水基鉆井液有機(jī)處理劑智能化研究進(jìn)展與應(yīng)用展望*

沈浩坤，孫金聲，呂開河，黃賢斌，劉敬平，王金堂，白英睿，金家峰

（中國(guó)石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東青島 266580）

水基鉆井液是以水為分散介質(zhì)，添加具有不同功能的處理劑配制而成的多相分散體系，在鉆井工程中發(fā)揮的重要作用被喻為鉆井的“血液”。相比油基鉆井液，水基鉆井液?jiǎn)尉杀据^低、原料廣泛且后期固廢處理壓力較小，被廣泛應(yīng)用于鉆井工程中［1-3］。由于常規(guī)油氣資源趨于枯竭，非常規(guī)油氣資源成為近十年來油氣資源可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。而非常規(guī)油氣資源由于具有開發(fā)難度大、鉆井投入高、生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)大的特點(diǎn)，對(duì)鉆井液性能提出了更高的要求。國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者針對(duì)遇到的鉆井工程問題和安全風(fēng)險(xiǎn)，研發(fā)出一系列高性能水基鉆井液，可以滿足大部分現(xiàn)場(chǎng)要求［4-10］。

但水基鉆井液技術(shù)存在配制過程繁瑣，鉆井液指向性不足，自適應(yīng)能力弱等［11-12］。針對(duì)上述問題，部分專家學(xué)者提出了鉆井液智能化的研究方向。當(dāng)前業(yè)內(nèi)對(duì)于鉆井液智能化的概念還未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。就目前來看，鉆井液智能化可以分為廣義智能化和狹義智能化。廣義智能化可以理解為，凡是涉及到鉆井液體系的智能化，包括鉆井液化學(xué)體系智能化、鉆井液體系控制系統(tǒng)智能化和鉆井液信息平臺(tái)智能化，均屬于鉆井液智能化的范疇。而狹義的鉆井液智能化僅指鉆井液化學(xué)體系智能化［13-16］。鉆井液化學(xué)體系智能化是指鉆井液體系能針對(duì)外界環(huán)境（溫度、壓力、電解質(zhì)強(qiáng)度、pH 值等）的刺激，自發(fā)做出響應(yīng)，維持鉆井液體系基本性能的穩(wěn)定，或使鉆井液性能調(diào)整到更加適應(yīng)外界環(huán)境的狀態(tài)。

鉆井液化學(xué)體系智能化的基礎(chǔ)是研發(fā)智能鉆井液處理劑。根據(jù)鉆井液化學(xué)體系智能化的概念，可以認(rèn)為智能鉆井液處理劑是一類能感知外部刺激、進(jìn)而自主判斷并實(shí)現(xiàn)某些特殊功能的新型智能材料。近年來，越來越多的研究人員將智能材料作為鉆井液處理劑應(yīng)用于鉆井液體系中，使其具有感知、識(shí)別、響應(yīng)、自診斷、自修復(fù)和自適應(yīng)等性能，成為油田化學(xué)領(lǐng)域目前乃至未來的重要發(fā)展方向之一［17-20］。本文從智能鉆井液處理劑的角度，總結(jié)了不同智能鉆井液處理劑在水基鉆井液中的作用機(jī)制、特點(diǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了智能鉆井液處理劑在水基鉆井液體系中的研發(fā)方向、方法及應(yīng)用前景。

1 智能鉆井液化學(xué)體系研究進(jìn)展

本文所述的鉆井液化學(xué)體系主要指鉆井液處理劑。作為鉆井液組成的重要部分，鉆井液處理劑是常用油田化學(xué)品之一，可使鉆井液保持穩(wěn)定，滿足鉆井過程中對(duì)鉆井液各方面性能的要求。因此，鉆井液化學(xué)體系智能化，也可以稱為鉆井液處理劑智能化。

