 042.00 m）使用密度2.41 kg/L的鉆井液鉆進高壓鹽層，順利鉆穿875.00 m厚的純石膏、鹽巖、泥膏巖和泥巖段；旺南1井鉆至井深4 025.00 m（進入二疊系陽新統(tǒng)2.00 m）時，發(fā)現(xiàn)壓力系數(shù)為2.67的超高壓氣水層，用密度為2.82 kg/L的超高密度鉆井液實施了壓井；官3井在鉆至井深3 871.50 m后將鉆井液密度調(diào)至2.80～2.85 kg/L，鉆至井深3 973.00 m時完鉆；官7井在鉆至井深3 049.19 m時鉆遇高壓鹽水氣層并發(fā)生井涌，將鉆井液密度提高至2.64 kg/L，但因井底壓力太高無法繼續(xù)施工，固井封井底500.00 m，提前完鉆；官深1井應(yīng)用密度2.87 kg/L的超高密度鉆井液（配方為1.0%膨潤土漿+3.0%SMS-19+2.0%SML-4+2.0%輔助降濾失劑+1.0%高溫穩(wěn)定劑+1.0%防塌劑+0.5%表面活性劑+0.5%pH值調(diào)節(jié)劑+重晶石），成功完成了超高壓地層的鉆井施工，使密度大于2.80 kg/L且重晶石加重的超高密度鉆井液實鉆成為現(xiàn)實，為超高密度鉆井液的研究與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，該井創(chuàng)鉆井液密度最高、超高密度鉆井液鉆進井段最長2項世界紀錄[35]。

此外，由膨潤土漿、抑制劑、主降濾失劑、輔助降濾失劑、潤滑劑、降黏劑（堿液）、表面活性劑、除硫劑、NaCl和重晶石等組成的超高密度飽和鹽水鉆井液，在土庫曼斯坦阿姆河右岸氣田30余口井進行了應(yīng)用，基本解決了厚鹽膏層鉆進中鹽膏層的蠕變和鉆井液的抗鹽、鈣污染及高壓鹽水侵問題，滿足了該區(qū)塊安全快速鉆井的要求[36]。

4 泡沫鉆井液

泡沫鉆井液屬于氣液混合鉆井流體，它具有以下優(yōu)點：可以降低儲層損害，有效保護油氣層，能夠?qū)崟r評價地層，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)層；顯著提高機械鉆速，延長鉆頭使用壽命；防止或減少井漏、卡鉆等。

國內(nèi)泡沫鉆井液，尤其是水基泡沫鉆井液已比較成熟。泡沫鉆井液包括可循環(huán)泡沫鉆井液和空氣（或氮氣）泡沫鉆井液，前者不需要特殊設(shè)備即可實施，而后者需要空氣壓縮機和專門的泡沫發(fā)生器等設(shè)備。近年來空氣泡沫鉆井液應(yīng)用較多。如：由基漿、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、調(diào)節(jié)劑、降濾失劑和增黏劑等組成的泡沫鉆井液，在常溫下靜止24 h或在120 ℃靜態(tài)老化20 h后，再攪拌后其性能仍能恢復(fù)，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。在河壩地區(qū)的應(yīng)用中平均機械鉆速為常規(guī)鉆井液鉆井的7.6倍，大大縮短了鉆井周期，降低了單井綜合鉆井成本[37]。窿14井是青西油田窟窿山構(gòu)造的一口重點工程探索井，該井應(yīng)用了泡沫鉆井液，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：其抑制性能好，攜巖能力強，無鉆屑沉積；機械鉆速高，該井空氣泡沫鉆井時的平均機械鉆速為4.16 m/h，是鄰井窿10井相同井段常規(guī)鉆井液鉆井的2.11倍[38]。

實踐表明，油基泡沫鉆井液密度低，在枯竭儲層、高滲透地層和微裂縫地層使用可以防漏，可以解決泥頁巖井眼失穩(wěn)問題，還可以有效抑制頁巖水化膨脹、地層造漿，防止儲層發(fā)生水敏性傷害。如：針對吐哈油田勝北區(qū)塊致密強水敏低壓油氣藏的地層特點，6口井在鉆進儲層井段時應(yīng)用了可循環(huán)油基泡沫鉆井液，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該鉆井液密度低且可調(diào)，性能易控制，施工工藝簡單，可以多次循環(huán)使用，能夠滿足攜巖要求，在鉆進油層期間，密度始終控制在設(shè)計范圍之內(nèi)，從而實現(xiàn)了近/欠平衡壓力鉆進，機械鉆速與采用常規(guī)鉆井液的鄰井相比提高了30.54%，鉆井綜合效益也得到了提高[39]。

