3 中国石油钻井液技术进展与发展规划(2014全国泥浆年会)

钻井液技术发展历史及未来趋势2014-08-14能源情报文/蔡利山中国石化石油工程技术研究院钻井液技术的发展与钻井工程的技术需求不可分割，从20 世纪初始以自然造浆方式进行钻探作业到今天专业化多功能的钻井流体的广泛应用（各种钻井液体系的应用情况详见表1），时间经过了大约 1 个世纪。

在此期间，钻井液工艺和材料一直在不断发展。

由于理论与手段（甚或思维方式）的局限性，其发展过程可能会出现反复，发生技术革命的因素正在积累，但最终的突破点在哪里，目前仍显得扑朔迷离。

从表 1 可以看出三大特点：一是应用于特定环境下的特种钻井流体，如气基、泡沫、盐基流体等，这类技术自出现以后一直应用至今；二是效果稳定、操作简单的体系一直在沿用，如油基钻井液；三是具有持续技术传承的体系，如聚合物及其衍生体系，就目前的发展情况看，由于新材料研发因素的支撑，可能是最具生命力的一个领域。

从本质上讲，钻井液的功能实际上有两个：一是保持井壁稳定，以确保井眼在钻达设计深度之前，上部裸眼井段几何形状的变化不会影响正常的钻进作业；二是及时高效地将钻头破碎的岩屑携带至地面，以保持井筒清洁。

除此之外的所有功能都是钻井液的衍生或附加功能，从钻井工程的性质看，保持已钻成井眼的稳定是第一位的，没有这一基础，与钻井工程有关的所有技术环节都无从谈起。

鉴于此，围绕井壁稳定需求进行的技术探索从未停止过，相关研究多集中在钻井液体系、工艺材料、应力平衡技术以及能量变化对井壁稳定性影响的研究等方面。

1 钻井液体系的研究这方面的研究一直是重点，且较为活跃。

1.1 钾基聚合物体系为了尽可能发挥高价金属离子的化学抑制作用，在钻井液中常常同时加入KCl 和石灰（CaO），以利用Ca2＋稳定矿物晶格的能力，这种体系国外被称为钾钙基或钾石灰聚合物体系。

国内的高钙盐体系于2000 年前后开始投入现场应用，其特点是采用抗钙能力很强的聚合物助剂与CaCl2共同形成Ca2＋高于1000mg/L（滤液）的稳定钻井液体系。

2019年10月探析钻井液技术现状及发展方向邱文发（中海油田服务股份有限公司油田化学事业部深圳作业公司，广东深圳518000）摘要：钻井液技术是我国石油钻井工程项目关键的技术手段。

基于此，文章首先对钻井液技术的现状进行研究；其次，以具体案例分析了钻井液技术的技术应用和应用成果；最后，对钻井液技术未来发展方向进行了探析。

关键词：钻井液技术；井壁稳定措施；纳米处理剂；无渗透技术在实际发展阶段，我国钻井液技术主要是根据钻井生产方面的实际工作需求，对生产中产生的各类问题进行及时妥善处理，是增强钻井工作安全并提升工作效率的目标。

但是，随着这一领域工作持续深入发展，钻井生产和技术应用中出现了越来越多的问题。

本文对钻井液技术的现状及其未来的发展方向进行研究，具有鲜明的现实意义。

1钻井液技术现状1.1水基成膜技术水基成膜技术是钻井液技术的主要代表，这一技术不仅具有常规钻井液技术的良好性能，而且在实际的施工应用阶段，还不会对大气环境以及地质录井等方面造成干扰。

经过了相关领域技术人员的试验以及应用实践之后，工作人员可以明确地认识到，在井壁上铺设一层保护膜，能够达到井壁稳定以及保护井壁稳定的效果。

而具体应用中，这一技术还可以进一步细化分为水基钻井液成膜、合成基钻井液成膜以及封堵材料成膜等多种不同的技术模式，三者之间既有区别又有着密切的联系，经研究证实，合成基站钻井液成膜的效果最好[1]。

1.2纳米处理剂技术纳米处理技术也是钻井液技术的代表，这一技术最具有特点的要素为纳米粒子。

纳米粒子和一般的粒子相比，具有表面效应的优势，且可以将正电性钻井液技术相互结合，摆脱一般粒子的原子数量多和表面积大的弊端。

从应用效果方面进行分析，可以看出这一技术的应用前景十分广阔。

而且，在未来的发展阶段，相关工作人员还对纳米钻井液技术和正电性钻井液处理剂相互结合，制备成为纳米粒子规格的润滑剂，以此达到优化设计的效果，发挥出纳米粒子和钻井液技术的双重优势，提高技术水平。

