摘要：钻井液是接触地层的第一流体，选择合适的钻井液体系可以有效的防止近井壁带的油气层受到损害。常用的保护储层钻井液体系主要有包括：正电胶钻井液体系、聚合醇钻井液体系、多元醇钻井液体系、超低渗透钻井液体系、硅酸盐钻井液体系、甲酸盐钻井液体系、合成基钻井液体系等。本文介绍了目前外应用较为成熟的钻井液体系，并讨论了新形势下国内钻井液体系的发展趋势。
关键词：钻井液；分类；水基钻井液体系；油基钻井液体系；合成基钻井液体系；发展趋势
1 水基钻井液体系
1.1 正电胶钻井液体系
正电胶钻井液体系呈混合金属层状，是一种氢氧化物钻井完井液（MMH）。它抑制性强，是KCL的十倍，具有很强的携岩能力和抗污染能力，其流变性很独特，静止时呈现出假固体的形态，经搅拌则会有剪切稀释性能，可以起到保护储层的目的[1]。
1.2 聚合醇钻井液体系
这种钻井液体系是在水基钻井液的基础上加入一定量聚合醇配置而成，它具有大多数聚合物的特性。聚合醇是一种非离子聚合物，具有浊点特性，即聚合物水溶液受热变浑浊、冷却又变澄清，这个临界温度就成为浊点温度。当井底温度低于浊点温度时，聚合醇溶于水，增加泥浆润滑性，并形成憎水膜吸附在井壁和钻具上，减小钻具的摩擦阻力；随着井深增加，聚合醇便会变浑浊，形成一层类似油状的分子膜，此分子膜可以防封堵、漏失并保持泥浆润滑性。钻井液反排时，温度降低，聚合醇溶于水，有利于固相控制[2]。
胜利油田曾将此体系应用于80余口井，井壁稳定效果和润滑性能好，抑制性和封堵能力强，钻井液表、界面张力低，对油气层损害程度低，易生物降解、毒性极低，对环境影响小，显示出这种钻井液体系的优越性能。
1.3 多元醇钻井液体系
应用在钻井液添加剂的多元醇主要有乙二醇、甘油、醇的羟乙基化物和甘油酯等，多元醇化合物处理剂溶于水或部分溶解，配伍性好，操作简单[3]。多元醇钻井液体系具有油基钻井液的性能，抑制性良好、页岩回收率高、岩屑强度随浸泡时间的延长而增强，动滤失受温度影响小。
1.4 胺基钻井液体系
在钻井液中加入抑制剂后，可以从井口返排出的碎石中观察出抑制剂与碎石的作用行为，推断出各类岩石的分布状况，有利于防止钻井事故的发生。以胺基抑制剂为主剂的高性能水基钻井液抑制性和润滑性与油基钻井液相当，可有效解决钻井过程中常出现的井眼失稳、膏质泥岩造浆严重、钻头泥包、缩径卡钻、钻速慢等技术难题[4]。此外，胺基钻井液体系还可以有效抑制天然气水合物的形成，可用于深水钻井。目前，胺基钻井液体系价格仍居高不下，导致钻井成本偏高。
1.5 硅酸盐钻井液体系
硅酸盐是一种无毒无机物，结构类似于砂岩，与地层其它岩石亲和力强。硅酸盐可以吸附在井底，封堵效果好，有利于保护环境，无荧光，也不会分解出低分子烃类，不会在任何条件下影响荧光录井及气测录井。它虽然具有很多类似油基钻井液的特点，但必须通过聚合醇和低价无机盐的复配等来体现并强化其整体性能。
1.6 甲酸盐钻井液体系
甲酸盐钻井液体系是公认的绿色钻完井液体系。曾广泛应用的甲基钻井液体系通常是 KCL 钻井液体系，这种体系有毒，KCL浓度过高会导致钻井液性能不稳定。甲酸盐聚合物钻井液体系则可将其替代，甲酸盐的 HCOO- 能和水分子形成氢键，可以有效束缚自由水。甲酸盐钻井液的水活度小，可以有效的抑制钻井液渗入岩石，有很好的抑制作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆它实现了高密度下钻井液的低固相，仅通过生物聚合物的添加便可调整其流变性，起到稳定井壁和保护储层的作用[5]。
2 油基钻井液体系
