钻井液介绍课件

钻井液完井液新技术

胜利职业学院刘日华1钻井液完井液新技术胜利职业学院刘日华1一、国外钻井液技术发展动态二、我国钻井液技术的发展

三、气体型钻井完井流体四、需要进一步发展的新技术主要内容2一、国外钻井液技术发展动态主要内容2一、国外钻井液技术发展动态1.阴离子型聚合物水基钻井液的研制2.阳离子型聚合物水基钻井液的研制3.合成基油包水钻井液4.乙二醇类水基钻井液(glycol)5.甲基葡萄糖甙水基钻井液6.甲酸盐类水基钻井液7.微泡气体钻井液3一、国外钻井液技术发展动态1.阴离子型聚合物水基钻井液的研

8.防漏技术与封堵技术的发展

在原堵漏物料的基础上又提出了防漏物料。另外在降低失水量材料的研制方面，打破了过去“吸附”为基础的理论，而提出以“封堵”为基础的理论。例如己应用的超细碳酸钙，单封等均具有降失水和堵漏作用。近期国外文献中又提出了用聚合物使之在固定的级配细颗粒下，制成具有可溶、部分溶、不溶三种状态同时存在的产品，具有很好的防漏作用，另外还开发了一些如膨胀性填料等新产品。据称这类产品不仅可起到防漏的效果，而且还可增强井壁强度，使破裂压力提高。既有很好的防漏作用又有很好的润滑性。48.防漏技术与封堵技术的发展49."自控"技术发展方面

国外特别针对海上作业者，研制成功一种"综合自控泥浆系统"(Intergratedautomationforamudsystem)，据称该装置己在海上平台进行了l000口井的试验，其中有150口井是油基泥浆的井，效果良好，大大提高了海上作业的安全性并降低了成本，其实用性和可靠性己得到海上作业者的认可。据称目前除准备在新造的钻井平台上安装外，还计划在现用平台上安装此设备。59."自控"技术发展方面5

这一自控系统包括有:固控设备自控监视器、泥浆处理剂自动加料器、主要泥浆指标连续监视器三项主要部位并由中心监视和综合控制系统进行调正监控操作。其功能是:自动控制各类固控设备的开启运转，自动分析固相含量的组分;自动添加泥浆处理剂，自动控制加药速度(如在一个循环周内加入定量的药品，加重剂)，并能自动连续测量显示主要泥浆性能的指标;可随时提供压井泥浆，节省了为压井而准备的储罐及泥浆。可谓集所有泥浆作业于一身，对于海上高温高压钻井地区多了一个有利的助手。6这一自控系统包括有:固控设备自控监视器、泥浆

10.测试仪器方面为了量测泥浆在高温高压条件下的流变性能，国外研制了不少各类流变仪、稠度仪等。如Haake(哈克公司)D1000/300高温高压流变仪(剪切速率0-1200秒-1)动态高温高压试验仪(可测动滤失和流变性、最高温度644K，工作压力140MPa)环路流变仪(可测室温及260K；压力6000磅/英寸，2.50-5000秒-1剪切速率)等。其他还有Fann90型高温高压旋转粘度计:Chandle公司的7300型流变仪等。710.测试仪器方面7在测定高温高压条件下泥浆的润滑性方面，M-I泥浆公司研制成功了可以模拟井底条件的润湿性能装置，可以200度以上高温及6895Kpa压力条件下对液体润滑剂、固体润滑剂以及钻井液的润滑性进行测量。上述仪器国内部分科研单位己有购进者。8在测定高温高压条件下泥浆的润滑性方面，M-I11.钻屑回注工艺技术由于日益要求严格的环保要求。在第26届海洋技术年会上，在钻井技术方面重点讨论了四个论题即：酯基油包水钻井液、毒性检验、钻屑的回注和排放及高温高压钻井问题。可以说这四方面问题都是涉及到环保问题的。关于酯基油包水钻井液本文前面己做了介绍。关于钻屑的回注据文献介绍己进入实践成功阶段。其大概流程是将钻屑通过再磨细后与海上混合用泵注入疏松层段。911.钻屑回注工艺技术912.泥浆处理剂的"大容量"包装技术继水泥、般土粉、重晶石粉的运输采用散装吹灰技术之后，近期国外对泥浆处理剂(不论是固体或液体)的包装进行了改进，使用了所谓“大容量”(Bulk)包装，即做成类似集装箱的不锈钢罐，其容积可装入干料2000磅或液体料5000磅。既便于运输，又便于使用。据称得用此“大容器”后，不仅节约了成本(约较原包装方法节省10-20%)，还减少了人员操作时的伤害。这一改革预计会普遍在海上和陆上推广使用。1012.泥浆处理剂的"大容量"包装技术1013.用冷却泥浆的方法来解决高温问题

目前大多数的处理剂都是有机聚合物类，在高温、高压条件下就会产生降解而失去原有性能，将导致泥浆性能的破坏。为了解决这一难题，除了在化学剂的结构上下功夫外，另辟了一条新径，就是降低泥浆温度的方法(目前主要是使用平板式热交换器)来保持井下的正常状态。1113.用冷却泥浆的方法来解决高温问题1114.双功能流体技术UF(Universalfluid)为了解决"泥浆"与"水泥浆"的不相容问题，简化固井工艺流程节约时间和成本。国外在MTC技术(Mudtocement)的基础上又进一步发展成功了UF技术。MTC技术是首先在泥浆中加入足够的强分散剂，如SSMA(苯乙烯磺酸顺式丁烯二酸酐)、SST(磺化苯乙烯亚胺)等，使之与水泥浆有极好的相容性，然后再在泥浆中加入水硬性材料(如水泥、高炉矿渣等)和辅料如速凝剂等，使上述混合浆符合注水泥浆的流变性和理化指标(如抗压强度)。1214.双功能流体技术UF(Universalfluid)

而UF技术则是上述技术的发展，是在钻井过程中加入适量的BFS(高炉矿渣)并使流变参数满足钻井液的要求，固井前在钻井液中加入激活剂(主要是碱性物质，如NaOH、NaC03、NaSi03)使高炉矿渣活化产生“水硬性”性能。达到固井工艺的要求。13而UF技术则是上述技术的发展，是在钻井过程中加入适15.井眼稳定技术方面

井眼稳定性一直被认为是卡钻及一系列井下复杂问题的根源，是影响钻井成本的最大因素。国外用X射线层析成像法进行了井眼的模拟研究；用计算机程序预测井壁的稳定度，并求出所需钻井液的密度；通过超声波井下照像工具(VBI)以声波传递时间和声幅的大小对井眼进行3600的扫描，可以给出某处地层的横断面情况以了解其构形及裂缝状态；

1415.井眼稳定技术方面14

利用其射线荧光法(XBF)来测量钻井液的组分，重晶石，低固相等的浓度；利用多孔弹性理论，把力学因素和化学因素联在一起考虑，使钻井液和页岩中水的摩尔自由能差引起的化学诱发应力变化与力学诱发应力变化相结合，开发出了一种井壁稳定性新模式，利用这一模式计算，可以使井壁稳定问题大为减轻。另外还用不同的方法和仪器对泥页岩中钻井液组份迁移动力学方面进行了研究。15利用其射线荧光法(XBF)来测量钻井液的组分，重晶综合以上技术，可以认为90年代以来更加重视泥页岩/钻井液相互作用的微观机理研究，逐步从宏观到微观，由定性到定量，采用力学与化学相结合的方法(化学一力学藕合研究)来实现钻井液配方的优选达到实现井壁稳定的目的。16综合以上技术，可以认为90年代以来更加重视泥页岩/钻16.流变学方面新版(1993年版)APIRP13D《油井钻井液流变学推荐作法》中与1985年版比较，增加了较多的内容，摘要有:认为钻井液的流变特性很复杂，很难用一种流变模式表达出来，因为钻井液的连续相和分散相在改变，其中:固相、油、气含量也在改变，其相互间还在不停的起着物理的、化学的作用，另外还受到流速、流道的几何尺寸等因素的影响。1716.流变学方面17

认为很少有钻井液的流变特性是符合宾汉模式的。目前测量的AV(表观粘度)、PV(塑性粘度)值等只是习惯使用。认为幂律模式较宾汉模式准确。认为卡森模式在低剪切速下较宾汉模式或幂律模式要好，但在高剪切速率下不准。不能用它来进行压力损失的计算。对钻井液的粘弹性进行了研究。18认为很少有钻井液的流变特性是符合宾汉模式的。目二、国内钻井完井液新技术

