摘要
深部钻探是获取深部油气资源以及精准探测地球深部的必要手段，随着深井、特深井井深的不断增加，面临的高温环境对钻井液体系提出了更严格的要求。近年来，经过研究人员持续不断的研究，抗高温钻井液体系取得了新的进展。本文分析总结了国内外各种抗高温钻井液体系的研究与应用情况，并指出了不同体系的优势和应用场景，主要包括抗高温聚磺钻井液、高密度钻井液、低密度钻井液等抗高温水基钻井液体系，抗高温纯油基钻井液、水包油、油包水钻井液以及可逆油基钻井液体系，海上深水无固相、甲酸盐钻井液、泡沫钻井液以及弱凝胶钻井液等抗高温无固相钻井液体系；有机硅钻井液体系和生物质钻井液体系。未来的发展方向包括环境友好型、提高抗高温性能、降低成本和增强多功能性。这将需要不断的技术创新和合作，推动钻井行业向更可持续和高效的方向发展，促进抗高温钻井液体系的开发与应用。
为满足能源需求，迫切需要开采深层超深层油气资源，钻探技术正处于快速发展阶段，深井和特深井钻探已成为业界热
因此，为了更好地进行深部油气资源勘探开发，不仅需更强大、更高效的设备和工艺，还对钻井液性能和质量提出更高要求。钻井液在钻探过程中扮演重要角色，需满足润滑、冷却和清洁井壁等需求，以及应对高温、高压和复杂地质条件等挑
本文旨在分析抗高温钻井液体系在深井和超深井钻探中的应用和挑战，探讨近年来国内外不同类型抗高温钻井液体系的钻井液性能及现场应用状况，并提出了发展建议。鉴于未来深井，尤其是特深井钻探的深度拓展，现有钻井液体系的抗温性能将难以满足需求，因此有必要研发更高抗温性能的处理剂，以配套超高温钻井液体系。
抗高温聚磺钻井液体系的一大特点是抗温性优异，目前此类钻井液体系还是普遍适用于国内深井钻进工程，如
| 井名 | 完钻深度/m | 最高温度/℃ | 密度/(g·c | 钻井液体系 |
|---|---|---|---|---|
| 莫深1井 | 7500 | 173 | 2.1 | 聚磺氯化钾体系 |
| 沁深1井 | 6005 | 236 | 1.3 | 聚磺钻井液体系 |
| 胜科1井 | 7026 | 235 | 1.86 | 聚磺钻井液体系 |
| 秋男1井 | 7003 | 150 | 2.28 | 欠饱和盐水高密度聚磺钻井液 |
| 濮深16井 | 5440 | 200 | 2.2 | 聚磺饱和盐水钻井液体系 |
另外，中国松辽盆地大陆科学钻探项目的主井松科-2井，钻探深度达到了7018 m，孔底温度>240 ℃。为了确保钻井液能够承受高温环境的要求，Zheng
在四川盆地部分深部钻井地区，高温和地温梯度大导致井壁失稳和钻井液抗温能力不足。因此，张帆
针对我国新疆塔里木盆地顺托果勒地区顺北区复杂地形条件下的油气勘探开发中遇到的问题，郭文
深井钻进通常面临温度高、压力高的问题，需要使用抗高温高密度钻井液体系来维持井壁稳定以及平衡地层压力，保障钻井安全。李雄
| 实验条件 | ρ/(g·c | Gel/Pa | PV/(mPa·s) | YP/Pa | FLHTHP/mL | pH |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 常温 | 2.20 | 6.5/12.0 | 62 | 10.0 | ||
| 220 ℃、16 h | 5.0/9.0 | 36 | 11.0 | 7.6 | 9 | |
| 220 ℃、65 h | 4.5/10.0 | 37 | 12.0 | 7.8 | 9 | |