1.1 智能鉆井液流型調(diào)節(jié)劑

流型調(diào)節(jié)劑作為鉆井液中改善鉆井液流變性、提高鉆井液懸浮能力和攜巖能力的處理劑，起到井眼清潔和安全鉆進(jìn)的作用。隨著大位移井、大斜度定向井、深水、超深水井、深層、超深層井的開發(fā)數(shù)量不斷增加，當(dāng)鉆遇復(fù)雜地層或地層溫度變化很大時(shí)，鉆井液存在流變性能惡化速度過快的問題。傳統(tǒng)鉆井液流型調(diào)節(jié)劑雖具有調(diào)節(jié)鉆井液黏度的能力，但仍無法完全滿足鉆井的需求［21-22］。為解決鉆井過程中出現(xiàn)的鉆井液流變不穩(wěn)定的問題，眾多學(xué)者提出了恒流變鉆井液技術(shù)。其中流型調(diào)節(jié)劑作為主要的處理劑，在恒流變鉆井液技術(shù)中發(fā)揮了重要作用［23-25］。目前，智能化鉆井液流型調(diào)節(jié)劑的制備思路主要是向人工合成聚合物類流型調(diào)節(jié)劑中引入溫敏或鹽敏型聚合物單體。利用溫敏或鹽敏型聚合物在不同溫度或礦化度條件下的自發(fā)行為調(diào)控鉆井液的流變性。

徐加放等［26］以N-乙烯基己內(nèi)酰胺（NVCL）作原料、偶氮二異丁腈（AIBN）作引發(fā)劑，通過自由基聚合法合成了一種對(duì)深水水基鉆井液低溫流變性具有智能調(diào)控作用的聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺（PVCL）。PVCL具有較強(qiáng)的抗溫、抗鹽能力，能使鉆井液的表觀黏度、塑性黏度、動(dòng)切力等流變參數(shù)在4～60 ℃內(nèi)的變化幅度降低50%。其對(duì)鉆井液流變智能調(diào)控的機(jī)理（圖1）可以歸納為：低溫條件下，小分子量PVCL 吸附在黏土顆粒表面，抑制高分子聚合物與黏土顆粒接觸形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鉆井液黏度較??；隨著溫度升高，PVCL從黏土顆粒表面解吸附，鉆井液體系中聚合物與黏土顆粒形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增多，鉆井液黏度升高。

圖1 溫敏聚合物智能流變調(diào)節(jié)劑作用機(jī)制［26］

劉均一等［27］采用聚季銨鹽與超支化聚苯并咪唑?yàn)樵线M(jìn)行聚合，再與表面活性劑、增效劑和消泡劑復(fù)配，得到一種溫敏聚合物類智能流型調(diào)節(jié)劑。該調(diào)節(jié)劑可使鉆井液流變參數(shù)在4～65 ℃范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，從而減少因鉆井液流變性在低溫和高溫條件下差異大而造成當(dāng)量循環(huán)密度值高、井漏和壓力控制難等技術(shù)問題的出現(xiàn)。

謝彬強(qiáng)等［28-29］以溫敏型烯基酰胺單體和烯基磺酸單體為原料、偶氮二異丁酸二甲酯作引發(fā)劑，通過自由基聚合反應(yīng)制備了一種溫敏聚合物類智能流型調(diào)節(jié)劑，并基于該處理劑配制了恒流變鉆井液。該溫敏流變調(diào)節(jié)劑在海水中具有高溫增黏和低溫降黏的特性，且抗溫性能突出，可使鉆井液流變參數(shù)在4～75 ℃范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，進(jìn)一步擴(kuò)大了智能流變調(diào)節(jié)劑的適用溫度范圍。

黃孟等［30］以丙烯酸、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸為原料，通過反相微乳液聚合法合成了一種具有核殼結(jié)構(gòu)的智能恒流變鉆井液流型調(diào)節(jié)劑。與上述其他流型調(diào)節(jié)劑的作用機(jī)制不同，該處理劑由于親水性外殼的存在，可以使鉆井液體系中損耗的親水基團(tuán)得到補(bǔ)充，從而保持鉆井液體系中親水基團(tuán)數(shù)目相對(duì)平衡，以提高鉆井液流變的穩(wěn)定性。