1、合成基钻井液2、聚合醇类钻井液3、硅酸盐钻井液4、钾酸盐钻井液5、甲基葡萄糖甙钻井液6、黑色正电胶钻井完井液7、正电胶钻井液8、新型暂堵型钻井完井液19二、国内钻井完井液新技术

1、合成基钻井液199、新型无固相钻井完井液10、连续油管用钻井液11、不损害油气层的钻井完井液12、稳定井壁的钻井液完井液13、超深井钻井液完井液14、正电性钻井液209、新型无固相钻井完井液10、连续油管用钻井液11、不损1、合成基钻井完井液合成基钻井完井液是以人工合成或改性的化学品(如酯类、醚类、合成烃类等)为基液的一类钻井完井液。合成基钻井完井液为了克服水基钻井完井液难以满足某些复杂条件和特殊要求下的钻井，油基钻井完井液毒性大、易着火、影响荧光录井等缺点而发展起来的。国外从八十年代后期开始研究，九十年带初开始使用，并取得好效果，1994年被列为API认可的钻井液体系。211、合成基钻井完井液合成基钻井完井液是以人工合成或改性的化

自九十年代初酯基钻井液在北海现场首次应用成功后，合成基钻井液的种类不断增加，先后发展了第一代的酯类、醚类、聚-α-烯烃类和缩酯类合成基钻井液，以及第二代的线性α-烯烃类、内烯烃类、线性烷基苯类和线性链烷烃类合成基钻井液。第二代的粘度和钻井液成本低于第一代，但其环境友好性比第一代稍差。国内近年在合成基钻井液的研究方面也开展了一定的研究工作，并取得了一些初步研究结果。22自九十年代初酯基钻井液在北海现场首次应用成功后

合成基钻井完井液体系在组成上与传统的油基钻井液类似，各添加剂的加量也大致相同，也主要由有机合成物基液、乳化剂、水相、加重剂和其它性能调节剂组成。其中有机合成物为连续相，水相为分散相，加重剂用于调节密度，乳化剂和其它调节剂用于分散体系的稳定及调节流变性。23合成基钻井完井液体系在组成上与传统的油基钻井液多元醇(Polyols)类和甲基多糖(MethylGlucoside)类是合成基钻井完井液中广为使用的两种多功能添加剂，它们具有乳化、降滤失、润滑和增粘的功效，也可以单独作为多元醇钻井液和甲基多糖钻井液两种新体系的主要添加剂。合成基钻井液的乳化剂有专用的，如水生动物油乳化剂:但多数使用与普通油基钻井液相同的乳化剂。24多元醇(Polyols)类和甲基多糖(Meth合成基钻井完井液体系的优点

(l)合成基液易于降解，本身毒较小，利于环境保护；(2)合成基液的闪点比矿物油高，发生火灾和爆炸的可能性小；(3)其凝固点比矿物油低，低温可泵送性好，可在寒冷地区使用；(4)液相粘度比矿物油高，利于悬浮和携带钻屑；(5)热稳定性高，可达到200℃，高温时，仍能满足携屑的需要；(6)有较强的抑制性和井眼稳定性，以及较好的润滑性和携屑性能，特别适合于水平井、大斜度井、大位移井和分支井的钻进；25合成基钻井完井液体系的优点25(7)钻井液常规性能稳定、易于控制；（8)环保要求严格的地区钻井，可以就地处理钻屑，节省费用；(9)用于某些特殊井，钻井综合成本低于油基和水基钻井完井液；(10)多数合成基液不含荧光物质，对荧光录井基本无影响；(11)基液进入储层不会引起水敏、水锁和无机结垢损害，保护油气层效果好。缺点是本身的成本较高。26(7)钻井液常规性能稳定、易于控制；262、聚合醇类钻井液技术

钻井液中使用的聚合醇大多是聚乙二醇(聚丙烯乙二醇)聚丙二醇、乙二醇/丙二醇共聚物、聚丙三醇或聚乙烯乙二醇等。江汉石油学院于九十年代初研究开发出聚合醇产品和聚合醇钻井液体系，以聚合醇JLX为主剂组成的聚合醇钻井液在渤海、南海西部、东海、辽河、大港、塔里木和江苏等油田使用，取得了较好的效果。272、聚合醇类钻井液技术钻井液中使用的聚合醇大多是聚乙二醇(

近年来，在胜利油田、辽河油田等，真对油田深井、大斜度井、浅海及滩海钻井的井壁稳定、润滑防卡及环境问题研制了聚合醇/有机硅钻井液体系和聚合醇/氯化钙钻井液体系；针对低压渗透油藏的油层保护问题，研制了聚合醇/KCL聚合物钻井液和射孔液。先后己用于各类井几百口，对安全快速钻井，减少井下复杂情况，保护环境、保护油气层发挥了积极作用，取得了良好的效果。28近年来，在胜利油田、辽河油田等，真对油田深井、3、硅酸盐钻井液技术

国外对硅酸盐化学、硅酸盐钻井液稳定井壁机理等方面进行了大量的研究工作，近年来石油大学又对其进行了更为深入的研究，综合他们研究结果可以得出以下结论:293、硅酸盐钻井液技术国外对硅酸盐化学、硅酸盐钻井液稳定井壁(1)硅酸盐在水中可以形成不同大小的颗粒-离子状态的、胶体状态的、和分子状态的，这些颗粒通过吸附、扩散等途径结合到井壁上，封堵地层孔喉和裂缝。(2)进入地层的硅酸根与岩石表面或地层水中的钙离子发生反应形成硅酸钙沉淀，覆盖在岩石表面起封堵作用。30(1)硅酸盐在水中可以形成不同大小的颗粒-离子状态的、胶体状（3）进入地层中的硅酸根遇到PH值小于9的地层水，立即变成凝胶封堵地层孔喉和裂缝。（4）在温度低于80℃时，稀硅酸盐钻井液稳定泥页岩的机理是以通过多个氢键、静电力和范德华力叠加，与泥页岩中的粘土矿物形成超分子化学力结合为主，缩和反应为辅:而当温度超过80℃(在105℃以上更明显)时，硅酸盐的硅醇基与粘土矿物的铝醇基发生缩和反应，产生胶结性物质，把粘土等矿物颗粒结合成牢固的整体，封固井壁。(5)硅酸盐稳定含盐膏地层的机理，主要是硅酸根与地层中的钙镁离子发生作用，形成沉淀，从而在含膏地层表面形成坚韧致密的封固壳来加固井壁。31（3）进入地层中的硅酸根遇到PH值小于9的地层水，立即变成凝4、甲酸盐钻井液技术

目前，钾酸盐体系作为钻井液和完井液、得到全世界的认可和重视。对甲酸纳、甲酸钾、甲酸钙、甲酸铯饱盐水钻井液进行了较深入地研究，尤其低固相和低密度的甲酸盐体系，己研制出了甲酸钠钻井液、甲酸钾生物聚合物体系，甲酸钾、甲酸钠混合盐水体系及甲酸钾、乙酸钾聚合物体系等。现己在现场使用，并取得了另人满意的结果。324、甲酸盐钻井液技术

目前，钾酸盐体系作为钻井我国西南石油学院从九七年初开始研究甲酸盐体系，作了大量的工作，在室内初步证实了甲酸盐体系的优点以后，有针对甲酸盐生产厂少，成本过高，这个主要问题结合我国实际，开展深入研究，成功地利用尾气一步法合成甲酸盐，是成本降下一半，为国内外使用和推广甲酸盐扫除了障碍。现在用国产甲酸盐材料进行室内验证研究，证实了甲酸盐钻井液和完井液体系的优点。33我国西南石油学院从九七年初开始研究甲酸盐体系，甲酸盐的优点:(1)由于其强抑制性，可有效地抑制泥页岩的水化膨胀和分散，也有利于减少钻井液对油气层的损害。(2)易生物降解，不会造成环境污染。(3)钻具、套管等金属材料在这种钻井液中的腐蚀性小，有利于延长它们的使用寿命。34甲酸盐的优点:34(4)不需要加重材料就可以配制高密度钻井液，甲酸纳和甲酸钾盐类的水溶液密度分别为l.34g/cm3和1.60g/cm3，甲酸铯水溶液密度可高达2.3g/cm3不仅有利于提高机械钻速，而且有利于保护油气层。(5)这种钻井液体系的低粘度、高动态瞬时滤失量有利于提高机械钻速。(6)这种钻井液体系具有良好的抗高温、抗污染的能力，并可以降低所使用的各类添加剂在高温条件下的水解和氧化降解的速度。35(4)不需要加重材料就可以配制高密度钻井液，甲酸纳和甲酸钾盐甲酸盐钻井液体系可用于以下钻井施工:*小井眼深井钻井。*水平钻井和连续软管钻井、完井。*高温高压钻井、完井、修井。*水敏性页岩钻井。*钻储集层。*钻盐层和盐膏层。*钻天然气井。36甲酸盐钻井液体系可用于以下钻井施工:365、甲基葡萄糖甙钻井液