油基钻井液以油为连续相，因此其性能与水基钻井液差距较大。随着油气资源开采的日益深入，非常规油气资源越来愈多，深井和各种复杂地层、特别是天然气页岩气的开采对钻井液技术提出更高的要求，油基钻井液有利于井壁稳定，抗高温，抗盐，润滑性好，热膨胀性和可压缩性明显强于水基钻井液。
但这种钻井液体系对环境污染较大，世界各国对油基钻屑和废液的排放都有严格控制标准。油基钻井液多数在生产现配制，为了形成非常稳定的油包水乳液，在配制时必须遵循特定的步骤和顺序。钻井液使用时会排放出大量钻屑，油基钻屑和废弃油基钻井液中含有大量基础油、主辅乳化剂、亲油固体、金属离子和无机盐等。此类废弃物长期堆置会污染地下和地表水资源、对人类和地表生物的健康和生存造成威胁。柴油和矿物油在海洋情况下放置多年而不降解。
油基钻井液体系成本高。通常使用柴油或矿物油作为基油，价格较高，钻井循环过程中损失的基础油难以回收利用，也限制了它的广泛使用。
3 合成基钻井液体系
国外科研人员为解决油基钻井液对环境的污染问题，实现海洋钻井的钻井液可排放，一直致力于研发合成基钻井液体系。合成基钻井液体系是以人工合成或改性有机物为连续相，盐水为分散相，再加上乳化剂、有机黏土、石灰等组成的逆乳化钻井液，并根据性能要求加配降滤失剂、流变性调节剂和重晶石等。这种钻井液体系无毒，不含荧光类物质，可生物降解，对环境无污染。同时，它的润滑性较好，可应用于大斜度井段和水平井段。它同时具有水基和油基钻井液的优良性能，许多配制工艺和性能与油基体系相似，在海水中可降解，在国际海洋钻井中做出了一定贡献。
4 国内钻井液体系发展趋势
国内钻井液体系的发展主要受环保要求制约，环境友好是可持续发展的重中之重。第一，近些年非常规井、尤其是页岩气井的开采任务艰巨。大部分页岩气井斜度大，难以有效解决井壁失稳难题，水平井段仍大多使用油基钻井液。面对日趋严格的环保要求，要求我们继续完善具有强抑制、强封堵的高性能水基钻井液，并尽可能降低抑制剂产品的成本；第二，国内的海洋钻井也在不断进步，科研人员们需借鉴国外学者们合成基钻井液体系的研发经验、或寻找出其他更加环保的钻井液体系，助力海洋油气开采；我国西部地区深井、超深井多，且环保制度更加严格，需进一步完善超高温高密度钻井液体系及相关处理剂的研发，尤其是环保型抗高温处理剂的研发，尽量使用可降解天然材料，从源头上减少污染。
5 结束语
我国钻井液技术经过近50年的发展进步，已基本满足开采各类常规井和一般复杂井的需要。钻井液体系种类多，主要有水基钻井液体系、油基钻井液体系、合成基钻井液体系，此外还有泡沫钻井液体系、超高温钻井液体系等。广大科研工作者们应继续完善高性能水基钻井液体系，使其尽快取代油基钻井液体系，并进一步加强环保钻井液体系的研发，实现油气开采可持续发展。
参考文献：
[1] 黄珠珠，蒲晓林，董学成.关于储层保护的钻井液技术[J].化工时刊，2008，3：65～68.
[2] 樊世忠，焉捷年，周大晨.钻井液完井液及油层保护技术[M]，山东东营：中国石油大学出版社，1996，25～32.
[3] 吕开河，郭东荣，高锦屏.国外多元醉类水基钻并液技术[J].石油钻探技术，1997，25（2）：28～30.
[4] 屈沅治，戎克生，黄宏军，等.胺基钻井液在新疆油田莫116井区的应用[J].钻井液与完井液，2011，28（6）：24-26.
[5] 陈乐亮，汪桂娟.甲酸盐基钻井液完井液体系综述.钻井液与完井液，2003，20（1）：5，31～36.
论文作者:李明1,姬伟强2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
标签：钻井液论文; 体系论文; 井壁论文; 甲酸论文; 胺基论文; 性能论文; 抑制论文; 《基层建设》2019年第32期论文;