Sun 等［31］合成了一種鹽敏型兩性離子聚合物PAMN作為鹽水鉆井液智能流型調(diào)節(jié)劑。該調(diào)節(jié)劑對(duì)淡水基漿的增黏效果有限，但可使飽和鹽水基漿的表觀黏度和塑性黏度分別提高5.4 倍和9.3 倍。這是由于隨著電解質(zhì)離子強(qiáng)度的增加，PAMN 分子鏈從蜷縮結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺菇Y(jié)構(gòu)，導(dǎo)致分子鏈在鹽水中的回轉(zhuǎn)半徑增大，補(bǔ)償鉆井液在高礦化度環(huán)境下?lián)p失的黏度，實(shí)現(xiàn)鉆井液流變性能的穩(wěn)定。

1.2 智能鉆井液降濾失劑

鉆井液降濾失劑作為鉆井液中常用的化學(xué)處理劑之一，主要用來降低鉆井液的濾失量。隨著深井、超深井的數(shù)量與日俱增，井底的高溫環(huán)境使得降濾失劑性能惡化甚至失效，高壓環(huán)境又進(jìn)一步增加了鉆井液的濾失量，泥餅增厚，最終增加井壁失穩(wěn)和井下復(fù)雜發(fā)生的概率?，F(xiàn)有的部分降濾失劑雖然能滿足現(xiàn)場(chǎng)需要，在高溫條件下有效降低濾失，但當(dāng)被鹽鈣污染后，鉆井液的降濾失效果明顯變差，故需要與其他抗鹽降濾失劑復(fù)配使用，因此迫切需要研發(fā)抗高溫、抗鹽鈣的智能鉆井液降濾失劑［32-35］。

Shen等［36］以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉、二甲基二烯丙基氯化銨、苯乙烯和納米鋰皂石為原料，通過原位乳液聚合法合成了一種疏水締合聚合物基層狀硅酸鹽復(fù)合物。該復(fù)合物可以通過疏水締合作用自發(fā)形成多層復(fù)合豆莢狀結(jié)構(gòu)，提高泥餅的致密程度，從而降低鉆井液的濾失量。另外，向鉆井液體系中引入小分子電解質(zhì)或升高溫度會(huì)使溶劑極性增大，使疏水締合復(fù)合物的締合作用增強(qiáng)，提高聚合物網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度，使溶液黏度升高，從而補(bǔ)償鉆井液在高溫高礦化度環(huán)境下?lián)p失的黏度。

Chang等［37］合成了一種基于鹽響應(yīng)的兩性離子聚合物的改性二氧化硅NS-DAD 作為水基鉆井液降濾失劑。與非離子聚合物、陰離子聚合物和陽離子聚合物改性的二氧化硅相比，NS-DAD 表現(xiàn)出明顯的抗電解質(zhì)現(xiàn)象。這是由于溶液中的離子屏蔽了兩性離子聚合物分子鏈上的靜電相互作用，分子結(jié)構(gòu)由塌縮的球體變?yōu)槭嬲沟姆肿渔?，使得NS-DAD 能在高溫、高礦化度的條件下仍能保持良好的降濾失性能。

除使用鹽敏聚合物對(duì)納米無機(jī)材料進(jìn)行改性的方法外，其他學(xué)者還使用溫敏聚合物對(duì)碳基納米材料進(jìn)行改性作為智能降濾失劑。Amin 等［38］采用酸化處理和聚合物嵌入合成了一種改性碳納米管復(fù)合物作為鉆井液降濾失劑，探究了聚乙二醇改性碳納米管對(duì)鉆井液濾失性的影響。該復(fù)合物能有效降低泥餅的滲透率，與基漿相比降濾失性能提高了82%。其智能降濾失原理（圖2）為改性碳納米管穿插在黏土片層中，形成“加筋”結(jié)構(gòu)和“柔性釘”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而改善鉆井液的濾失性。