甲基葡萄糖甙水基钻井液是最近开发的、不污染环境的水基钻井液，它是以葡萄糖甙为主剂的钻井液，它们的结构类似多糖类，但由于其分子结构里有一个甲基所以比多糖类更稳定。375、甲基葡萄糖甙钻井液

甲基葡萄糖甙水基钻井液是最近开发的、该钻井液具有优异的特性:(1)强的页岩抑制性能MEG分子结构上有四个亲水的羟基，这些亲水的羟基可以吸附在井壁岩屑上，如果在钻井液中MEG的加量足够的话，则可在井壁上形成一层类似油包水钻井液那样的半透膜。另一方面这些亲水的起基还可以和水分子形成氢键结合。MEG仿油性钻井液，其MEG的加量远比通常所用的处理剂为高，现场应用给出的加量为20～30%。但用作页岩抑制剂时，其加量较低，仅为2～15%。38该钻井液具有优异的特性:38（2）良好的润滑性能MEG具有良好的润滑性能，国外AMBAR泥浆公司把MEG用作润滑剂，其推荐加量为2%。MEG润滑剂已被录入"1995～1996有机环境的钻井完井液目录首册"中，MEG泥浆体系在没有加入其它润滑剂时润滑系数与油基钻井液相当，国外研究者按APIRP-13B润滑性能评价程序测得润滑系数为0.060该体系能减少高扭矩、压差卡钻等井下事故。迄今为止，MEG体系己成功用于倾角为60℃的大斜度井、水平井中。39（2）良好的润滑性能39（3）良好的体系稳定性MEG钻井液体系中由于MEG的存在，只需要加入少量的其它处理剂就能配制出性能稳定的钻井液，配方简单，后续钻井液性能易于维护，并且体系能有效抵抗石膏、盐水、粘土、水泥的侵污。40（3）良好的体系稳定性40（4）良好的储层保护特征优化出的MEG钻井液对高、低渗透性储层都具有良好的保护作用，这主要归于良好的页岩抑制性、优异的泥饼质量和滤液表面张力。(5)其它优点如环境可接受性、提高钻速，能直接用海水配浆、滤失性能良好等。另外MEG钻井液的加重性能良好，可以配制出悬浮稳定性良好的密度为2.5g/cm3加重钻井液。41（4）良好的储层保护特征41MEG钻井液体系应用领域:*大斜度井钻井，水平井钻井。*复杂地质条件下(例如强水敏页岩层、石膏层、盐水、粘土层)钻井施工。*良好的油气层保护作用使之可用于高、低渗透率储层钻井。*由于对环境无污染，可用于海洋钻井。42MEG钻井液体系应用领域:426、正电胶钻井完井液

正电胶钻井完井液体系又称为MMH钻井完井液，MMH为一种混合金属层状氢氧化物。该钻井液体系的特征是配方中含有混合金属层状氢氧化物MMH。这种体系主要由正电胶MMH、滤失控制剂和桥堵剂组成。436、正电胶钻井完井液

正电胶钻井完井液体系又称为MMMH正电胶钻井完井液的使用范围很广。可以在浅、中、深的直井、定向井、水平井、丛式井、大位移井和超深井使用:可以在淡水、盐水和海水体系中使用；可明用于不同渗透性、不同岩性和不同孔隙类型的油气层，特别适用于具有水敏性、易坍塌和易漏失的地层。该钻井液休系结合暂堵技术使用，保护油气层的效果更好。44MMH正电胶钻井完井液的使用范围很广。可以在浅、中正电胶钻井液在新疆、胜利、大港、塔里木、中原、江汉、渤海、吉林等油田使用的配方如下，新疆油田配方1：一开膨润土冲洗井浆(1.02g/cm3)+0.4～0.75%正电胶(干粉计量)+0.5%LV-CMC(或1%DFD或0.3%CMS)+0.5～0.6%NPAN+0.5～1%润滑剂45正电胶钻井液在新疆、胜利、大港、塔里木、中原、江汉、渤海、吉胜利油田配方1:3～5%膨润土+0.1～0.5%正电胶(干粉)+0.3～1.5%LS-l+0～03%NPAN胜利油田配方2(用于定向井、水平井和大位移井)4～6%膨润土+1.0～3.0%正电胶(8%胶液)+0.5%PAM+1.5～2%FT-1(无荧光防塌剂)+2%SMP+0.3%CMC+6～10%原油+0.3～1.5%SN-1(或1～1.5%AP-1)+0.2～0.3%NPAN46胜利油田配方1:46胜利油田配方3(正电胶饱和盐水聚合物钻井液〉:4～6%膨润土+0.2%正电胶(干粉)+0.5～1.0%阳离子聚合物+0.1～0.15%GD-18+O.2～0.3%NPAN+1～2.0%防塌剂+0.5～1%润滑剂+0.3%A-903+0.1～03%SL-1+0.2～0.3%SK-Ⅱ+1～3%OXAM+1～3%SMP+30～36%NaCl+5%芒硝+重晶石47胜利油田配方3(正电胶饱和盐水聚合物钻井液〉:47塔里木配方2(用于水平井):6～10%膨润土+0.5%80A51+6～10%原油+0.3～0.6%SN-1+0.3～0.5%WFT666+0.3～0.4%正电胶(干粉)+0.3～0.5%LV-CMC+0.7～3%SPNH+0.7%SMP-1+1%SMT48塔里木配方2(用于水平井):48华北油田配方:3～5%膨润土+0.2～0.4%正电胶(干粉)+0.2～03%BXJ+1～1.5%SMP+1.5%褐煤树脂+0.2～0.3%NPAN江汉油田配方1(淡水正电胶钻井液):3%膨润土+0.2%正电胶（干粉)+0.5%HPAN+1%KOH+1%FT-1江汉油田配方2(饱和盐水正电胶钻井液):3%膨润土+0.2%正电胶(干粉)+0.5%HPAN+1%KOH+1%FT-1+1%CMS+0.6%HVCMC+35%NaCl49华北油田配方:49中原油田配方:4～6%膨润土+0.2～0.3%正电胶(干粉)+13%LV-CMC（JSF-II或SDX）+0.2～0.5%NPAN(C9501)+1～2%SMP+1%FT-1渤海油田配方(海水正电胶阳离子聚合物钻井液):3%海水膨润土浆+3～4%MMH(胶液)+0.5～1%JT888+1～2%CHSP+1-1.5%FT-1+1%YD-1+重晶石吉林油田配方(正电胶阳离子聚合物低界面张力钻井液):3～4%膨润土+0.25～0.3%MMH(干粉)+0.2～0.3%CAL-90+1～1.5%〉DYFT-1+1.5～2%CHSP+1～2%NPAN+0.05～0.11%NP-3O+2～4%碳酸钙粉

50中原油田配方:507、黑色正电胶钻井完井液

黑色正电胶(BPS)是一种高正电性的有机溶胶，与传统的MMH正电胶相比，不仅带有更高的正电荷，pH为6～10时，其正电性为+85～+65mv，是MMH的两倍以上，而且油溶性好，并可与水以任何比例在水中分散。BPS黑色正电胶与其它钻井液添加剂的配伍性好，具有良好的抑制泥页；岩水化膨胀的能力，3%BPS水溶液的抑制能力大大超过10%KCl。BPS钻井液具有良好的剪切稀释能力；抗温和抗盐性好，抗温可达160℃，抗盐达到15%Nach保护储层效果好，渗透率恢复值高于聚丙烯酰胺聚合物钻井液15%。517、黑色正电胶钻井完井液黑色正电胶(BPS)是一种高正电性近几年由胜利油田钻井泥浆公司研制的新型钻井液处理剂黑色正电胶(BPS)，具有高正电性、油溶性，与其它钻井液处理剂配伍性好，具有强的泥页岩抑制性、稳定井壁和保护油层能力，目前已在胜利、中原、冀东等油田近百口井中应用。现场应用表明，采用黑色正电胶(BPS)的钻井液完井液体系可确保钻井的顺利施工，并且得到最佳的保护油气层效果。52近几年由胜利油田钻井泥浆公司研制的新型钻井液处理剂黑黑色正电胶BPS钻井液配方和性能如下：4%膨润土+1～3%BPS+1～3%降滤失剂(LS-3，SJ-1，或TPOS-88)+1～3%降粘剂(OSAM-K)+0.1～0.3%抑制剂(PAM)53黑色正电胶BPS钻井液配方和性能如下：538、新型暂堵型钻井完井液