| 常温 | 2.31 | 3.5/13.0 | 92 | 20.0 | ||
| 220 ℃、16 h | 11.0/17.0 | 56 | 24.5 | 9.8 | 9 | |
| 220 ℃、65 h | 12.0/20.0 | 58 | 28.0 | 10.2 | 8 | |
| 常温 | 2.40 | 5.5/22.0 | 98 | 47.0 | ||
| 220 ℃、16 h | 12.0/22.0 | 76 | 24.0 | 11 | 8 | |
| 220 ℃、65 h | 14.0/25.0 | 96 | 40.0 | 11.8 | 8 |
吴建
针对新疆塔中地区顺托区块钻井工程中面临的储层埋藏深、压力高、地层温度高、天然裂缝发育等问题，郑志
| 名 称 | 作 用 |
|---|---|
| ZNJ-3 | 调节流变性 |
| WSG-3 | 降低钻井液高温滤失量及分散 |
| SMP-3、PAN-4 | 降低钻井液高温滤失量 |
| 纳米封堵剂、抗温封堵剂 | 封堵微孔隙及微裂缝、调节流变性 |
| HBY-1、亚硫酸钠 | 提高钻井液的抗温性 |
| 页岩抑制剂YY-1 | 抑制泥页岩水化膨胀 |
| 白油 | 提高钻井液体系的润滑性 |
| SF-28 | 降低钻井液体系的粘度、保持钻井液流变性 |
一些高温地层压力中等偏低，这时需要抗高温低密度钻井液体系来减轻对地层的压力，此类钻井液体系除了要求抗高温性能好外，通常密度可调，对流变性的稳定性要求高。针对华北油田杨税务潜山地区储层温度极高、压力中等偏低、存在大段非均质碳酸盐的问题，田惠
梅春
抗高温饱和盐水钻井液体系能适应高温环境、抵抗地层盐分的侵蚀、保持井壁稳定、提高钻井效率和环保性能，是钻井作业中不可或缺的重要部分。Huang
为了解决元坝地区钻井液在高温条件下稳定性差、流变性和失水性难以调控等问题，刘虎
海上抗高温钻井液体系主要用于满足海上油田钻井作业的需求，而高温会使海水钻井液中的各种组分产生增稠、降解、交联和胶凝等影响，导致钻井液性能恶化，并且该类钻井液体系一般固相含量低，对流变性和防塌护壁性能要求
针对南海西部深水高温高压地层环境的问题，李炎军
高温高压井作业面临着更加严苛的地层条件，包括增加的地层压力和井底温度。娄益
为了满足东海地区日益增加的高温深井钻井需求，减少复杂情况发生，并更好地保护低孔渗油气储层，研究人员对深水抗高温钻井液体系进行了一系列研究。朱胜
为了满足海上高温深井钻探对环保的要求，刘涛
针对深水高温高压井作业中存在的气体水合物、高温和井漏等问题，刘俊彦
针对目前地热钻井高温钻井液体系存在配制过程复杂、抗高温性能差等迫切现实问题，巩如
随着传统油气资源的不断衰竭，急需开发新型清洁能源。干热岩存在于井下超高温环境中，因此，抗高温干热岩钻井液体系的研究显得尤为重
根据井内温度数据，前苏联科拉3井的井底温度达到220 ℃，美国索尔顿湖高温地热科学钻探井深3200 m，温度达到353 ℃，德国KTB科学钻探的井温为275 ℃，而日本葛根田地热区WD-1A井使用温度指示材料记录的孔底温度高达500
| 钻井液名称 | 配 方 | 抗温/℃ | 应用 | 主要特点 |
|---|---|---|---|---|
