1.2 抗高温油基/合成基钻井液技术

相比于水基钻井液，抗高温油基/合成基钻井液在井壁稳定、润滑性、解卡防卡、抑制泥页岩水化分散、抑制地层黏土造浆以及优快钻进等方面具有明显的优势，成为各种高难度高温深井钻探的首要选择。

1.2.1 抗高温油基钻井液

抗高温油基钻井液主要以各种型号的柴油、矿物油作为基础油，配合抗高温乳化剂、流型调节剂、降滤失剂和加重材料组成钻井液体系，可针对不同地质条件配套其他处理剂保障井筒的完整性，同时有效应对储层的漏失。目前，国外抗高温油基钻井液技术已经比较成熟，基础液种类多，抗高温处理剂研发深入，钻井液体系也实现了广泛应用。M-I SWACO公司通过设计聚醚材料的多官能团结构，研发了抗超高温白油基钻井液，室内300℃热滚前后钻井液性能保持稳定，在塔里木库车山前区块、南海西部F7H井以及古龙1井等成功应用。哈利伯顿公司以脂肪酸衍生物乳化剂、塔罗油类降滤失剂为核心研发了柴油基钻井液体系，可抗温260℃，抗盐水侵能力强，已在塔里木盆地库车山前钻井中成功应用。

中国抗高温油基钻井液研究虽然起步晚，但近年来发展迅速，逐渐打破国外油服公司对抗高温油基钻井液的垄断，克服了塔里木库车山前、西南页岩气、准噶尔南缘和塔里木顺北地区存在的巨厚盐膏层、高压盐水层和泥页岩所带来的挑战，表2展示了中国超深井使用油基钻井液典型案例。目前国内抗高温油基钻井液应用最深水平井为塔里木油田果勒3C井，井深9396 m；应用最深直井为四川盆地蓬深6井，井深9026 m；应用最高温度井为四川盆地川西南塔探1井，完钻井底温度216℃；应用最高密度井为准噶尔盆地乐探1井，使用密度2.68g/cm³。此外，王建华等研发了抗温220℃、密度2.60g/cm³，抗盐水侵容量限达45%的高密度高抗盐水侵油基钻井液体系，在库车山前克深1101井四开井段现场应用过程中很好地克服了溢漏同层的难题。覃勇等以妥尔油脂肪酸和马来酸酐为主要原料合成了一种油基钻井液抗高温乳化剂，以此为核心构建了一套抗高温油基钻井液，在四川盆地威远区块威204H5平台页岩气井钻井过程中进行试验取得了成功，并得到大规模推广应用。赵文等研发了一种抗高温高密度油基钻井液体系，在塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带大北12X井四开井段成功应用，解决了该构造带高温高压、超高压盐膏层钻井难题。

1.2.2 抗高温合成基钻井液

合成基钻井液采用可生物降解的合成基础油作为连续相，替代了传统的矿物油或柴油，降低了对环境的污染。在性能方面，合成基钻井液已经表现出了良好的润滑性、携岩能力和防塌性能，通过不断优化其流变性，可满足各种复杂地层的钻井需求。合成基钻井液已经在多个油气田得到了成功应用，特别是在海上油气田和复杂地层油气田中表现出色。李娜等在长宁H6-6井三开斜井段及水平段成功应用了合成基钻井液体系，该体系成功兼顾了清洁环保和压力敏感地层安全快速钻井双重标准化生产模式，为长宁页岩气开发打下了坚实的技术基础。王伟等利用专项降失水剂PF-FLB以及气制油PF-SGO制备了SBM-Ⅱ合成基钻井液体系，该钻井液体系具有滤失量低、流变性能好、抑制性及稳定性较强的特点，目前已在渤海BZ25-1油田A4井成功应用。

1.3 储层保护钻井液技术

早在1959年，Monaghan等首先提出了油气层损害概念以及防止淡水与黏土作用的方法。从此“油气层损害与保护”便引起了业内专家学者的高度重视。油气层损害是指在钻井、完井、井下作业及油气田开采全过程中油气层渗透率下降的现象。由于钻井液最先与油气层接触，且钻井液组分复杂，对油气层物理、化学平衡破坏程度较大，造成的油气层损害十分严重。因此，如何减轻甚至避免钻井液对油气层的损害成为研究热点。储层保护钻井液技术旨在减少钻井过程中钻井液对油气层的损害。