圖2 改性碳納米管降濾失劑作用機(jī)制［38］

Liu 等［39］通過對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行接枝改性，制備了一種基于PNIPAAm的熱響應(yīng)智能氧化石墨烯膜。當(dāng)復(fù)合膜所處環(huán)境溫度低于低臨界溶解溫度（LCST）時(shí)，PNIPAAm的親水性強(qiáng)，聚合物分子與水分子形成氫鍵，聚合物分子鏈伸展，氧化石墨烯片層之間的距離較大，對(duì)水的滲透阻力小；當(dāng)溫度高于LCST時(shí)，聚合物的親水性減弱，聚合物分子間形成氫鍵導(dǎo)致氧化石墨烯片層之間的距離減小，對(duì)水的滲透阻力明顯增大。

1.3 智能鉆井液頁巖抑制劑

頁巖抑制劑作為抑制頁巖黏土礦物水化膨脹分散的處理劑，用于保證井壁穩(wěn)定和巖屑完整。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)頁巖水化機(jī)理進(jìn)行了大量研究，根據(jù)水化機(jī)理提出了物理封堵和化學(xué)抑制的抑制頁巖水化分散方法，并研制了相應(yīng)的頁巖抑制劑［40-42］。大部分頁巖抑制劑只是從部分機(jī)理出發(fā)對(duì)抑制劑的抑制性能進(jìn)行優(yōu)化，抑制性能還有很大的提升空間。鉆井液頁巖抑制劑智能化是將物理封堵與化學(xué)抑制相結(jié)合，以進(jìn)一步提高頁巖抑制劑的抑制性能。

褚奇等［43］利用聚合醇類頁巖抑制劑的特點(diǎn)，即在高于濁點(diǎn)時(shí)，析出乳化顆粒起封堵作用，低于濁點(diǎn)時(shí)，通過競(jìng)爭(zhēng)吸附，在頁巖表面形成疏水層起抑制作用，采用聚合醇配制了一種新型聚合醇鉆井液。與傳統(tǒng)應(yīng)用抑制劑鉆井液相比，新型聚合醇鉆井液更有利于抑制頁巖水化膨脹分散，具有更好的應(yīng)用前景。

Dong等［44］用N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM）對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行插層改性，賦予了膨潤(rùn)土熱響應(yīng)性。通過對(duì)濾失后形成的濾餅的表面表征，發(fā)現(xiàn)濾餅在不同溫度下表現(xiàn)出智能親疏水轉(zhuǎn)變的行為和自恢復(fù)能力。與普通膨潤(rùn)土相比，智能膨潤(rùn)土濾餅包覆下的頁巖膨脹率由63.89%降至36.44%，有效降低了頁巖水化膨脹。類似地，Choi等［45］在多孔基底表面覆蓋一層熱響應(yīng)N-異丙基丙烯酰胺接枝聚合物（PNIPAM），使得基底表面的疏水性隨溫度的微小變化而急劇變化。當(dāng)溫度高于LCST，膜表面疏水性增強(qiáng)，對(duì)水的滲透阻力增大；當(dāng)溫度低于LCST，膜表面親水性增強(qiáng)，對(duì)水的滲透阻力減小。Park等［46］利用殼聚糖具有pH 響應(yīng)的特點(diǎn)，采用殼聚糖和四乙基原硅酸鹽為原料制備了一種具有pH響應(yīng)的智能復(fù)合膜。當(dāng)復(fù)合膜處于酸性環(huán)境中，對(duì)水的滲透阻力增大；當(dāng)處于中性或堿性環(huán)境中，對(duì)水的滲透阻力減小。這種對(duì)溫度、pH具有響應(yīng)作用的膜材料對(duì)智能鉆井液頁巖抑制劑的研發(fā)具有指導(dǎo)作用。