1.4 环保型钻井液技术的有效应用此种钻井液技术在美国、欧洲等地区的利用率很高，能够发挥出环保的作用，降低了环境污染事故产生率，达到绿色钻井施工的目的[2]。

2 国内钻井液技术的发展状况说明相较于国外，国内在钻井液技术方面的发展时间较晚，与其存在着一定的差距。

近些年来，国内钻井技术得以不断发展，促使水平井和大位移井钻探数量与日俱增，针对钻井液技术的研究工作开始增多，其中阳离子水基钻井液和油包水钻井液的科学运用，能够达到一些结构特殊井筒进行钻井作业处理的需求。

尽管国内的钻井液技术较为落后，不过随着钻井技术开发速度的加快以及各类试验研究的数量不断变多，在部分技术方面在全球范围内处于领先的地位，非常值得大范围运用。

进行渗透膜钻井液技术的开发与研究，能够产生合成基钻井液与聚合醇类钻井液等等，而国外全新水基钻井液技术的出现，能够满足质量方面的需要，进行钻井现场运用时，能发挥出一定的作用。

我国所研发的成膜剂表现出半透明的状态，能对泥页岩出现的吸水膨胀情况加以有效抑制，成效非常明显[3]。

我国在超高温水基钻井液技术方面目前处于全球的领先地位，在研发出PAMS 磺酸盐聚合物之后，又开发出能在超高温钻井中运用的钻井液处理剂，获取良好的运用效果。

而有机盐盐水钻井液主要被应用到塔里木油田的试验中。

在欠平衡钻井液技术方面，对比国外，国内呈现出严重的滞后性。

基于泡沫与充气钻井液的前提下，国内加快了对低密度钻井液的研究速度，达到欠平衡钻井技术的需要。

而气体钻井液主要把氮气当成相应的循环流体，应用气体钻井液，使井筒相应的生产压差下降，减少了钻井作业的周期，达到对成本控制的效果。

3 针对钻井液相关认识的分析通过分析上述几类钻井液技术之后，能够了解钻井液技术的很多特征，形成了具体的认识：第一，必须对钻井液相应的油气层保护性能十分关注与重视。