新型暂堵型钻井完井液主要有能形成易清除滤饼的钻井完井液和暂堵范围广、易返排的暂堵型钻井完井液两种。548、新型暂堵型钻井完井液新型暂堵型钻井完井液主要有能形德州联合化学公司研究成功的碱性水基钻井完井液可以在井壁上形成容易降解和清除的滤饼。该钻井液含有一种或多种多糖聚合物、颗粒桥堵剂和过氧化物。在钻井过程中，多糖聚合物、桥堵剂和过氧化物很容易沉积在井壁上、形成含了多糖聚合物、桥堵剂和过氧化物的滤饼。这种滤饼中的过氧化物有利于滤饼中的多糖聚合物的氧化降解，桥堵剂也是可以溶解的，所以这种滤饼易于清除。55德州联合化学公司研究成功的碱性水基钻井完井液可以各种适用于非射孔完成井的新型暂堵型钻井完井液研究(1)微泡钻井完井液的研究；(2)滤饼容易降解和清除的暂堵型钻井完井液研究；(3)封堵裂缝的纤维状暂堵剂钻井完井液研究；(4)实用范围广、易返排的暂堵型钻井完井液研究。56各种适用于非射孔完成井的新型暂堵型钻井完井液研究569、新型无固相钻井完井液

最典型的新型无固相钻井完井液为甲酸盐钻井完井液，该钻井液的主要优点是:密度可调范围大(1.0～2.3)，固相含量低、流变性好，腐蚀性低，环境污染小，可提高聚合物的抗温性，有利于提高机械钻速，保护储层效果好。国外应用于现场己见到很好效果，提高钻速50～100%，完井后产量超过预期水平。所以，新型无固相钻井液研究的重点是甲酸盐/聚合物钻井完井液的研究完善与推广使用。

579、新型无固相钻井完井液

最典型的新型无固相钻井完井液为甲酸10、连续油管用钻井液

连续油管钻井液的基本特点是可控密度和固相含量发生了巨大的变化，其目的是：①大幅度降低钻井液体系中的总固相含量；②在整个钻井液密度范围内可提供需要的流变形能；③加强滤失控制，产生一种超薄滤饼；④在井下钻具和软管与井壁间隙减少的井况下，减少粘附卡钻的机会；⑤为了提高产量，要提高滤饼的清除程度。5810、连续油管用钻井液连续油管钻井液的基本特点是可控密度和11、不损害油气层的钻井完井液

从发展趋势看，今后钻井液和完井液将合为一体。由于油气层特性各不相同，保护油气层的技术措施具有很强的针对性，不可能存在对所有油气层均不发生损害的钻井完井液，因而必须进一步研究对气层敏感性和潜在损害因素的快速预测软件以及对油气层不发生损害的钻井完井液。5911、不损害油气层的钻井完井液从发展趋势看，今后钻井液和完12、稳定井壁的钻井液完井液研究

一是利用化学或物理方法在短时间内封堵井壁，完全阻止钻井液滤液进入坍塌层，实现钻井液对岩石强度、受力状态、孔隙压力等不发生影响，从而实现井壁的稳定。二是研究新的成膜防塌剂，阻止钻井液滤液进入地层，使其达到油包水钻井液的效果，实现稳定井壁的效果。6012、稳定井壁的钻井液完井液研究一是利用化学或物理方法在短13、超深井钻井液完井液的研究

21世纪，深层油气层的钻探必然会大量增加，抗高温高压的钻井液定会受到重视。对降失水剂、增粘剂、降粘剂、防塌剂、润滑剂等处理剂抗温性的研究是今后的发展方向。6113、超深井钻井液完井液的研究

21世纪，深层油气层的钻探必三、气体型钻井完井流体

气体型钻井完井流体是指钻井流体中含有人为充入气体的一类钻井完井流体。该类钻井完井流体是为了在低压裂缝油气田、稠油油田、低压强水敏性油气层、低压低渗油气层、易发生严重漏失的油气藏和能量枯歇油气藏实现近平衡压力钻井或负压差钻井而发展起来的。这类钻井完井流体的共同特点是密度低、失水量小、不J发生漏失和保护油气层的效果好。62三、气体型钻井完井流体

气体型钻井完井流体是指钻井流体中含有1、气体钻井完井流体

气体钻井流体由气体(空气或天然气)、防腐剂、干燥剂组成。该钻井流体适用于技术套管下至油气层顶部的低压、易漏失、强水敏油气层，以及长泥页岩井段、坚硬的井壁稳定地层、硬石灰岩层、硬石膏层、易漏地层、严重缺水地区。631、气体钻井完井流体气体钻井流体由气体(空气或天然气)、防该钻井完井流体的优点是:1)低密度对地层的回压小，能大大提高机械钻速，延长钻头寿命；(2)减少对敏感性油气藏的损害，可有效地保护低压油气层；(3)不漏失，可在溶洞性和严重漏失地层钻进；(4)钻井用水量很少，特别使用于水源缺乏的地区。缺点是:(1)易引起井下起火和爆炸；(2)不适用于含大量水的井段；（3不适用于高压油气层及含硫化氢的地层；(4)不适用于深井;(5)所需设备和工艺复杂。

64该钻井完井流体的优点是:642、雾化钻井完井流体

实际上，雾化钻井是空气钻井的一种继续过程，所以，雾化钻井流体除具有空气钻井的所有优点外，还克服了空气钻井在产水地层不能使用的缺点。雾化钻井的其它缺点与空气钻井基本相同，雾化钻井还有需要空气量比空气钻井多30～40%的缺点，这要求有更大的空压设备。652、雾化钻井完井流体

实际上，雾化钻井是空气钻井的雾化钻井完井流体适用于产液量小于24m3/h，并且技术套管下至油气层顶部的低压、易漏失、强水敏油气层，以及长泥页岩井段、坚硬的井壁稳定地层、硬石灰岩层、硬石膏层、易漏地层、严重缺水地区。66雾化钻井完井流体适用于产液量小于24m3/h，并且技术套3、泡沫钻井完井流体

泡沫钻井完井流体是使用最成功和应用效果最好的一种气体型钻井完井流体。泡沫钻井完井流体主要由气相(空气、氮气、二氧化碳或天然气)、液相（水、醇类、短类、无机或有机酸类）、发泡剂(起泡剂)和稳泡剂等组成，其中水相可以为淡水或盐水，发泡剂为表面活性剂，稳泡剂一般为聚合物添加剂。泡沫是密集细小气泡分散在液相中的一种气一液分散体系，其中液相为连续相，气相为分散相。673、泡沫钻井完井流体泡沫钻井完井流体是使用最成功和应用效果泡沫钻井完井流体的优点是:在低压油气层中可实现负压钻井，有利于保护油气层；对岩心、岩屑基本无污染，有利于分析地层，正确录井；流体柱压力低，有利于提高机械钻速和延长钻头使用寿命；基本无失水和漏失，可在易漏地层和强水敏性地层钻进；用水量少和低温不结冰，可用于缺水地区和永冻地区；泡沫粘度大、悬浮能力和携屑能力强，有利于清洗井眼；泡沫是一种增能型流体.，井内压力降低时，气体体积可膨胀，利于液体反排出来。68泡沫钻井完井流体的优点是:68

根据配制泡沫的基液中是否含有膨润土，泡沫可分为硬胶泡沫和稳定泡沫两种。其主要区别在于:(1)前者液相中含有膨润士，而后者没有；(2)前者成本低于后者；(3)硬胶泡沫寿命长，携屑能力强，常用于解决大直径井眼携带钻屑、清洗井底、防漏、堵漏、堵水等问题；(4)硬胶泡沫抗电解质和油品的污染能力较弱，以及抵御地层出水的能力较弱，不适宜于大量出油和出水的场合；(5)稳定泡沫抗电解质、原油及钻井作业过程的污染物能力较强，能抵御lOm3/h的出水。69根据配制泡沫的基液中是否含有膨润土，泡沫可分为硬胶泡硬胶泡沫的配方及性能配方-：3%膨润土+0.1%NaC03+0.4%CMC+1%F8421性能:基浆表观粘为24mPa.s，泡沫密度为0.266g/cm3，泡沫出水时间为1:32分。配方二(长庆塞6-41井使用配方)3%膨润土+0.1%NaC03+0.4%CMC+3%ABS70硬胶泡沫的配方及性能704、充气钻井完井液