1.4 智能鉆井液潤(rùn)滑劑

鉆井液潤(rùn)滑劑作為降低鉆具與井壁間的摩擦、減小鉆進(jìn)阻力和起下鉆摩阻的處理劑，主要起減少鉆柱磨損和提高鉆進(jìn)效率的作用。由于水平井、大位移井等復(fù)雜井的數(shù)量不斷增加，鉆井液的潤(rùn)滑性能受到眾多學(xué)者的重視。傳統(tǒng)鉆井液用潤(rùn)滑劑通過改變鉆井液特性和流動(dòng)方式以達(dá)到潤(rùn)滑的目的。潤(rùn)滑劑與鉆具、井壁之間的作用弱，無法形成穩(wěn)定的潤(rùn)滑薄膜，導(dǎo)致潤(rùn)滑效果欠佳［47-49］。潤(rùn)滑劑智能化是通過結(jié)合流動(dòng)潤(rùn)滑與鍵合潤(rùn)滑，提高潤(rùn)滑劑與鉆具、井壁之間的作用力，建立“流動(dòng)-鍵合”協(xié)同增效的潤(rùn)滑技術(shù)。

史沛謙等［50］以不飽和脂肪酸為油性主體，引入雙吸附基親水基團(tuán)以增強(qiáng)潤(rùn)滑劑在摩擦界面的吸附強(qiáng)度，合成了一種雙吸附基水基鉆井液潤(rùn)滑劑SR-1。1.5%SR-1可使聚合物鉆井液的潤(rùn)滑系數(shù)降至0.0441；4% SR-1 可使聚磺鉆井液的潤(rùn)滑系數(shù)降至0.05以內(nèi)，潤(rùn)滑系數(shù)降低率為80.24%。SR-1與鉆井液的配伍性良好，抗鹽達(dá)20%，抗溫達(dá)220 ℃。

呂開河等［51］利用醇醚類化合物的“濁點(diǎn)效應(yīng)”，即在高于濁點(diǎn)溫度時(shí)形成一種類油液滴，黏附在井壁與鉆具表面，從而有效改善鉆井液體系的潤(rùn)滑性能，制備了一種聚醚多元醇潤(rùn)滑劑SYT-2。當(dāng)SYT-2 加量為1%時(shí)，鉆井液的潤(rùn)滑系數(shù)降低率為93%，且SYT-2 具有良好的抗鹽能力，抗溫能力達(dá)120 ℃。逯貴廣等［52］以聚醚胺與油酸酰胺為原料制備了雙油酰聚醚胺潤(rùn)滑劑NH-HPL。NH-HPL 分子中含有大量極性基團(tuán)，一方面保證了潤(rùn)滑劑良好的水分散性，另一方面能提高潤(rùn)滑劑在鉆具和井壁表面的吸附能力。在4%淡水基漿中加入1%NH-HPL，潤(rùn)滑系數(shù)降低率為92%。NH-HPL 耐溫達(dá)160 ℃，且具有不起泡、配伍性好的優(yōu)點(diǎn)。

蔣官澄等［53］通過對(duì)蚯蚓分泌物降低土壤表面摩擦系數(shù)原理的分析，提出了仿生表面改性的仿生降黏減阻技術(shù)，并以此為指導(dǎo)，研發(fā)了鍵和型潤(rùn)滑劑。該潤(rùn)滑劑中的活性成分與井眼內(nèi)的自由離子締合在鉆具、井壁表面產(chǎn)生平滑表面，從而有效降低摩阻，提高機(jī)械鉆速。在4%淡水基漿中加入1%潤(rùn)滑劑，150 ℃老化16 h 后的潤(rùn)滑系數(shù)降低率為90.4%。

1.5 智能鉆井液防漏堵漏材料

對(duì)于智能鉆井液的研究，國(guó)內(nèi)外研究人員更側(cè)重于防漏堵漏方向。傳統(tǒng)的防漏堵漏劑存在漏失孔道中駐留能力弱、封堵承壓能力弱、與地層漏失孔道尺寸匹配性差等不足。為此，研究學(xué)者研發(fā)出智能形狀記憶材料、智能凝膠材料、智能仿生材料來進(jìn)一步提高防漏堵漏性能［54］。

部分學(xué)者將形狀記憶合金引入水泥、凝膠等膠結(jié)材料，以記憶合金作骨架、膠結(jié)材料作填充物，利用記憶合金在不同溫度下的形變恢復(fù)實(shí)現(xiàn)對(duì)封堵能力的提高。部分堵漏材料的承壓能力超過30 MPa［55-56］。