探究钻井液技术的同时，要明确钻井液和钻井效率之间的关联，凸显出钻井效率的重要性。

第二，必须实现钻井液技术和有关学科之间的融合。

钻井液发展Kaiser3344中国石油旧事中心 [ 2020-05-30 09:08 ]钻井液俗称泥浆，是钻井的血液。

作为钻井小专业，泥浆常被无视。

5月24日，集团公司专门召休会议，中国石油内外钻井液专家和技术人员百余人共商泥浆〝大计〞。

泥浆开展再一次惹起人们的深思。

〝缄默〞的泥浆中国工程院院士罗平亚说，钻井液任务会一别就是20余载。

上次会议要追溯到上个世纪。

1983年6月14日，事先石油工业部所属钻井司组织召开了全国第四次泥浆任务会议。

此次参会代表称，20多年来，中国泥浆业务开展脚步没停，但客观地说，对泥浆业务的注重还远远不够。

泥浆的〝缄默〞有时代的缘由。

上世纪以来，中国的石油工业发作剧变。

1988年，国度撤销石油工业部，组建国度石油公司。

接着，中国石油、中国石化和中国海油三大公司重组改制。

尔后，中国石油工程技术业务继续重组，在集团公司层面历经钻井局、工程技术与市场部、工程技术分公司三个阶段。

钻井局设有泥浆处。

如今，集团公司泥浆业务管理由工程技术分公司钻井工程处担任。

革新重组不可防止地削弱了泥浆任务的管理力度和职能。

开展中，各家对泥浆任务注重水平不一样，水平也良莠不齐。

目前，国际相对独立、专业化的钻井液技术效劳公司仅长城钻探、渤海钻探和中海油服油田化学事业部三家。

作为中国石油钻井液业务专业化最早的长城钻探钻井液公司，开展时间也不过10年，2000年成立以来，它曾一度是中国石油钻井液业务对外的独一窗口。

进入21世纪，各家钻井液业务虽都有较大停顿，但开展的速度和质量不能尽善尽美，与国外先进水平相比存在较大差距。

〝泥浆的开展已跟不上钻井的要求！〞罗平亚的这句话戳到了中国泥浆业务开展的痛处，也敲醒了很多人。

泥浆，不能再〝缄默〞了。

泥浆的使命其实，泥浆不曾缄默过。

作为钻井的〝血液〞，泥浆不时在确保井眼平安，提高施工速度，促进勘探开发等方面发扬至关重要的作用。

尤其是在集团公司油气业务不时拓展的明天，泥浆肩负的使命越来越重。

钻井液研究室未来发展规划和设想2002年12月8 日牟书令副总裁在视察我所时指出：发挥钻井龙头作用，创建国际一流研究所。

国际一流研究所需要国际一流的研究室来支撑，钻井液研究室是石油钻井研究所最重要科研机构之一，因此搞好钻井液研究室今后发展规划是非常重要的。

为了搞好钻井液研究室今后的规划，我们对国内外钻井液的技术现状及未来发展方向、中石化系统主要探区存在的问题进行了系统的调研，结合中石化集团公司科技进步“十五”计划和2015年规划以及石油钻井研究“十五”发展规划要求，提出了钻井液研究室今后的发展规划，制定了实现规划的思路和步骤。

一、国内外钻井液技术现状1．井壁稳定技术1．1开展地层矿物组分、理化性能分析及分区块分层段钻井液标准设计和井壁不稳定地层分类研究。

中国陆上钻井液技术人员经近20年的努力，大多数油田建立了分区块地层矿物组分和理化性能纵向剖面，形成了一套科学地制定分区块、分层段钻井液标准设计的方法，提出了稳定井壁的基本技术思路，必须采取多专业多学科共同治理才有成效。

1．2开展了井壁稳定力学的研究。

井壁不稳定的实质是力学问题。

近年来，井壁稳定力学及力学与化学藕合的研究取得较大的进展。

石油大学、德州石油钻井研究所、华北、吐哈、吉林等油田均已研究开发出了利用测井资料与岩石力学参数求取地层坍塌压力的软件1．3深化了井壁稳定机理的研究。

泥页岩与钻井液之间相互作用的微观机理研究逐步深人。

国内外专家先后采用不同方法和仪器对钻井液进人地层的驱动力、压力传递、水化对地层应力、应变的影响、泥页岩的含水量对力学性能的影响等方面进行研究。

1．4开发出了一系列新型防塌钻井液。

主要有：阳离于聚合物钻井液、两性离子聚合物钻井液、聚合醇钻井液、多元醇树脂钻井液、硅酸盐钻井液和甲基葡萄糖酐钻井液等多套休系和配方。

2．保护油气层技术80年代国内外均对如何防止地层损害进行了大量研究工作，掌握了产生地层损害的原因，建立了损害机理与评价地层损害方法，研究出了预防和减轻地层损害的有效措施，从而实现了减轻作业过程中产生的各种地层损害．90年代。

DOI: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.001我国钻井液技术难题、新进展及发展建议孙金声1，2，3， 王韧1，3， 龙一夫1，3（1. 中国石油集团工程技术研究院有限公司, 北京 102206；2. 中国石油国家卓越工程师学院, 北京 102208；3. 油气钻完井技术国家工程研究中心, 北京 102206）孙金声，王韧，龙一夫. 我国钻井液技术难题、新进展及发展建议[J]. 钻井液与完井液，2024，41（1）：1-30. SUN Jinsheng, WANG Ren, LONG Yifu.Challenges, developments, and suggestions for drilling fluid technology in China[J].Drilling Fluid & Completion Fluid ，2024, 41（1）：1-30.摘要　系统地梳理了超深/特深层、非常规、深水、干热岩、极地、天然气水合物等复杂地层钻探过程中面临的钻井液技术难题，探讨了关键科学问题与核心工程难题，结合近年来的钻井液技术进展，介绍了钻井液技术最新进展。

针对复杂地层钻井过程中遇到的高温高压高盐、泥页岩水化严重、井壁失稳、大温差、井漏、储层损害，以及钻井液维护自动化程度低等问题，国内外学者研发了抗高温高盐水基/油基钻井液、恒流变钻井液、抗超高温泡沫钻井液、环境友好型超低温钻井液、智能温压响应承压堵漏材料、可降解储层保护材料、钻井液在线监测与自动加料系统等关键材料、体系与装备。

但随着地质、工程环境愈加复杂 ，钻井液材料仍面临抗超高温高盐、超长时间稳定、防塌固壁、恶性漏失以及钻井液性能自动化调控等重大技术瓶颈。

为满足复杂地层钻探过程中钻井液性能需求 ，未来还需深入研究钻井液处理剂在极端条件下的起效/失效机理 ，钻井液处理剂在微观-介观-宏观等不同尺度下的构效关系变化及作用机制，建立安全高效的钻井液多功能一体化调控方法，构建智能钻井液理论与技术，为实现复杂地层安全高效经济环保钻井提供关键技术支撑。