充气钻井完井液是将气体在井口充入钻井液中，形成以气体为分散相、液体为连续相的分散体系，通过使用稳定剂使气体可以比较稳定地均匀分散在液体中，而形成稳定的充气钻井完井液。714、充气钻井完井液

充气钻井完井液是将气体在井口充入钻井液中充气钻井液的优点是：

(1)密度低，最低可达0.6g/cm3，通过调节密度可以实现低压储层的近平衡钻井，减少压差引起的储层损害；(2)携屑能力强，可以有效的清洗井眼提高钻速和延长钻头使用寿命；(3)某液相为无固相，可减轻固相对油气层的损害；(4)可有效地防止漏失，可使井眼规则，机械钻速高。(5)基液中含粘土稳定剂，可以有效地防止储层中的粘土矿物发生水化膨胀，防止水敏损害。

72充气钻井液的优点是：72辽河油田使用的充气钻井液的配方和性能如下。配方:0.5～1.0%粘士稳定剂(羟基铝)+0.5～1.0%封堵剂(磺化沥青SAS)+0.8-1.0%增粘降滤失剂(HV-CMC)

该体系的缺点是：成本高、需增加附加的井场充气和脱气设备、使用工艺复杂。充气钻井液主要适用于将技术套管下到油气层顶部的低压油气层和稠油油层。73辽河油田使用的充气钻井液的配方和性能如下。该体系的5、可循环泡沫钻井完井液

胜利油田使用的可循环泡沫钻井液是一种稳定的可循环泡沫流体，稳定时间可以达到98h以上，可抗温到140℃，抗油到30%，抗高速剪切。所以，地面配出稳定的泡沫泵入井中，经过井下的高温、油污染和钻头水眼的高速剪切后，泡沫仍然稳定，这样就可以重复循环使用。745、可循环泡沫钻井完井液

胜利油田使用的可循环泡沫钻井液是一该泡沫钻井液与普通泡沫钻井液相比，最大的特点是可以循环使用，从而可以降低钻井液费用和环境污染。该类钻井液主要用于地层压力系数低于1的低压、易漏失油气藏。胜利油田在低压易漏油田己经试验与使用29口井，取得了防止漏失和保护储层的好效果。与常规钻井液相比，比邻井平均增产原油15t/d，每日井减少钻井液漏失500m3。75该泡沫钻井液与普通泡沫钻井液相比，最大的特点是可以循6、微泡钻井完井液

微泡(Micro-Bubbles)钻井液是美国Adsystems公司在二十纪九十年代末期研制成功的一种密度低于1的水基钻井液，并称为“Aphron”钻井完井液。这种微泡钻井液不同于充气钻井液，其中的微气泡(Apin-on)不是通过注入气体产生的，而是在钻井液喷出钻头水眼时的水动力气蚀作用、紊流和压力降产生微空隙等条件下产生的，在室内则可以通过搅动或摇动产生；微泡也比较稳定，经过细目振动筛和管汇清洁器后不会被清除，经过水力旋流器和高速离心机后仍能保持原状。766、微泡钻井完井液

微泡(Micro-Bu

微泡是独立存在于基液中的、直径在亚微米到100微米的均匀分布气泡，单个微泡由气体内核、气液界面的单层表面活性剂膜、单层表面活性剂膜外的粘性水层、粘性水层外面的双层表面活性剂膜组成，微泡中的气体被多层膜包裹着，所以，比较稳定，即使在压缩变形后也不会被破坏；其次是微泡比较稳定、可泵送性好，可以循环使用。77微泡是独立存在于基液中的、直径在亚微米到10微泡(Apkon)钻井完井液的特点是:微泡是很稳定的微米尺寸的气泡；微泡的直径在亚微米到100微米，典型范围在10～100微米；微泡的气相可以是任何类型的气体；微泡不是泡沫，泡沫不能重复使用，微泡钻井液可以循环使用；微泡的产生不需要人为的充气，可以节省充气钻井液的充气设备和费用；微泡的稳定需要最小的低剪切速率粘度，该粘度取决于体系的组成；78微泡(Apkon)钻井完井液的特点是:78微泡的产生可以增加低剪切速率粘度、降低液体的密度，可将钻井液的密度降低到0.72g/ml3以下；微泡可以起一种暂时的、可变形的固相桥堵剂的作用，提供对地层孔隙及裂缝的非损害封堵；微泡钻井液对MWD和泥浆马达等井下工具不影响，是低压易漏地层定向井和水平井的理想钻井液；微泡可以在不过压的条件下形成桥堵，当水力压力释放后，气泡可以自动破坏消失，不需要除滤饼技术，这一特点明显优于常规的暂堵剂。79微泡的产生可以增加低剪切速率粘度、降低液体的密度，可将微泡钻井液主要由表面活性剂、具有高屈服应力和剪切稀释特性的聚合物、降滤失聚合物、热稳定剂、杀菌剂和缓蚀剂组成。其中，表面活性剂起微泡形成后产生界面膜和界面张力来包裹微气泡、形成多层泡壁和将微气泡结合成能产生井下桥堵网络的作用:80微泡钻井液主要由表面活性剂、具有高屈服应力和剪切稀释

高屈服应力和剪切稀释特性聚合物的作用是有效地增加膜壁的粘度而增强微泡膜的强度，使微气泡成为一个独立的微泡，同时，对保证井眼清洁、钻屑悬浮、控制流体侵入地层、保持微气泡的稳定也有很好的作用，这类聚合物以XC较好:降滤失聚合物的作用是降低微泡钻井液基液的滤失量，同时可以提高低剪切速率增粘剂的性能，较好的降滤失剂是竣甲基淀粉；热稳定剂的作用是提高微泡钻井液的热稳定性，常用的热稳定剂是低聚糖。81高屈服应力和剪切稀释特性聚合物的作用是有效地增

四、需要进一步发展的新技术1、井壁稳定问题的新机理研究、新观点及新的评价方法及物理化学护壁理论与实践的研究。2、特种钻井液完井液体及机理研究。如西部高压油气井的钻井液、完井液:东部调整井、小井眼、天然气井的钻井液、完井液;欠平衡钻井液等。3、超高温水基钻井液技术的研究，及配套的抗230℃的高温降滤失剂、降粘剂、井壁稳定剂等处理剂的研究。82四、需要进一步发展的新技术1、井壁稳定

4、合成基钻井液技术的研究。主要应完善直链烯烃合成基钻井液技术研究，开展直链石蜡研制与研究。5、新型生物聚合物钻井液技术的研究。完善甲基葡萄糖甙的生产工艺技术:研制新型生物聚合物钻井液处理剂。6、特殊复杂油气层保护技术。如裂缝性油气层、低孔低渗油气藏、低压气层保护技术等。7、计算机应用技术及应用控制。8、环保型钻井液，包括各组分皆环保型钻井液的研究及废旧钻井液的处理技术。834、合成基钻井液技术的研究。主要应完善结束84结束84钻井液完井液新技术

胜利职业学院刘日华85钻井液完井液新技术胜利职业学院刘日华1一、国外钻井液技术发展动态二、我国钻井液技术的发展

三、气体型钻井完井流体四、需要进一步发展的新技术主要内容86一、国外钻井液技术发展动态主要内容2一、国外钻井液技术发展动态1.阴离子型聚合物水基钻井液的研制2.阳离子型聚合物水基钻井液的研制3.合成基油包水钻井液4.乙二醇类水基钻井液(glycol)5.甲基葡萄糖甙水基钻井液6.甲酸盐类水基钻井液7.微泡气体钻井液87一、国外钻井液技术发展动态1.阴离子型聚合物水基钻井液的研

8.防漏技术与封堵技术的发展

在原堵漏物料的基础上又提出了防漏物料。另外在降低失水量材料的研制方面，打破了过去“吸附”为基础的理论，而提出以“封堵”为基础的理论。例如己应用的超细碳酸钙，单封等均具有降失水和堵漏作用。近期国外文献中又提出了用聚合物使之在固定的级配细颗粒下，制成具有可溶、部分溶、不溶三种状态同时存在的产品，具有很好的防漏作用，另外还开发了一些如膨胀性填料等新产品。据称这类产品不仅可起到防漏的效果，而且还可增强井壁强度，使破裂压力提高。既有很好的防漏作用又有很好的润滑性。888.防漏技术与封堵技术的发展49."自控"技术发展方面

国外特别针对海上作业者，研制成功一种"综合自控泥浆系统"(Intergratedautomationforamudsystem)，据称该装置己在海上平台进行了l000口井的试验，其中有150口井是油基泥浆的井，效果良好，大大提高了海上作业的安全性并降低了成本，其实用性和可靠性己得到海上作业者的认可。据称目前除准备在新造的钻井平台上安装外，还计划在现用平台上安装此设备。899."自控"技术发展方面5