Mansour 等［57-58］開展了基于熱固性形狀記憶聚合物的智能堵漏材料的研究，通過數(shù)值模擬和物理模擬相結(jié)合的方法，研究了形狀記憶聚合物堵漏顆粒動(dòng)態(tài)封堵裂縫的過程。暴丹等［59］用環(huán)氧聚合物單體與酸酐類交聯(lián)劑制備了一種熱響應(yīng)型形狀記憶智能堵漏劑，并開展了堵漏室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。該智能堵漏劑在激活前為片狀顆粒，便于由鉆井液攜帶至漏失地層裂縫。在地層溫度下激活后，封堵顆粒膨脹至塊狀顆粒，自適應(yīng)匹配裂縫寬度。該封堵劑封堵效率高，與其他橋接堵漏材料復(fù)配使用可成功封堵3～5 mm 不同開度的共存裂縫，封堵承壓能力大于11 MPa。

Johnson 等［60］和Quinn 等［61］以油溶性交聯(lián)劑和多糖聚合物為原料，通過反相乳液聚合法制備了一種剪切敏感型智能凝膠堵漏劑。該應(yīng)力敏感性凝膠已成功應(yīng)用30余井次，堵漏成功率可達(dá)75%。張紹營(yíng)等［62］針對(duì)陵水地區(qū)鉆井易漏失等問題，以瓜爾膠及其衍生物為主要合成原料，經(jīng)過多次改性得到一種可延遲增黏的強(qiáng)彈性凝膠作堵漏材料。該智能堵漏凝膠封堵作用突出，可提高區(qū)塊滲漏地層承壓15 MPa，裂縫性地層7 MPa，且在80 ℃破膠后自動(dòng)降黏，可有效對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行保護(hù)。

Zhou等［63］使用傳統(tǒng)交聯(lián)劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺共價(jià)交聯(lián)形成第一網(wǎng)絡(luò)，再通過鈰離子與水凝膠網(wǎng)絡(luò)中羧基之間的離子相互作用進(jìn)一步物理交聯(lián)，制備了具有自修復(fù)性能的聚（丙烯酸）/鈰離子雙網(wǎng)水凝膠。該凝膠斷裂后在壓力作用下可以重新愈合，且具有愈合效率高和機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn)。在地層壓力的刺激下可以實(shí)現(xiàn)凝膠顆粒間的愈合，使凝膠整體駐留在漏失地層，提高對(duì)漏失地層的封堵能力，有望作為自愈合封堵材料應(yīng)用于鉆井液中。

2 智能鉆井液體系展望

智能鉆井液體系作為油田化學(xué)新的發(fā)展方向，在研究過程中，一方面要繼續(xù)提高原有鉆井液體系的性能穩(wěn)定性，提高鉆井液體系在嚴(yán)苛環(huán)境下的耐候性；另一方面要考慮學(xué)科交叉，深入研究仿生學(xué)、智能材料、大數(shù)據(jù)等前沿研究領(lǐng)域，將新理論、新材料、新技術(shù)引入鉆井液體系，提高鉆井液體系的智能化程度。以現(xiàn)場(chǎng)需求作驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)科研成果落地入井。

2.1 智能鉆井液流型調(diào)節(jié)劑

智能鉆井液流型調(diào)節(jié)劑可設(shè)計(jì)為含有溫敏單體、鹽敏單體和非極性疏水基團(tuán)的聚合物或傳統(tǒng)流型調(diào)節(jié)劑的改性產(chǎn)物。通過引入不同類型的單體，令流型調(diào)節(jié)劑的分子鏈在不同溫度、不同礦化度下，由于疏水締合作用、電解質(zhì)屏蔽作用等物化作用使其分子構(gòu)象改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井液流變進(jìn)行智能調(diào)控的目的。

