钻井液技术发展态势

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1、钻井液技术发展态势简论石油大学钻井学科组执笔人：鄢捷年一九九八年十月10钻井液技术发展态势一、钻井液技术的重要性与发展阶段钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分，它在确保安全、优质、快速钻井中起着关键性的作用。钻井液在钻井过程中最基本的功用可概括为以下方面∶1、保证安全、优质、快速钻进(1)清除井下岩削并携带至地面；(2)对地层施以足够的反压力，防止地层流体进入井内;(3)保持井眼稳定；(4)冷却与润滑钻具、钻头；(5)传递水功率2、保护油气层，取全取准各种资料（1）对油气层不发生损害作用（2）有利于地层测试，不影响地层评价；（3）对钻井人员及环境不发生伤害和污染；（4）对

2、井下工具及地面装备不腐蚀或减轻腐蚀；一般情况下，钻井液成本只占钻井总成本的7～10%，然而先进的钻井液技术往往可以成倍地节约钻时，从而大幅度地降低钻井成本，带来十分可观的经济效益。国外钻井液技术的发展大致经历了以下几个阶段：1、1914～1916年，清水作为旋转钻井的洗井介质，即开始使用“泥浆”。2、从20～60年代，以分散型水基钻井液为主要类型的阶段在这期间，经历了从细分散体系向粗分散体系的转变，同时也出现了早期使用的油基泥浆和气体型钻井流体。其中有代表性的技术措施包括：（1）1921～1922年，重晶石和氧化铁粉开始用作加重材料；（2）1926年，开始使用膨润土作为悬浮剂；

3、（3）1930年，研制出最早的泥浆处理剂--丹宁酸钠；（4）1931～1937年，研制出各种泥浆测量仪器，提出了对泥浆性能控制的要求；（5）1944～1945年，Na-CMC（钠羧甲基纤维素）作为降滤失剂，开始应用于钻井液中；（6）1955年，FCLS（铁铬木质素磺酸盐）作为稀释剂，开始应用于钻井液中；（7）从60年代开始，石灰钻井液、石膏钻井液和氯化钙钻井液等粗分散水基泥浆体系开始广泛使用。3、70年代以后，以聚合物不分散钻井液为主要类型的阶段聚合物钻井液是国外水基钻井液发展最迅速的一类，它的出现标志着钻井液工艺技术进入了科学的发展阶段。聚合物钻井液大体上又分为以下几种类型：

4、（1）部分水解聚丙烯酰胺体系；（2）氯化钾聚合物钻井液体系；10（3）羟乙基纤维素体系；（4）醋酸钾水解聚丙烯酰胺体系；（5）磷酸钾盐非离子型聚合物体系；（6）聚丙烯与聚乙二醇共聚物（COP/PPG）体系；（7）阳离子聚合物体系。此外，在这一阶段，油基钻井液体系也有了进一步的发展。在50年代以柴油为连续界质的油基钻井液基础上，70年代又发展了低胶质油包水乳化钻井液，80年代在海洋钻探中又发展了以低毒矿物油为连续介质的低毒油包水乳化钻井液。在抗高温深井钻井液方面，研制出以Resinex为代表的抗高温降滤失剂，使深井钻井液技术取得了很大进展。90年代以来，随着阳离子聚合物钻井液和正

5、电胶钻井液的广泛应用，以及其它各种新型钻井液的出现，钻井液技术有可能进入了一个新的发展阶段。二、技术的关键内容及现状当前钻井液工艺技术的关键内容大致包括以下方面：1、深井高温、高密度钻井液；2、稳定井壁的钻井液；3、处理剂系列和钻井液体系的发展与应用；4、保护储层的钻井液、完井液；5、钻井液润滑性及防卡、解卡技术；6、钻井液防漏、堵漏技术；7、钻井液流变性及其与携岩的关系；8、钻井液固控技术；9、废弃钻井液处理技术。目前，国外对以上方面的研究都十分重视，尤其在井眼稳定性、保护储层的钻井液、完井液的研究，以及处理剂和体系的发展与应用等方面更为突出。在井眼稳定性方面，重点开展岩石力

6、学和泥浆化学的耦合研究。在保护油气层方面，注重对损害机理的预测、诊断技术和钻井液、完井液暂堵技术的研究，注重研制储层相配伍的钻井液、完井液体系。在处理剂和体系的发展与应用方面，目前十分重视新型钻井液体系（如MMH泥浆、阳离子聚合物泥浆等）的研制和应用。三、对我国钻井液技术发展情况的简要回顾我国钻井液工艺技术的发展规律与国际上该项技术的发展规律基本相似。最初我国主要使用以钠基为基础的细分散钻井液，在井浅、地层较简单情况下，这类体系有其优越性，例如可以就地材，成本低，密度可在较大范围内调整等。但钻遇复杂地层，如大段泥页岩层、厚岩盐层、石膏层及其它可溶性盐类地层时，这类钻井液抗污染能

7、力差，很难维持比较稳定的性能，于是发展了以石灰、石膏及氯化钙为絮凝剂的钙处理钻井液及盐水钻井液。由于以上钻井液具有抗盐、钙侵及盐钙侵、流动性好和性能较稳定等优点，自50年代后期起在我国得到了广泛应用。1070年代初，我国成功地发展了低固相铁铬盐混油（或盐水）钻井液、褐煤氯化钙钻井液、褐煤石膏钻井液以及低固相弱酸性饱和盐水钻井液等，并且高分子有机处理剂已广泛应用于钻井液中。从70年代末至80年代中期，我国钻井液技术有了很大的发展。主要表现在：（1）适于钻深井、超深井的三磺（磺化丹宁或烤胶、磺化