徐 安 （长江大学石油工程学院，湖北 武汉430100）

岳前升 （长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023）

广义的油基钻井液，包括矿物油基钻井液和合成油基钻井液，是钻井液体系中的一个大的类型，由于具有强的抑制性、优异的润滑性、热稳定性强以及优异的储层保护性能等特性，因而在油气勘探与开发中应用十分广泛。随着页岩气、深水油气等开发在我国逐渐兴起，对油基钻井液的研究正在进一步深入［1］。下面，笔者对国内外油基钻井液及其处理剂研究进展进行综述。

1 国内油基钻井液及其处理剂研究进展

20世纪80年代以来，先后在华北、新疆、中原、大庆等油田使用过油基钻井液，但由于使用成本和环境保护问题，再加上国内水基钻井液技术发展也非常迅速，导致油基钻井液应用受到一定程度限制。随着深水钻井、页岩气钻井等在我国兴起，油基钻井液又逐步被关注［2］。近20年来，国内油基钻井液应用主要集中于海上油田以及陆上一些特殊井和高难度井。

1.1 油基钻井液体系

1）矿物油基钻井液体系 油基钻井液体系包括早期的柴油基钻井液和后来发展起来的低毒矿物油钻井液，即白油基钻井液。国家 “863”项目研制的高温高密度白油基钻井液，在葡深1井成功连续应用160d，性能稳定，完钻后测温期间承受了14d的井底高温 （220℃）考验，圆满完成了5500m的钻探任务［3］。国内开发的强封堵型白油基钻井液体系，着重降低滤失量和提高封堵能力，成功解决中国南海涠洲油田涠二段和流二段下部硬脆性泥岩地层井壁失稳的的技术难题［4］。另外，我国研发的低剂量油基钻井液体系，其乳化剂和润湿剂加量极小，仅占总加量的1.5%～3.0%，钻井液体系抗温能力达到180℃，密度可加至2.4g／cm3，可满足不同基液 （气制油、白油和柴油）、不同温度、不同密度和不同油水比的配制要求［5］。环保型全油基钻井液体系使用5#白油作为基础油，其流变性较好，沉降稳定，滤失量低，具有较强的抗水侵和抗土污染能力［6］。

2）合成油基钻井液体系 合成基钻井液体系主要包括酯基、气制油和线性α－烯烃基钻井液。酯类合成基钻井液已在我国海上SZ36－1油田CF1、C25hf和C26hf 3口水平井中成功应用［7］。气制油基钻井液较酯基钻井液，具有更优的流变性和高温稳定性，2005年在渤中25－1油田成功钻完3口井的Ø215.9井段，取得了良好效果［8］。针对深水钻井特点，有学者研制了线性α－烯烃合成基钻井液体系，其具有优良的流变性、抑制性、抗污染性、高温稳定性及电稳定性［9］。

1.2 钻井液处理剂的开发

近年来，国内在钻井液处理剂方面开展了许多研究工作，开发的油基钻井液处理剂主要包括有机土、主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂、降滤失剂和提切剂等，其中应用最多的是钻井液降滤失剂，其次是乳化剂、防塌抑制剂、润湿剂，并在现场应用中取到了显著效果［10］，但总体上存在处理剂品种较少、加量大等不足。

2 国外油基钻井液及其处理剂研究进展

国外大型油田服务公司在油基钻井液研究方面起步较早，配套产品种类齐全，对不同井况和地层均采用不同体系来进行处理，尤其以斯伦贝谢M－I Swaco公司和哈里伯顿Baroid公司为代表，引领了世界油基钻井液技术发展方向。

2.1 油基钻井液体系

1）高温高密度油基钻井液体系 高温高密度油基钻井液体系具有良好的稳定性，在高温高压环境中表现尤为突出。如墨西哥湾、北海等地，井底最高压力超过110MPa，井底温度超过200℃，钻井液密度达2.22g／cm3以上，易出现重晶石沉降问题。针对上述情况，采用一种密度为4.8g／cm3的亚微米颗粒四氧化锰代替重晶石，由此解决加重材料沉降的问题，目前已在北海油田成功应用［11］。M－I公司使用甲酸铯盐水配制了密度为1.66g／cm3的高密度低固相油基钻井液，在挪威Statfjord油田进行试验，创下了北海地区最快的高温高压完井记录，是一种能将高温高压井控问题最小化、单井产量最大化的有效钻井液体系［12］。