針對開發(fā)枯竭地層需要而研制的微泡沫鉆井液，能減少鉆井液向滲透性地層或微裂縫性地層的侵入量，具有密度低、可循環(huán)使用、不影響鉆井泵上水及MWD等井下工具的使用、不添加空氣壓縮機等空氣注入設(shè)備、保護油氣層等特點。循環(huán)后性能很容易維護，同時具有最佳的井眼清潔和鉆屑懸浮效果。在吐哈油田馬703井的應(yīng)用表明，微泡沫鉆井液抗溫、抗污染能力強，密度低且范圍可調(diào)、穩(wěn)定性好，能夠有效防止漏失，保護油氣層，提高機械鉆速，實現(xiàn)近平衡鉆井[40]；在勝利油田鄭7-平2井三開井段的應(yīng)用表明，微泡沫鉆井液現(xiàn)場配制簡單，易于維護，能夠滿足油層保護、巖屑錄井、井眼軌跡控制及保障井下安全的需要[41]；在吉林油田乾安易漏井區(qū)進行近平衡鉆井時也發(fā)現(xiàn)，微泡沫鉆井液能夠滿足鉆井要求，保障井下安全，提高鉆井速度[42]；乍得潛山地層微裂縫發(fā)育豐富，地層壓力系數(shù)在1.0以下，采用常規(guī)鉆井液常常發(fā)生惡性漏失，而Baobab C1-13井在裂縫發(fā)育的潛山油層采用微泡鉆井液鉆進，不僅鉆井液性能穩(wěn)定，還具有較好的攜巖和儲層保護性能，利于井下工具信號傳輸，解決了鉆井過程中潛山地層惡性漏失的問題[43]。

5 合成基鉆井液

合成基鉆井液在國內(nèi)應(yīng)用較少，但該類鉆井液熱穩(wěn)定性好，可用于超高溫鉆井。其中，恒流變合成基鉆井液可以用于深水鉆井。

以線性α-烯烴為基液的合成基鉆井液，屬于第二代合成基鉆井液。實踐證明，由線性α-烯烴、質(zhì)量分數(shù)為10%的CaCl2水溶液與多種處理劑組成的線性α-烯烴合成基鉆井液，具有鉆速快、井下復(fù)雜情況少的特點，可以有效縮短鉆井周期，提高鉆井效率。如：鶯瓊盆地YC21-1-4井井深5 250.00 m，井底溫度200 ℃，該井4 960.00～5 250.00 m井段鉆進中應(yīng)用了以線性α-烯烴為基油、鐵礦粉為加重劑的ULTIDRILL合成基鉆井液，應(yīng)用表明，該鉆井液具有良好的抑制性和井壁穩(wěn)定性，抗高溫能力強、濾失量低[44]。

以氣制油為基液的氣制油合成基鉆井液近年來也有應(yīng)用。2005年，中國海油在渤中25-1油田開始使用氣制油鉆井液，并成功鉆完3口井的φ 215.9 mm井段，平均機械鉆速22.8 m/h，比鄰井采用常規(guī)鉆井液的相同井段提高了30%，且當(dāng)量循環(huán)密度較低。氣制油鉆井液對儲層巖心污染小，形成的濾餅容易清除，儲層保護效果好，巖心滲透率恢復(fù)率大于90%，投產(chǎn)后產(chǎn)量高。對比發(fā)現(xiàn)，密度為1.54 kg/L的油基鉆井液和氣制油合成基鉆井液的當(dāng)量循環(huán)密度分別為1.638～1.667 kg/L和1.630～1.637 kg/L，氣制油合成基鉆井液的當(dāng)量循環(huán)密度較低[45]。另外，由氣制油、鈣皂型表面活性劑、質(zhì)量分數(shù)為20%的CaCl2水溶液和其他處理劑等形成的氣制油合成基鉆井液，在勝利油田超稠油井鄭41-平2井、曲8-側(cè)斜11井的強水敏性地層進行了應(yīng)用，結(jié)果表明，該鉆井液性能穩(wěn)定，潤滑性和抑制性好，同時具有良好的儲層和環(huán)境保護性能[46]。

