1.4 钻井液防漏堵漏技术

深层超深层钻探过程中，钻井液的防漏堵漏性能必须适应高温、高压的井下环境，确保在极端条件下仍能有效封堵漏失，维持井壁稳定。

1.4.1 桥接材料类防漏堵漏技术

桥接材料类防漏堵漏技术是解决裂缝性地层井漏问题的有力手段之一，主要是通过将不同形状及尺寸的桥接堵漏材料以不同浓度与钻井液复配形成堵漏浆，堵漏浆在裂缝内架桥、堆积和充填，形成阻断流体压力传递和流体介质通过的裂缝封堵层。常用的桥接材料有核桃壳、碳酸钙、纤维、云母片等。但常用的桥接堵漏材料粒径与地层漏失通道尺寸的匹配性差，由于重力沉降、缝内冲刷等因素的影响，桥接堵漏材料在裂缝宽度较大、纵向延伸较高的大裂缝，尤其是溶洞中不易驻留，导致封堵层承压能力低。桥接堵漏是一种常用且较为见效的堵漏方法，但目前常用桥接堵漏材料抗高温性能弱、材料粒径与裂缝尺度级配性差、裂缝中颗粒堆积桥接封堵层稳定性不佳，导致裂缝封堵无效或复漏风险高，难以满足日益增多的超深层油气钻井堵漏需求。暴丹等通过对不同类型桥接堵漏材料的粒径级配和浓度控制，优化制备了适用于不同裂缝开度的抗高温桥接堵漏配方，其高温承压封堵能力最高可达15 MPa。

桥接堵漏材料形成的裂缝封堵层在高温、高压、高地应力等复杂环境下失稳破坏加剧，导致堵漏成功率和裂缝封堵效果难达预期。康毅力等通过分析核桃壳、碳酸钙等桥接堵漏材料的形貌、粒度分布及力学性质等建立了深井超深井钻井桥接堵漏材料高温老化性能评价方法和指标体系。朱金智等基于单一桥接堵漏材料粒度分布实测数据，提出了采用分段三次Hermite插值法预测桥接堵漏材料及配方粒度分布的新方法。桥接堵漏技术对材料粒径和裂缝尺度的匹配性要求高，施工时易发生“缝口封门”或“封内流失”现象，后续钻进时易发生返吐、复漏，张沛元提出了桥接材料粒径由小到大、浓度由低到高的边配边注“渐进法”桥接堵漏工艺，现场施工6口井，堵漏成功率100%。

1.4.2 凝胶材料类防漏堵漏技术

聚合物凝胶类防漏堵漏材料主要是借助化学交联反应或依靠分子间的相互作用力形成具有三维网络结构的高强度凝胶，对复杂地层钻井液漏失通道进行封堵。对于大裂缝、溶洞性漏失地层，桥接等堵漏材料在其中很难滞留形成封堵层，而聚合物凝胶具有强变形和滞留特征，可以克服颗粒类材料的缺陷，达到理想的堵漏效果。凝胶堵漏材料主要分为化学凝胶和交联型聚合物凝胶两大类。化学凝胶主要通过化学反应形成，而交联型聚合物凝胶则是通过聚合物与交联剂的交联反应形成。目前，多种凝胶材料已被研究并应用于实际工程中，如聚丙烯酰胺凝胶、聚乙烯醇凝胶等。这些材料在交联反应、耐高温性能、环保性等方面都有各自的特点。Bai等研发了一种基于疏水缔合和离子键作用的双网络自愈合聚合物凝胶堵漏材料，有效提高了对漏失地层的承压封堵能力。Jia等制备了用于高温储层暂堵的环保型和强度增强型纳米硅基复合凝胶，具有良好的力学和弹性性能，有利于增强封堵效果。Lecolier等基于研发的交联聚合物堵漏剂，结合纤维、刚性颗粒等形成了固相颗粒强化凝胶段塞堵漏技术，在路易斯安那、伊朗北部的恶性漏失井取得了良好的现场应用效果。贝克休斯公司研发了一种氧化镁基触变性无机凝胶堵漏材料MAX-LOCK，并基于地层漏速、温度、漏失通道尺寸等因素优化了凝胶的凝结时间，形成了专门用于处理碳酸盐岩井漏地层的凝胶堵漏技术，在中东碳酸盐岩恶性漏失井的堵漏效果良好。