2.2 智能鉆井液降濾失劑

現(xiàn)有鉆井液降濾失劑主要利用增黏、吸附、捕集和物理堵塞等機(jī)理實(shí)現(xiàn)降濾失的目的，某些降濾失劑的降濾失效果優(yōu)異。但目前針對(duì)高溫、超高溫的抗高溫抗鹽鈣降濾失劑的降濾失性能仍有待提高。筆者認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)鉆井液降濾失劑智能化，應(yīng)該繼續(xù)優(yōu)化聚合物分子結(jié)構(gòu)，通過增強(qiáng)聚合物分子鏈的聚集態(tài)作用力來提高聚合物分子在嚴(yán)苛環(huán)境下的穩(wěn)定性，并引入納米材料和刺激-響應(yīng)材料，賦予聚合物智能特性。

2.3 智能鉆井液頁巖抑制劑

智能鉆井液抑制劑的研制應(yīng)該建立“抑制-封堵-固化”協(xié)同抑制的思想，使抑制劑兼具以下特點(diǎn)：具有小陽離子，通過離子交換實(shí)現(xiàn)抑制頁巖水化；具有明顯親疏水部分，通過親水基團(tuán)在頁巖表面的強(qiáng)吸附，使得疏水部分暴露在巖石外部形成致密的保護(hù)層，實(shí)現(xiàn)頁巖表面的疏水化；具有響應(yīng)相變的特性，通過對(duì)外界環(huán)境的調(diào)控，使抑制劑發(fā)生相變，起到物理封堵的作用；抑制劑應(yīng)能提高頁巖膠結(jié)強(qiáng)度；考慮到實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，還應(yīng)該具有抗高溫、抗鹽鈣、無毒環(huán)保的性能。

2.4 智能鉆井液潤(rùn)滑劑

根據(jù)摩擦學(xué)原理，鉆具與井壁接觸處的摩阻最大，鉆桿與環(huán)空鉆井液的摩擦較小。但目前改善鉆井潤(rùn)滑性的方法是將潤(rùn)滑劑直接或間接分散在鉆井液中，這就導(dǎo)致需要潤(rùn)滑的地方和不需要潤(rùn)滑的地方潤(rùn)滑劑的含量相似，潤(rùn)滑劑的有效潤(rùn)滑效率不高。智能鉆井液潤(rùn)滑劑應(yīng)該一方面能牢固地吸附在鉆具和井壁表面，形成穩(wěn)定的潤(rùn)滑膜；另一方面能靶向作用于井壁與鉆具摩擦處，實(shí)現(xiàn)智能靶向潤(rùn)滑。筆者認(rèn)為可以研制一種包裹極性潤(rùn)滑劑的親水性微膠囊，當(dāng)鉆具與井壁發(fā)生摩擦?xí)r，鉆井液中的微膠囊在外力作用下擠破，使內(nèi)部的潤(rùn)滑劑直接作用到摩擦區(qū)域，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)智能潤(rùn)滑。相關(guān)研究還處于起步階段。

2.5 智能鉆井液防漏堵漏材料

由于智能防漏堵漏材料的研究較多，針對(duì)不同的智能材料提出了不同的展望。智能形狀記憶材料應(yīng)注重分階段固化技術(shù)以提高堵漏材料的承壓強(qiáng)度；智能凝膠材料應(yīng)提高自愈合、自膠結(jié)等凝膠材料在高溫等苛刻條件下的適用能力；智能仿生材料應(yīng)注重將架橋封堵、自適應(yīng)封堵和智能仿生封堵結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)協(xié)同強(qiáng)化堵漏。

3 結(jié)束語

智能鉆井液處理劑能根據(jù)井筒環(huán)境變化自主調(diào)節(jié)鉆井液性能，可顯著提高鉆進(jìn)效率和鉆井質(zhì)量，降低人工干預(yù)，真正實(shí)現(xiàn)鉆井工藝全自動(dòng)。智能鉆井液領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，鉆井液智能化研究對(duì)未來油氣開發(fā)具有重要意義。但就目前而言，鉆井液處理劑智能化還處于初步研究階段，鉆井液體系智能化仍需要進(jìn)一步摸索。而且智能鉆井液技術(shù)作為應(yīng)用型、綜合性、多學(xué)科交叉領(lǐng)域，需要各學(xué)科學(xué)者的共同參與，為智能鉆井液技術(shù)提供新思想、新技術(shù)，提高鉆井液的智能化程度。