这一自控系统包括有:固控设备自控监视器、泥浆处理剂自动加料器、主要泥浆指标连续监视器三项主要部位并由中心监视和综合控制系统进行调正监控操作。其功能是:自动控制各类固控设备的开启运转，自动分析固相含量的组分;自动添加泥浆处理剂，自动控制加药速度(如在一个循环周内加入定量的药品，加重剂)，并能自动连续测量显示主要泥浆性能的指标;可随时提供压井泥浆，节省了为压井而准备的储罐及泥浆。可谓集所有泥浆作业于一身，对于海上高温高压钻井地区多了一个有利的助手。90这一自控系统包括有:固控设备自控监视器、泥浆

10.测试仪器方面为了量测泥浆在高温高压条件下的流变性能，国外研制了不少各类流变仪、稠度仪等。如Haake(哈克公司)D1000/300高温高压流变仪(剪切速率0-1200秒-1)动态高温高压试验仪(可测动滤失和流变性、最高温度644K，工作压力140MPa)环路流变仪(可测室温及260K；压力6000磅/英寸，2.50-5000秒-1剪切速率)等。其他还有Fann90型高温高压旋转粘度计:Chandle公司的7300型流变仪等。9110.测试仪器方面7在测定高温高压条件下泥浆的润滑性方面，M-I泥浆公司研制成功了可以模拟井底条件的润湿性能装置，可以200度以上高温及6895Kpa压力条件下对液体润滑剂、固体润滑剂以及钻井液的润滑性进行测量。上述仪器国内部分科研单位己有购进者。92在测定高温高压条件下泥浆的润滑性方面，M-I11.钻屑回注工艺技术由于日益要求严格的环保要求。在第26届海洋技术年会上，在钻井技术方面重点讨论了四个论题即：酯基油包水钻井液、毒性检验、钻屑的回注和排放及高温高压钻井问题。可以说这四方面问题都是涉及到环保问题的。关于酯基油包水钻井液本文前面己做了介绍。关于钻屑的回注据文献介绍己进入实践成功阶段。其大概流程是将钻屑通过再磨细后与海上混合用泵注入疏松层段。9311.钻屑回注工艺技术912.泥浆处理剂的"大容量"包装技术继水泥、般土粉、重晶石粉的运输采用散装吹灰技术之后，近期国外对泥浆处理剂(不论是固体或液体)的包装进行了改进，使用了所谓“大容量”(Bulk)包装，即做成类似集装箱的不锈钢罐，其容积可装入干料2000磅或液体料5000磅。既便于运输，又便于使用。据称得用此“大容器”后，不仅节约了成本(约较原包装方法节省10-20%)，还减少了人员操作时的伤害。这一改革预计会普遍在海上和陆上推广使用。9412.泥浆处理剂的"大容量"包装技术1013.用冷却泥浆的方法来解决高温问题

目前大多数的处理剂都是有机聚合物类，在高温、高压条件下就会产生降解而失去原有性能，将导致泥浆性能的破坏。为了解决这一难题，除了在化学剂的结构上下功夫外，另辟了一条新径，就是降低泥浆温度的方法(目前主要是使用平板式热交换器)来保持井下的正常状态。9513.用冷却泥浆的方法来解决高温问题1114.双功能流体技术UF(Universalfluid)为了解决"泥浆"与"水泥浆"的不相容问题，简化固井工艺流程节约时间和成本。国外在MTC技术(Mudtocement)的基础上又进一步发展成功了UF技术。MTC技术是首先在泥浆中加入足够的强分散剂，如SSMA(苯乙烯磺酸顺式丁烯二酸酐)、SST(磺化苯乙烯亚胺)等，使之与水泥浆有极好的相容性，然后再在泥浆中加入水硬性材料(如水泥、高炉矿渣等)和辅料如速凝剂等，使上述混合浆符合注水泥浆的流变性和理化指标(如抗压强度)。9614.双功能流体技术UF(Universalfluid)

而UF技术则是上述技术的发展，是在钻井过程中加入适量的BFS(高炉矿渣)并使流变参数满足钻井液的要求，固井前在钻井液中加入激活剂(主要是碱性物质，如NaOH、NaC03、NaSi03)使高炉矿渣活化产生“水硬性”性能。达到固井工艺的要求。97而UF技术则是上述技术的发展，是在钻井过程中加入适15.井眼稳定技术方面

井眼稳定性一直被认为是卡钻及一系列井下复杂问题的根源，是影响钻井成本的最大因素。国外用X射线层析成像法进行了井眼的模拟研究；用计算机程序预测井壁的稳定度，并求出所需钻井液的密度；通过超声波井下照像工具(VBI)以声波传递时间和声幅的大小对井眼进行3600的扫描，可以给出某处地层的横断面情况以了解其构形及裂缝状态；

9815.井眼稳定技术方面14

利用其射线荧光法(XBF)来测量钻井液的组分，重晶石，低固相等的浓度；利用多孔弹性理论，把力学因素和化学因素联在一起考虑，使钻井液和页岩中水的摩尔自由能差引起的化学诱发应力变化与力学诱发应力变化相结合，开发出了一种井壁稳定性新模式，利用这一模式计算，可以使井壁稳定问题大为减轻。另外还用不同的方法和仪器对泥页岩中钻井液组份迁移动力学方面进行了研究。99利用其射线荧光法(XBF)来测量钻井液的组分，重晶综合以上技术，可以认为90年代以来更加重视泥页岩/钻井液相互作用的微观机理研究，逐步从宏观到微观，由定性到定量，采用力学与化学相结合的方法(化学一力学藕合研究)来实现钻井液配方的优选达到实现井壁稳定的目的。100综合以上技术，可以认为90年代以来更加重视泥页岩/钻16.流变学方面新版(1993年版)APIRP13D《油井钻井液流变学推荐作法》中与1985年版比较，增加了较多的内容，摘要有:认为钻井液的流变特性很复杂，很难用一种流变模式表达出来，因为钻井液的连续相和分散相在改变，其中:固相、油、气含量也在改变，其相互间还在不停的起着物理的、化学的作用，另外还受到流速、流道的几何尺寸等因素的影响。10116.流变学方面17

认为很少有钻井液的流变特性是符合宾汉模式的。目前测量的AV(表观粘度)、PV(塑性粘度)值等只是习惯使用。认为幂律模式较宾汉模式准确。认为卡森模式在低剪切速下较宾汉模式或幂律模式要好，但在高剪切速率下不准。不能用它来进行压力损失的计算。对钻井液的粘弹性进行了研究。102认为很少有钻井液的流变特性是符合宾汉模式的。目二、国内钻井完井液新技术

1、合成基钻井液2、聚合醇类钻井液3、硅酸盐钻井液4、钾酸盐钻井液5、甲基葡萄糖甙钻井液6、黑色正电胶钻井完井液7、正电胶钻井液8、新型暂堵型钻井完井液103二、国内钻井完井液新技术

1、合成基钻井液199、新型无固相钻井完井液10、连续油管用钻井液11、不损害油气层的钻井完井液12、稳定井壁的钻井液完井液13、超深井钻井液完井液14、正电性钻井液1049、新型无固相钻井完井液10、连续油管用钻井液11、不损1、合成基钻井完井液合成基钻井完井液是以人工合成或改性的化学品(如酯类、醚类、合成烃类等)为基液的一类钻井完井液。合成基钻井完井液为了克服水基钻井完井液难以满足某些复杂条件和特殊要求下的钻井，油基钻井完井液毒性大、易着火、影响荧光录井等缺点而发展起来的。国外从八十年代后期开始研究，九十年带初开始使用，并取得好效果，1994年被列为API认可的钻井液体系。1051、合成基钻井完井液合成基钻井完井液是以人工合成或改性的化

自九十年代初酯基钻井液在北海现场首次应用成功后，合成基钻井液的种类不断增加，先后发展了第一代的酯类、醚类、聚-α-烯烃类和缩酯类合成基钻井液，以及第二代的线性α-烯烃类、内烯烃类、线性烷基苯类和线性链烷烃类合成基钻井液。第二代的粘度和钻井液成本低于第一代，但其环境友好性比第一代稍差。国内近年在合成基钻井液的研究方面也开展了一定的研究工作，并取得了一些初步研究结果。106自九十年代初酯基钻井液在北海现场首次应用成功后