中国石油集团钻井工程技术研究院2014年11月27日江苏无锡中石油固井技术进展与展望报告人：齐奉忠报告提纲一、中石油固井近年来主要技术进展二、中石油固井技术面临的挑战三、下步研究方向及思路四、开展研究工作的建议一、中石油固井近年来主要技术进展l经过近年来的深入持续攻关，中石油固井技术取得了长足进步，基本形成了系列配套的固井材料、固井工具及相应的固井工艺技术，有力地支撑了油气稳产上产。

在深井超深井、水平井及大位移井、大温差长封固段一次上返固井、储气库及页岩气固井方面获得突破；超高密度及超低密度水泥浆、胶乳水泥浆、韧性膨胀水泥浆等取得重要进展；常规固井工具及附件已经成熟，研制了尾管悬挂器及自膨胀材料；固井装备实现了更新换代，固井质量智能化控制取得初步进展一、中石油固井近年来主要技术进展l克深901井n 套管尺寸：Ф206.38mm+ Ф201.7mm+Ф196.85mm 复合尾管n 套管下深7857.6m ，井底温度高达173℃，井底压力188.8MPa ，水泥浆密度2.50g/cm 3l克深7井n Ф273.05mm 套管下深7087m ，套管浮重500吨，钻井液密度2.32g/cm 3l大北305井n Ф201.7mm 尾管下深达7409.8m lKES2-1-6井n Ф265.13mm+244.5mm 尾管下深达6537.5m ，重248吨l克深2-1-14井n 14-3/8”+13-3/8”复合套管套管下深5541m ，套管空重617吨、累计注替量1167.6m 3l金跃204井n 打塞位置为7092-7236m ，温度173℃，创打水泥塞最深新纪录1、深井超深井固井再上新台阶，创造一批固井新纪录一、中石油固井近年来主要技术进展l 复杂天然气井固井技术n 防气窜理论及防窜评价方法n 水泥浆防窜性测试仪器n 配套固井工艺及保障密封的固井工具n 防窜防漏水泥浆体系n 平衡压力固井技术n 气密封套管及氦气检测n 保证气井井筒密封完整性的配套技术2、复杂天然气井固井技术为天然气垮越式发展提供了工程技术保障中石油海外及国内天然气井数量国内：塔里木、长庆和西南3个年产规模超百亿立方米的大气区，青海、新疆和大庆3个中型气区国外：阿姆河右岸气田一、中石油固井近年来主要技术进展l 水平井固井配套技术n 固井设计优化n 套管安全下入技术（包括漂浮下套管技术）n 保证套管居中及提高顶替效率的综合措施n 低失水微膨胀及胶乳水泥浆、韧性水泥浆等n 大型压裂条件下井筒密封及保证层间封隔的技术2010 2011 2012 2013水平井作为转变经济发展方式，提高单井产量，改善开发效益的重要手段致密油、致密气体积压裂，实现“十方排量、千方砂量、万方液量”3、水平井固井技术全面推广应用，为油气增储上产做出了积极贡献中石油近年来国内及海外水平井井数2014一、中石油固井近年来主要技术进展l 大温差固井配套技术n 井眼准备技术n 长封固段条件下提高顶替效率的技术n 新型抗高温降失水剂、大温差系列缓凝剂n 大温差低密度固井水泥浆体系n 大温差固井配套技术4、长封固段大温差固井日益成熟，为简化井身结构、钻井提速提供了途径开发的大温差水泥浆体系适用温度范围宽，适用温差范围广，水泥浆柱顶部强度发展快，近3年来共推广应用近1000多口井塔里木油田台盆区井身结构优化一、中石油固井近年来主要技术进展l 储气库固井特殊性n 储气库井一次固井质量要求高n 运行时需要承受注、采交变载荷，对井筒密封性能要求高n 单井封隔质量差，影响整个井组安全运行n 窜气、带压处理难度大，成本高l 华北苏桥储气库固井难点n 储层埋藏深（3500-5300m ）n 地层温度高（110-157 ℃）n 地层情况复杂（坍塌、漏失）n 气藏亏空严重（0.18-0.95 ）n 一井出问题，影响整个库的安全固井质量与储气库的寿命及长期安全运行紧密相关，是储气库建设的核心技术5、枯竭气藏储气库整体水平得到提高，为长期安全运行奠定了基础中石油建设第一批储气库：华北苏桥、大港板南、辽河双6、重庆相国寺、新疆呼图壁、长庆储气库。