2）高性能无粘土油基钻井液体系 该钻井液体系无固相或固相含量极低，有利于提高钻速，且具备更高的抗污染性、很好的悬浮和井眼清洁能力。Baroid公司研发的INNOVERTⓇ高性能无粘土油基钻井液体系，以液体石蜡油和精炼矿物油的混合物作为连续相，使用油溶聚合物提高钻井液油相粘度［13］。将该钻井液体系应用于北海地区倾角70°的长距离水平井后，提高了机械钻速，显著降低了井下损失①History H C.INNOVERTⓇ Oil－based Mud Provides Cost Savings on Sub－horizontal（70°）Well.2010.。Halliburton公司研发的“Clay－Free INTEGRADETMDiesel－Based Drilling System”无粘土柴油基钻井液体系，既无有机土，也无改性褐煤，固相含量低，具有聚合物钻井液体系的特性，其密度易控，比一般油基钻井液使用效果更好［14］。

3）微粉加重油基钻井液体系 微粉加重油基钻井液体系很好地解决了钻井过程中重晶石沉降问题，并提高了滤失性能，减少了钻井事故的发生。第一个应用微粉加重材料的低毒矿物油油基钻井液体系是由M－I Swaco公司研发的低毒矿物油油基钻井液体系，该体系中微粉加重重晶石尺寸仅是普通重晶石的十分之一，在北海南部、挪威Statfjord油田得到成功应用②M－I SWECO Performance Report.Oil－Base WARP Fluid Maintains HTHP Well Stability in First Offshore Norway Application.2006.。Baroid公司研发的新型油基MBS（微细重晶石）钻井液体系，以烷烃／矿物油为基油，加重材料采用强力抗沉降的微细重晶石，该体系具有低粘度、低流变性、低扭矩和悬浮稳定性好等特点③Halliburton Cementing.Hi－DenseⓇ Weight Additives.2007.。

4）恒流变合成基钻井液体系

恒流变油基钻井液体系使用少量的有机土，并配合使用聚合物类增粘剂，随着温度的变化，有机土和增粘剂对粘度起互补 （抵消）的作用［15］。另外，使用一种温度活化型表面活性剂，可与低浓度的有机土相互作用达到增粘的目的。该体系流变稳定性较好，可解决随着温度和其他井底环境改变而引起的井底清洁能力下降、环空当量循环密度过大、重晶石沉降和井漏等问题。

5）可逆转乳化油基钻井液体系 可逆油包水乳化钻井液体系使用一种特殊的可逆转表面活性剂，在不同的酸碱性条件下会有不同的性能，能使油包水钻井液和水包油钻井液相互转化［16］。在碱性条件下，HLB值较小，形成油包水乳状液；与酸接触后，HLB值增大，形成水包油体系［17］。该钻井液体系可直接排放钻屑，固井质量好，可以很好地保护油气层。同时，其钻井性能稳定，流体容易控制，岩屑亲油且不结团，与传统的油基钻井液抑制性能十分相近［18］。

6）零滤失油基钻井液体系 BP公司配制出一种滤失量几乎为零的油基钻井液，即零滤失油基钻井液［19］。该体系以标准低粘矿物油为基液，盐液为CaCl2溶液，采用常规油基钻井液添加剂。在大多数情况下，油水比为80／20，乳化剂组合为标准乳化剂／润湿剂配方，增粘剂为标准有机土，个别配方中还采用细粒粘土来模拟钻井颗粒。由于该体系具有很低的滤失量，因而能大大改善钻井液的性能，从而减少油气层损害。

2.2 钻井液处理剂的开发

国外钻井液处理剂研究自20世纪80年代开始进入快速发展阶段，以含磺酸基的合成聚合物为基础的油基钻井液处理剂分为21类，共有1046个产品［20］。近年来，国外研制出一种复合阳离子表面活性剂CCS，将其添加至油基钻井液后，不仅可有效地减少钻屑表面所吸附的油量，同时还具有改善流变性和降滤失的作用［11］。研发的一种油溶性聚合物颗粒降滤失剂，在油基钻井液和合成基钻井液中均具有较好的溶解性和抗温能力，在滤失过程中，聚合物颗粒能在外部形成薄且易变形的滤饼，在内部滤饼中聚合物颗粒将会封堵地层孔隙，从而降低钻井液滤失量［21］。美国M－I有限公司研发的一种用于油基泥浆的降滤失剂，由白雀木与反应性胺等亲有机性物种缩合反应生成，降滤失性能良好［20］。Kirsner等［22］研制了一种既可以作为钻井液的乳化稳定剂又可以作为降滤失剂的产品。该产品可以减少2／3的乳化剂用量，而且不用额外添加通常的降滤失剂，还可以提供额外的电荷稳定性。Thaemlitz等［23］研发了一类无规三元共聚物，可以在高温高压至少连续运转16h的情况下有效保持钻井液的流变稳定性并达到降滤失的作用，因而可以用作页岩抑制剂。

3 结 语

随着页岩气、深水油气的开发在我国逐渐兴起，对油基钻井液的研究正在进一步深入。与国外大型油气田技术服务公司相比，我国在油基钻井液体系及处理剂品种等方面存在着明显差距。为此，国内应加强高效环保的抗温及低粘高切油基钻井液技术研究，以满足油气勘探开发对钻井液的要求。

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