1.3.1 暂堵型油气层保护钻井液

暂堵型油气层保护钻井液是在钻井过程中暂时堵塞油气层，以防止钻井液中的固相和液相侵入储层，从而保护储层不受损害的一种钻井液。其保护储层机理主要是利用钻井液中的固相颗粒，在一定的正压差作用下，快速在井筒近井壁附近形成渗透率接近零的屏蔽暂堵带。这个屏蔽暂堵带能够有效地阻止钻井液、水泥浆中的固相和滤液继续侵入油气层，从而避免对油气层造成污染。目前，国内外学者们进行了长达半个世纪以上的研究工作，先后建立了屏蔽暂堵、精细暂堵、物理化学膜暂堵3代暂堵型保护油气层钻井液技术，使保护油气层效果逐步提高，经济效益明显。孙金声等阐述了物理颗粒暂堵、化学成膜暂堵等储层保护技术的基本原理及研究进展，并给出了致密/页岩油气储层保护技术的未来发展方向。蒋官澄等率先将仿生学引入保护油气层钻井液理论中，发展了适合不同油气层的“超双疏、生物膜、协同增效”仿生暂堵保护技术，减少了对不同渗透率油气层的损害，使单井产量得到了较大的提高，并在胜利、塔里木、大港等各大油田得到推广应用，效果显著。

1.3.2 液体套管油气层保护钻井液

液体套管油气层保护钻井液技术是一种特殊的钻井液技术，通过在钻井液中添加特殊的添加剂来降低钻井液的密度和黏度，减少其对油气层的压力和摩擦力，从而避免油气层损害。“液体套管”是一种在钻井过程中使用的特殊流体，它能够在井壁周围形成一层保护膜，起到类似于传统套管的保护作用，但更加灵活和高效。液体套管通常由具有特定性能的钻井液或完井液组成，这些流体能够紧密地贴合井壁，形成一层隔离层，从而保护储层不受钻井和其他井下作业的损害。

液体套管油气层保护钻井液技术目前的研究主要集中在如何提高液体套管的稳定性和耐久性，以及优化其对油气层的保护效果。Jiang等利用仿生超双疏剂、仿生固壁剂、仿生键合润滑剂，配合其他处理剂，研发了可随钻形成液体套管保护储层的钻井液新技术，已在四川盆地昭通页岩气、渤海湾盆地页岩油、鄂尔多斯盆地苏里格致密气和松辽盆地致密气、准噶尔盆地致密油、山西煤层气以及乍得油田等1000余口复杂油气井中得到成功应用。与同区块使用过的油基钻井液或其他高性能水基钻井液相比，该技术可使平均井塌事故率降低82.6%、井漏降低80.6%、阻卡与卡钻复杂情况降低80.7%、机械钻速提高32.8%、产量提高1.5倍以上，效果显著。

1.3.3 无土相水基/合成基油气层保护钻井液

无土相水基钻井液技术主要利用水作为连续相，并且不含有固相成分，通过添加各种化学处理剂来使其具有良好的流变性、抑制性和环保性能。其储层保护机理主要包括降低固相含量、抑制水化作用、减少滤失和侵害、提供良好的润滑和减阻作用等。国外对无土相水基钻井液技术的研究主要是在清水中加入黏土抑制剂和高分子聚合物等，如Halliburton公司研制的无土相水基钻井液体系，抗温可达180℃；M-I SWACO公司研制的VeraTherm体系抗温达204℃。中国学者在无土相水基钻井液技术方面主要研发了无土相水基有机盐钻井液、无土相水基弱凝胶钻井液等，这些钻井液均以减少对储层的伤害、提高钻井效率为目标。其中，有机盐钻井液通过高分子聚合物和可溶盐的配合使用，有效保护了储层；弱凝胶钻井液则通过形成弱凝胶结构，增强了携岩能力和井壁稳定性。马英文等利用抗高温流型调节剂、抗高温护胶剂、聚胺抑制剂及甲酸钾加重剂等材料，构建了一套抗高温无土相有机盐储层保护钻井液体系，抗温200℃，在鄂尔多斯盆地神木气田米38区块致密砂岩气储层3口水平井得到成功应用。史凯娇等研发的甲酸铯无土相钻井液体系，抗温达220℃、密度可达2.37 g/cm³，具有良好的流变性和润滑性，可有效避免高密度条件下重晶石沉降问题，但价格昂贵。

无土相合成基钻井液技术是当前钻井领域的重要研究方向。该技术通过优化配方，去除了传统钻井液中的黏土成分，显著提高了钻井液的稳定性和环保性。近年来，国内外研究者在无土相合成基钻井液技术方面取得了显著进展，成功研发出多种新型无土相合成基钻井液体系，这些体系具有优良的井壁稳定性、低摩阻和高温稳定性等特点，可适用于复杂地层的钻井作业。王旭东等研制了适用于合成基钻井液的流型调节剂并建立了抗高温高密度无土相合成基钻井液体系，抗温180℃，密度最高可达2.0 g/cm³，老化前后破乳电压高，滤失量低，流变性能优异，可满足现场施工的要求。张弌等研制了基于生物质合成基液LAE-12的无土相合成基钻井液，抗温150℃，密度1.20～2.50 g/cm³可调，在四川盆地中江204H井首次现场试验中表现出良好的效果。