汪婧 （国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215000）

前苏联早在上个世纪六十年代便已经开始对空心玻璃微珠进行运用了，当时主要将其当成减轻剂，用于防漏。发展到九十年代，美国开始运用这种材料进行油气田开采。而我国在2006年才开始逐渐了解这一新型材料。运用这种材料进行低密度水泥浆与钻井液的配置更有利于提升其稳定性，在当前的油气田开采过程中，能够满足多种钻井类型的实际需求，与传统材料相比，这种新型材料更具有应用优势。

1 高性能空心玻璃微珠的概述

高性能空心玻璃微珠是当前一种新型的复合材料，可以将其简称为HGB，从其物理形态上看，该材料单颗呈正球体，中空密闭，内部充有少量的N2和CO2，壁厚约1—3.5微米，是当前新型的非金属无机填充材料，具有以下几方面优势：

第一，物体形态完美，呈正圆形，具有良好的流动性，在作业过程中便于泵送；第二，密度较低，在作业过程中有良好的减轻效果；第三，具有较强的抗压强度，在作业过程中不容易发生压缩现象；第四，化学性质稳定，在作业过程中不容易与其他物质发生反应，影响作业效果。

2 开采油气田过程中的应用

2.1 在低密度水泥浆中的应用

运用HGB的低密度水泥浆在密度上明显降低，避免了压漏底层现象的发生，对油气层能够起到良好的保护作用，运用HGB的低密度水泥浆最低可以达到每立方厘米0.9克，当前我国主要运用的密度为每平方厘米1.1—1.4克。该材料有强大的抗压性与耐高温性，稳定性非常高[1]。由于HGB的直径较小，在作业过程中能够形成致密滤饼，从而降低材料失水性。作业过程中的稠化时间可以进行调节，且拥有很好的流变性。具有良好的防气窜性能，可以对油水气层进行有效分离。

经反复试验以后，得出较好的水泥浆配方为：G级水泥400克，微硅60克，Y12000约140克，水300克，减阻剂31克，降失水剂45克，缓凝剂9克，消泡剂1.5克。当前，这一配方已经在我国一部分油气田开采工程中使用，且效果较好。

2.2 在低密度钻井液中的应用

运用HGB的低密度钻井液可以运用于水平井、深井等作业中，其优势主要体现在能够大幅度降低材料密度，且可以根据需要进行调节，有效减少压漏地层的现象发生，运用HGB的低密度水泥浆最低可以达到每立方厘米0.6克，当前国外普遍运用的密度为每平方米0.7—1.0克。该材料在高温高压的环境下，仍能够保持非常良好的稳定性，在使用过程中，能够发挥良好的润滑作用，从而减少阻力与套管磨损，在钻井过程中有效提升工作效率[2]。运用HGB还能够有效提升泥饼质量，明显降低滤失量。

另外，规格不同的HGB钻井液并不会对流变性能产生很大影响，且与流动模型相符合。运用该材料进行钻井作业时，不会对储层造成严重伤害，其渗透率恢复最高可达到100%。与此同时，运用该材料还能够有效提升油气田的采收率，防止在作业过程中发生漏失现象，降低作业成本。该材料操作过程简单，作业时不用借助特殊设备，大大降低了设备使用成本。

3 当前存在的应用问题及解决途径

当前HGB材料虽然是一种性能非常好的材料，在油气田开采作业中有非常广大的应用前景，但在实际操作过程中，仍然存在以下两方面实际问题：

第一，操作过程中可能会造成HGB出现破碎，需要以实际情况为依托进行适量的持续添加[3]。会造成HGB出现破碎的主要影响因素有：材料本身的抗压强度，作业时井下的实际压力，钻井液配伍性，钻头作业时产生的剪切力等。想要解决这方面问题便需要改善钻井液体系，使其配伍性更好，还要及时更新最新的钻井工艺，在对HGB进行选择的过程中要尽量选择抗压强度较高的类型。

第二，HGB材料存在浪费现象。在进行钻井作业时，会运用大量的HGB材料，这使得作业成本提升。想要解决这一问题，可以运用加水稀释的方式，将材料变成牛顿流体，之后进行材料回收，其回收率高达98%，能够降低作业成本。

4 结语

我国在2006年才开始接触HGB材料，当时运用这种材料进行油气田开采时主要依赖进口，不仅价格昂贵，且发展受限。发展到2010年，我国已经拥有属于自己的HGB生产体系，价格合理，质量上乘，在满足我国油气田开采所需的同时，还出口到其他国家。随着我国HGB生产技术的日益成熟，在未来的油气田开采工程中，这种材料将会得到更广泛的运用，并为油气田开采工程创造出较大的经济效益。

[1]叶艳，鄢捷年.高强度空心玻璃微珠低密度水基钻井液室内研究及应用[J].石油钻探技术，2012.17（02）：163-164.

[2]赵华蕾，王燕萍，王依民等.空心玻璃微珠增强泡沫材料的研究和应用进展[J].合成技术及应用，2013.15（09）：222-223.

[3]李慧剑，梁希，何长军等.空心玻璃微珠填充环氧树脂复合材料力学性能试验研究[J].燕山大学学报，2014.14（07）：125-126.