合成基钻井完井液体系在组成上与传统的油基钻井液类似，各添加剂的加量也大致相同，也主要由有机合成物基液、乳化剂、水相、加重剂和其它性能调节剂组成。其中有机合成物为连续相，水相为分散相，加重剂用于调节密度，乳化剂和其它调节剂用于分散体系的稳定及调节流变性。107合成基钻井完井液体系在组成上与传统的油基钻井液多元醇(Polyols)类和甲基多糖(MethylGlucoside)类是合成基钻井完井液中广为使用的两种多功能添加剂，它们具有乳化、降滤失、润滑和增粘的功效，也可以单独作为多元醇钻井液和甲基多糖钻井液两种新体系的主要添加剂。合成基钻井液的乳化剂有专用的，如水生动物油乳化剂:但多数使用与普通油基钻井液相同的乳化剂。108多元醇(Polyols)类和甲基多糖(Meth合成基钻井完井液体系的优点

(l)合成基液易于降解，本身毒较小，利于环境保护；(2)合成基液的闪点比矿物油高，发生火灾和爆炸的可能性小；(3)其凝固点比矿物油低，低温可泵送性好，可在寒冷地区使用；(4)液相粘度比矿物油高，利于悬浮和携带钻屑；(5)热稳定性高，可达到200℃，高温时，仍能满足携屑的需要；(6)有较强的抑制性和井眼稳定性，以及较好的润滑性和携屑性能，特别适合于水平井、大斜度井、大位移井和分支井的钻进；109合成基钻井完井液体系的优点25(7)钻井液常规性能稳定、易于控制；（8)环保要求严格的地区钻井，可以就地处理钻屑，节省费用；(9)用于某些特殊井，钻井综合成本低于油基和水基钻井完井液；(10)多数合成基液不含荧光物质，对荧光录井基本无影响；(11)基液进入储层不会引起水敏、水锁和无机结垢损害，保护油气层效果好。缺点是本身的成本较高。110(7)钻井液常规性能稳定、易于控制；262、聚合醇类钻井液技术

钻井液中使用的聚合醇大多是聚乙二醇(聚丙烯乙二醇)聚丙二醇、乙二醇/丙二醇共聚物、聚丙三醇或聚乙烯乙二醇等。江汉石油学院于九十年代初研究开发出聚合醇产品和聚合醇钻井液体系，以聚合醇JLX为主剂组成的聚合醇钻井液在渤海、南海西部、东海、辽河、大港、塔里木和江苏等油田使用，取得了较好的效果。1112、聚合醇类钻井液技术钻井液中使用的聚合醇大多是聚乙二醇(

近年来，在胜利油田、辽河油田等，真对油田深井、大斜度井、浅海及滩海钻井的井壁稳定、润滑防卡及环境问题研制了聚合醇/有机硅钻井液体系和聚合醇/氯化钙钻井液体系；针对低压渗透油藏的油层保护问题，研制了聚合醇/KCL聚合物钻井液和射孔液。先后己用于各类井几百口，对安全快速钻井，减少井下复杂情况，保护环境、保护油气层发挥了积极作用，取得了良好的效果。112近年来，在胜利油田、辽河油田等，真对油田深井、3、硅酸盐钻井液技术

国外对硅酸盐化学、硅酸盐钻井液稳定井壁机理等方面进行了大量的研究工作，近年来石油大学又对其进行了更为深入的研究，综合他们研究结果可以得出以下结论:1133、硅酸盐钻井液技术国外对硅酸盐化学、硅酸盐钻井液稳定井壁(1)硅酸盐在水中可以形成不同大小的颗粒-离子状态的、胶体状态的、和分子状态的，这些颗粒通过吸附、扩散等途径结合到井壁上，封堵地层孔喉和裂缝。(2)进入地层的硅酸根与岩石表面或地层水中的钙离子发生反应形成硅酸钙沉淀，覆盖在岩石表面起封堵作用。114(1)硅酸盐在水中可以形成不同大小的颗粒-离子状态的、胶体状（3）进入地层中的硅酸根遇到PH值小于9的地层水，立即变成凝胶封堵地层孔喉和裂缝。（4）在温度低于80℃时，稀硅酸盐钻井液稳定泥页岩的机理是以通过多个氢键、静电力和范德华力叠加，与泥页岩中的粘土矿物形成超分子化学力结合为主，缩和反应为辅:而当温度超过80℃(在105℃以上更明显)时，硅酸盐的硅醇基与粘土矿物的铝醇基发生缩和反应，产生胶结性物质，把粘土等矿物颗粒结合成牢固的整体，封固井壁。(5)硅酸盐稳定含盐膏地层的机理，主要是硅酸根与地层中的钙镁离子发生作用，形成沉淀，从而在含膏地层表面形成坚韧致密的封固壳来加固井壁。115（3）进入地层中的硅酸根遇到PH值小于9的地层水，立即变成凝4、甲酸盐钻井液技术

目前，钾酸盐体系作为钻井液和完井液、得到全世界的认可和重视。对甲酸纳、甲酸钾、甲酸钙、甲酸铯饱盐水钻井液进行了较深入地研究，尤其低固相和低密度的甲酸盐体系，己研制出了甲酸钠钻井液、甲酸钾生物聚合物体系，甲酸钾、甲酸钠混合盐水体系及甲酸钾、乙酸钾聚合物体系等。现己在现场使用，并取得了另人满意的结果。1164、甲酸盐钻井液技术

目前，钾酸盐体系作为钻井我国西南石油学院从九七年初开始研究甲酸盐体系，作了大量的工作，在室内初步证实了甲酸盐体系的优点以后，有针对甲酸盐生产厂少，成本过高，这个主要问题结合我国实际，开展深入研究，成功地利用尾气一步法合成甲酸盐，是成本降下一半，为国内外使用和推广甲酸盐扫除了障碍。现在用国产甲酸盐材料进行室内验证研究，证实了甲酸盐钻井液和完井液体系的优点。117我国西南石油学院从九七年初开始研究甲酸盐体系，甲酸盐的优点:(1)由于其强抑制性，可有效地抑制泥页岩的水化膨胀和分散，也有利于减少钻井液对油气层的损害。(2)易生物降解，不会造成环境污染。(3)钻具、套管等金属材料在这种钻井液中的腐蚀性小，有利于延长它们的使用寿命。118甲酸盐的优点:34(4)不需要加重材料就可以配制高密度钻井液，甲酸纳和甲酸钾盐类的水溶液密度分别为l.34g/cm3和1.60g/cm3，甲酸铯水溶液密度可高达2.3g/cm3不仅有利于提高机械钻速，而且有利于保护油气层。(5)这种钻井液体系的低粘度、高动态瞬时滤失量有利于提高机械钻速。(6)这种钻井液体系具有良好的抗高温、抗污染的能力，并可以降低所使用的各类添加剂在高温条件下的水解和氧化降解的速度。119(4)不需要加重材料就可以配制高密度钻井液，甲酸纳和甲酸钾盐甲酸盐钻井液体系可用于以下钻井施工:*小井眼深井钻井。*水平钻井和连续软管钻井、完井。*高温高压钻井、完井、修井。*水敏性页岩钻井。*钻储集层。*钻盐层和盐膏层。*钻天然气井。120甲酸盐钻井液体系可用于以下钻井施工:365、甲基葡萄糖甙钻井液

甲基葡萄糖甙水基钻井液是最近开发的、不污染环境的水基钻井液，它是以葡萄糖甙为主剂的钻井液，它们的结构类似多糖类，但由于其分子结构里有一个甲基所以比多糖类更稳定。1215、甲基葡萄糖甙钻井液