1.4.3 可固化类防漏堵漏技术

可固化类防漏堵漏技术是指将配制好的可固化堵漏浆泵入井筒，在压差作用下堵漏浆进入漏失通道，在地温作用下固化成型，对裂缝形成高强度封堵。可固化类堵漏浆固结体的承压能力高，目前在恶性井漏现场使用较多。可固化堵漏材料来源广、成本低、强度高、配制工艺简单、固化后胶结强度大，但其施工安全风险高，抗高矿化度地层水污染能力差，易受流体稀释导致固化效果差。可固化类堵漏材料与常规的桥接堵漏材料相比具有高承压能力且固化性能好，在循环钻进过程中，封堵层不会被钻井液液柱压力破坏，能够大幅度减少堵漏施工次数。可固化类防漏堵漏技术是目前防漏堵漏领域中的重要技术之一，它主要依赖于具有固化能力的材料来实现对缝洞或裂缝的封堵。目前已经开发出了如水泥类、环氧树脂类、聚氨酯类等多种可固化类防漏堵漏材料。这些材料具有优异的物理封堵和固化胶结能力，可有效封隔地层漏失通道，提高地层承压能力。可固化类防漏堵漏材料在现场的成功应用，显著降低了井漏事故发生的可能性。哈里伯顿公司研发了“一袋式”堵漏技术封堵漏失通道，控制恶性井漏，承压封堵能力高达20 MPa，可封堵宽度为3～25 mm的裂缝，并且具备良好的抗温性能。南海西部莺歌海盆地X构造天然裂缝普遍发育，地层温度最高204℃，地层压力系数最高达到2.19，地层承压能力低，安全密度窗口窄，钻井过程中极易发生恶性井漏等复杂情况，采用“试挤清洗液+注挤水泥浆”间歇式挤水泥工艺进行高承压堵漏10余井次，堵漏成功率达到100%，保障了莺歌海盆地X构造超高温、高压井段地层的安全顺利钻进。

1.4.4 复合材料类防漏堵漏技术

复合堵漏材料通常由多种组分按一定比例组合而成，如纤维、颗粒物和片状物等，这些组分在复合堵漏材料中发挥着自身作用，共同构成了具有优异性能的防漏堵漏体系。纤维等能够提供良好的增强效果和韧性；颗粒物等能够填充和封堵微小的孔隙和裂缝；片状物等则能够在堵漏过程中起到良好的桥接和封闭作用。复合材料类防漏堵漏技术是近年来随着钻井技术的进步和复杂地质条件的挑战而逐渐发展起来的。复合材料堵漏可充分发挥不同类型堵漏材料的优势，达到良好的堵漏效果。目前使用的主要复合段塞方式有桥塞+可固化、桥塞+高失水、凝胶+水泥等。针对莺琼盆地高温、高压、窄安全密度窗口（小于0.10 g/cm³）地层，韩成等研发了密度为2.30 g/cm³的高密度“桥塞+高失水”复合堵漏技术，将地层安全密度窗口提高至0.16 g/cm³，钻井效率大幅提高。刘文堂等合成了微纳米尺度可变形球形凝胶，并与云母片、纤维等材料复合得到了与油基钻井液具有较好匹配性的复合堵漏材料，在涪陵地区页岩气井中得到成功应用，取得了较好的堵漏效果。王广财等通过引入不同粒径的刚性堵漏材料（核桃壳、棉籽壳、云母片）和可变形颗粒（锯末）实现封堵层紧密堆积和压实，提高地层承压能力，形成了具有防漏和堵漏双重功能的堵漏体系，在火焰山腹地进行了5口井现场试验，比同区块平均漏失量降低74.3%，堵漏损失时间节约93.5%，钻井周期缩短57.8%。

2. 深层超深层钻井液技术存在的问题

2.1 抗高温高盐高密度水基钻井液技术存在的问题

抗高温水基钻井液技术是钻井工程中应对高温环境挑战的重要技术手段，但在实际应用中仍然面临一些问题。①在高温（大于200℃，下同）环境下稳定性不足，钻井液中的聚合物和其他添加剂容易发生热降解，导致钻井液性能下降，同时还可能导致钻井液中的不同组分发生相分离，影响钻井液的均匀性和稳定性。②在高温环境下，钻井液的黏度往往难以控制，可能出现过高或过低的情况，影响钻井效率和井壁稳定。同时，抗高温水基钻井液在高温高剪切速率下可能表现出较差的剪切稀释性，不利于提高钻速和携带岩屑。③随着温度的升高，钻井液的滤失量控制困难，导致井壁不稳定和储层损害，并且形成的滤饼质量在高温条件下可能变差，影响其护壁和防漏功能。④部分抗高温水基钻井液可能与地层中的矿物或流体发生反应，导致地层渗透率降低或形成堵塞。在保护储层方面，一些抗高温水基钻井液可能无法满足特定要求，造成储层损害和产能下降。

2.2 抗高温油基/合成基钻井液技术存在的问题

抗高温油基/合成基钻井液技术在深井、超深井以及复杂地层的钻井作业中扮演着重要角色。尽管国外在这方面的技术已经相对成熟，中国也在不断追赶并取得了一定的进展，但仍存在一些问题需要解决。①在高温环境下，油基/合成基钻井液的组分可能发生化学或物理变化，导致性能不稳定，如黏度增加、凝胶化等。同时，随着温度升高，钻井液的流变性变得难以预测和控制，可能影响钻井效率和井眼清洁。②选择合适的乳化剂以维持钻井液在高温下的乳化稳定性是一个挑战。乳化剂的性能直接影响钻井液的稳定性和使用寿命。钻井完成后，高温环境下破乳变得更加困难，可能导致环境污染和废弃物处理成本增加。③油基/合成基钻井液与地层中的某些矿物或流体发生反应，导致地层渗透率降低或形成固体沉淀。在固井作业中，油基/合成基钻井液与水泥浆的配伍性是一个关键问题。不相容可能导致固井质量下降或井眼稳定性受损。④油基/合成基钻井液在使用过程中可能对环境造成污染，特别是在海洋钻井中，对海洋生态系统的潜在影响需要特别关注。同时，高温环境下某些组分可能分解产生有毒或易燃气体，增加安全风险。