酯基鉆井液一般在140 ℃以內(nèi)能夠保持良好的高溫流變性和高溫高壓濾失性，潤滑性能好，抑制性和抗污染能力強，同時還具有良好的儲層保護和環(huán)保性能。如：由生物柴油（油酸甲酯）、有機膨潤土、SP-80、有機褐煤、油酸、油溶性樹脂、質(zhì)量分數(shù)20%的CaCl2溶液等組成的酯基鉆井液，在勝利油田渤頁平1-2井進行了應(yīng)用，結(jié)果表明，該鉆井液性能穩(wěn)定，在高密度情況下流變性能良好，鉆井過程中起下鉆通暢，完井管柱下入順利[47]。

6 鉆井液技術(shù)發(fā)展建議

通過以上評述可知，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國鉆井液技術(shù)已基本滿足各種復(fù)雜條件下現(xiàn)代鉆井的需要，但與發(fā)達國家相比，許多方面都有差距，主要體現(xiàn)在：體系的規(guī)范、處理劑質(zhì)量、儲層保護和環(huán)保性能等方面，均存在一定差距；井內(nèi)高溫條件下長期靜置能保持良好懸浮穩(wěn)定性的鉆井液、海洋深水恒流變鉆井液、適用于環(huán)境敏感地區(qū)的綠色鉆井液，以及用來解決頁巖氣水平井井壁穩(wěn)定的水基鉆井液，仍然不太成熟；在優(yōu)化鉆井液中固相及顆粒分布，通過有效控制固相而改善鉆井液的潤滑性、流變性、濾失性、封堵及防塌、防漏能力，減少處理劑的消耗量，降低鉆井液維護處理次數(shù)、減少處理費用等方面，也存在許多不足。

結(jié)合現(xiàn)場實踐可以看出，今后鉆井液的發(fā)展方向是圍繞安全、快速、環(huán)保鉆井的目標(biāo)要求，重點解決以下問題：如何保持深井超深井鉆井液在井底靜止?fàn)顟B(tài)下的長期穩(wěn)定性；如何保持低黏土相鉆井液高溫下的懸浮穩(wěn)定性；如何有效降低鉆井液循環(huán)壓耗（小井眼更突出）；如何解決強水敏性地層，特別是頁巖氣水平井水基鉆井液條件下的井壁穩(wěn)定問題。為此，我國鉆井液的發(fā)展需要重點開展以下工作：

1）完善高性能水基鉆井液，強化鉆井液的抑制和封堵能力，尤其是發(fā)展與油基鉆井液性能相近的近油基鉆井液，以盡可能減少在頁巖氣水平井鉆井中使用油基鉆井液，減輕環(huán)保壓力。完善適用于井底溫度高于200 ℃的具有長期老化懸浮穩(wěn)定性的高溫高密度鉆井液。

2）發(fā)展無芳烴油基或植物油基鉆井液，合成基和可逆乳化鉆井液，特別是生物質(zhì)合成基鉆井液。為滿足保護生態(tài)環(huán)境的需要，圍繞綠色環(huán)保目標(biāo)，開發(fā)綜合性好的水基環(huán)保鉆井液。

3）減少組成鉆井液的處理劑品種和用量，減少由于鉆井液液相黏度增加而帶來的循環(huán)壓耗升高、剪切稀釋能力變差和鉆具泥包等現(xiàn)象。提高對鉆井液中低密度固相控制的認識，通過控制低密度固相、減少抑制劑或其他處理劑在鉆井液中固相顆粒表面的吸附與消耗，提高鉆井液的井壁穩(wěn)定能力。

4）科學(xué)選擇和合理使用鉆井液。要認識到，對于一些特殊地層，水基鉆井液永遠無法替代油基鉆井液，在不適用于水基鉆井液的情況下，要毫不猶豫地選用油基鉆井液或合成基鉆井液。在鉆井液選擇方面，結(jié)合巖性分析、地層穩(wěn)定性分析，重點考慮如何確定坍塌周期、延長坍塌周期，以便在坍塌周期內(nèi)完成鉆井作業(yè)。