甲基葡萄糖甙水基钻井液是最近开发的、该钻井液具有优异的特性:(1)强的页岩抑制性能MEG分子结构上有四个亲水的羟基，这些亲水的羟基可以吸附在井壁岩屑上，如果在钻井液中MEG的加量足够的话，则可在井壁上形成一层类似油包水钻井液那样的半透膜。另一方面这些亲水的起基还可以和水分子形成氢键结合。MEG仿油性钻井液，其MEG的加量远比通常所用的处理剂为高，现场应用给出的加量为20～30%。但用作页岩抑制剂时，其加量较低，仅为2～15%。122该钻井液具有优异的特性:38（2）良好的润滑性能MEG具有良好的润滑性能，国外AMBAR泥浆公司把MEG用作润滑剂，其推荐加量为2%。MEG润滑剂已被录入"1995～1996有机环境的钻井完井液目录首册"中，MEG泥浆体系在没有加入其它润滑剂时润滑系数与油基钻井液相当，国外研究者按APIRP-13B润滑性能评价程序测得润滑系数为0.060该体系能减少高扭矩、压差卡钻等井下事故。迄今为止，MEG体系己成功用于倾角为60℃的大斜度井、水平井中。123（2）良好的润滑性能39（3）良好的体系稳定性MEG钻井液体系中由于MEG的存在，只需要加入少量的其它处理剂就能配制出性能稳定的钻井液，配方简单，后续钻井液性能易于维护，并且体系能有效抵抗石膏、盐水、粘土、水泥的侵污。124（3）良好的体系稳定性40（4）良好的储层保护特征优化出的MEG钻井液对高、低渗透性储层都具有良好的保护作用，这主要归于良好的页岩抑制性、优异的泥饼质量和滤液表面张力。(5)其它优点如环境可接受性、提高钻速，能直接用海水配浆、滤失性能良好等。另外MEG钻井液的加重性能良好，可以配制出悬浮稳定性良好的密度为2.5g/cm3加重钻井液。125（4）良好的储层保护特征41MEG钻井液体系应用领域:*大斜度井钻井，水平井钻井。*复杂地质条件下(例如强水敏页岩层、石膏层、盐水、粘土层)钻井施工。*良好的油气层保护作用使之可用于高、低渗透率储层钻井。*由于对环境无污染，可用于海洋钻井。126MEG钻井液体系应用领域:426、正电胶钻井完井液

正电胶钻井完井液体系又称为MMH钻井完井液，MMH为一种混合金属层状氢氧化物。该钻井液体系的特征是配方中含有混合金属层状氢氧化物MMH。这种体系主要由正电胶MMH、滤失控制剂和桥堵剂组成。1276、正电胶钻井完井液

正电胶钻井完井液体系又称为MMMH正电胶钻井完井液的使用范围很广。可以在浅、中、深的直井、定向井、水平井、丛式井、大位移井和超深井使用:可以在淡水、盐水和海水体系中使用；可明用于不同渗透性、不同岩性和不同孔隙类型的油气层，特别适用于具有水敏性、易坍塌和易漏失的地层。该钻井液休系结合暂堵技术使用，保护油气层的效果更好。128MMH正电胶钻井完井液的使用范围很广。可以在浅、中正电胶钻井液在新疆、胜利、大港、塔里木、中原、江汉、渤海、吉林等油田使用的配方如下，新疆油田配方1：一开膨润土冲洗井浆(1.02g/cm3)+0.4～0.75%正电胶(干粉计量)+0.5%LV-CMC(或1%DFD或0.3%CMS)+0.5～0.6%NPAN+0.5～1%润滑剂129正电胶钻井液在新疆、胜利、大港、塔里木、中原、江汉、渤海、吉胜利油田配方1:3～5%膨润土+0.1～0.5%正电胶(干粉)+0.3～1.5%LS-l+0～03%NPAN胜利油田配方2(用于定向井、水平井和大位移井)4～6%膨润土+1.0～3.0%正电胶(8%胶液)+0.5%PAM+1.5～2%FT-1(无荧光防塌剂)+2%SMP+0.3%CMC+6～10%原油+0.3～1.5%SN-1(或1～1.5%AP-1)+0.2～0.3%NPAN130胜利油田配方1:46胜利油田配方3(正电胶饱和盐水聚合物钻井液〉:4～6%膨润土+0.2%正电胶(干粉)+0.5～1.0%阳离子聚合物+0.1～0.15%GD-18+O.2～0.3%NPAN+1～2.0%防塌剂+0.5～1%润滑剂+0.3%A-903+0.1～03%SL-1+0.2～0.3%SK-Ⅱ+1～3%OXAM+1～3%SMP+30～36%NaCl+5%芒硝+重晶石131胜利油田配方3(正电胶饱和盐水聚合物钻井液〉:47塔里木配方2(用于水平井):6～10%膨润土+0.5%80A51+6～10%原油+0.3～0.6%SN-1+0.3～0.5%WFT666+0.3～0.4%正电胶(干粉)+0.3～0.5%LV-CMC+0.7～3%SPNH+0.7%SMP-1+1%SMT132塔里木配方2(用于水平井):48华北油田配方:3～5%膨润土+0.2～0.4%正电胶(干粉)+0.2～03%BXJ+1～1.5%SMP+1.5%褐煤树脂+0.2～0.3%NPAN江汉油田配方1(淡水正电胶钻井液):3%膨润土+0.2%正电胶（干粉)+0.5%HPAN+1%KOH+1%FT-1江汉油田配方2(饱和盐水正电胶钻井液):3%膨润土+0.2%正电胶(干粉)+0.5%HPAN+1%KOH+1%FT-1+1%CMS+0.6%HVCMC+35%NaCl133华北油田配方:49中原油田配方:4～6%膨润土+0.2～0.3%正电胶(干粉)+13%LV-CMC（JSF-II或SDX）+0.2～0.5%NPAN(C9501)+1～2%SMP+1%FT-1渤海油田配方(海水正电胶阳离子聚合物钻井液):3%海水膨润土浆+3～4%MMH(胶液)+0.5～1%JT888+1～2%CHSP+1-1.5%FT-1+1%YD-1+重晶石吉林油田配方(正电胶阳离子聚合物低界面张力钻井液):3～4%膨润土+0.25～0.3%MMH(干粉)+0.2～0.3%CAL-90+1～1.5%〉DYFT-1+1.5～2%CHSP+1～2%NPAN+0.05～0.11%NP-3O+2～4%碳酸钙粉

134中原油田配方:507、黑色正电胶钻井完井液

黑色正电胶(BPS)是一种高正电性的有机溶胶，与传统的MMH正电胶相比，不仅带有更高的正电荷，pH为6～10时，其正电性为+85～+65mv，是MMH的两倍以上，而且油溶性好，并可与水以任何比例在水中分散。BPS黑色正电胶与其它钻井液添加剂的配伍性好，具有良好的抑制泥页；岩水化膨胀的能力，3%BPS水溶液的抑制能力大大超过10%KCl。BPS钻井液具有良好的剪切稀释能力；抗温和抗盐性好，抗温可达160℃，抗盐达到15%Nach保护储层效果好，渗透率恢复值高于聚丙烯酰胺聚合物钻井液15%。1357、黑色正电胶钻井完井液黑色正电胶(BPS)是一种高正电性近几年由胜利油田钻井泥浆公司研制的新型钻井液处理剂黑色正电胶(BPS)，具有高正电性、油溶性，与其它钻井液处理剂配伍性好，具有强的泥页岩抑制性、稳定井壁和保护油层能力，目前已在胜利、中原、冀东等油田近百口井中应用。现场应用表明，采用黑色正电胶(BPS)的钻井液完井液体系可确保钻井的顺利施工，并且得到最佳的保护油气层效果。136近几年由胜利油田钻井泥浆公司研制的新型钻井液处理剂黑黑色正电胶BPS钻井液配方和性能如下：4%膨润土+1～3%BPS+1～3%降滤失剂(LS-3，SJ-1，或TPOS-88)+1～3%降粘剂(OSAM-K)+0.1～0.3%抑制剂(PAM)137黑色正电胶BPS钻井液配方和性能如下：538、新型暂堵型钻井完井液

新型暂堵型钻井完井液主要有能形成易清除滤饼的钻井完井液和暂堵范围广、易返排的暂堵型钻井完井液两种。1388、新型暂堵型钻井完井液新型暂堵型钻井完井液主要有能形德州联合化学公司研究成功的碱性水基钻井完井液可以在井壁上形成容易降解和清除的滤饼。该钻井液含有一种或多种多糖聚合物、颗粒桥堵剂和过氧化物。在钻井过程中，多糖聚合物、桥堵剂和过氧化物很容易沉积在井壁上、形成含了多糖聚合物、桥堵剂和过氧化物的滤饼。这种滤饼中的过氧化物有利于滤饼中的多糖聚合物的氧化降解，桥堵剂也是可以溶解的，所以这种滤饼易于清除。139德州联合化学公司研究成功的碱性水基钻井完井液可以各种适用于非射孔完成井的新型暂堵型钻井完井液研究(1)微泡钻井完井液的研究；(2)滤饼容易降解和清除的暂堵型钻井完井液研究；(3)封堵裂缝的纤维状暂堵剂钻井完井液研究；(4)实用范围广、易返排的暂堵型钻井完井液研究。140各种适用于非射孔完成井的新型暂堵型钻井完井液研究569、新型无固相钻井完井液

最典型的新型无固相钻井完井液为甲酸盐钻井完井液，该钻井液的主要优点是:密度可调范围大(1.0～2.3)，固相含量低、流变性好，腐蚀性低，环境污染小，可提高聚合物的抗温性，有利于提高机械钻速，保护