| SIV钻井液体系 | 150 L淡水+1.35 kg SIV+9.45 kg KCl+0.45 kg Na2CO3+0.95 kg Na2SO3+4.5 kg 超细碳酸钙+3.6 kg 三元共聚物降滤失剂+0.045 kg 消泡剂+4.5 kg粘土混合物+重晶石 | 232 | 德国大陆深钻项目KTB-HB | 在230 ℃以下可保持很好的性能，但经过长时间钻井后，核心处理剂受高温影响导致流变性难以控制，最后事故完钻 |
| 高性能水基钻井液（HPWBM）体系 | 膨润土+NaOH+CaCl2+聚丙烯酰胺+羧甲基纤维素+改性淀粉+铝酸盐络合物+可变形聚合物封堵剂+聚铵盐+快钻剂 | 233 | 墨西哥湾及美国大陆等 | 可以更好地抑制粘土和岩屑的分散，减少钻头泥浆充填 |
| TSD/TSF聚合物钻井液 | 暂无 | 232 | 莫比尔湾地区 | TSD、TSF结合配制出来的钻井液不仅热稳定性高，而抑制性能也比较高 |
| 高温聚合物钻井液体系 | (4%~5%)膨润土+(0.2%~0.3%)NaOH+0.2%PAC+0.56%褐煤钠盐+0.32%聚丙烯酸钠+0.24%丙烯酸-丙烯酰胺共聚物+0.04%木质素磺酸盐+0.56%改性褐煤树脂+重晶石 | 210 | 美国Baroid公司研制 | 抗温能力强 |
| 分散性褐煤-聚合物钻井液体系 | PAC+褐煤-聚合物分散剂+聚合物降滤失剂+树脂降滤失剂+铬褐煤+天然沥青+低分子量聚合物解絮凝剂+阴离子型磺化聚合物降滤失剂+氯化钠等 | 212.8 | 密西西比海域 | 抗温能力强、抗污染能力强、抑制性较强 |
| EHT抗高温无毒水基钻井液体系 | (0.86%~3.50%)膨润土+NaOH+NaCl+(0.29%~0.86%)纤维素增粘剂+(0.57%~1.71%)合成聚合物高温降粘剂 | 215 | 莫尔比湾某油气井 | 耐高温、环保 |
| 高温低密度聚合物钻井液体系 | (15%~25%)高岭土+(0.15%~0.20%)丙烯酸类二元共聚物+(0.01%~0.05%)磷酸钠+(1%~3%)润滑剂+(1.5%~2%)石墨 | 220 | 前苏联科拉半岛SG-3井 | 抗温能力强、低密度特性减少对地层的污染 |
| D-HT/HOE/Pyrodrill体系 | 3.6%膨润土+0.15%粘封剂+0.15%高温稳定剂(SSMA)+0.5%抗温剂+(1%~1.5%)Pyrodrill-HT(原浆)+1.50%Hostadrill3188(原浆) | 275 | 德国KTB科学钻探 | 泥浆低剪粘度提高，高温失水降低，携屑能力改善 |
全油基钻井液油水比>95∶5，相比于油包水乳化钻井液具有可进一步提高机械钻速、稳定井壁和保护储层的优点，但由于其在高温下的悬浮稳定性和流变性控制难度大，所以对增粘剂和提切剂性能要求高，全油基钻井液一般用于钻进地质构造特征复杂地
油包水乳化钻井液对乳化剂和润湿剂的性能需求相较于纯油基钻井液更为严格。普遍观点认为，引入水分使得油包水乳化钻井液在安全性和环保性能上优于纯油基钻井
针对油基钻井液在施工过程中流变性难以调控、动静切力低、易发生沉降等问题，孙伟
刘鸿武
范胜
抗高温水包油钻井液体系可以通过调节油水比来改变钻井液的密度，满足欠平衡钻井的需要。白锋军
可逆油基钻井液体系具有抗高温、高密度的性能要求，同时易于水洗，具有低油水比和简单组分的优点。任妍君
巴基斯坦北部区块，地层重复反转，油气埋藏深，井底高温高压，同时存在易吸水膨胀、垮塌的长段页岩层和易缩径、卡钻的盐膏层。对这些问题，黎凌
各类抗高温油基钻井液体系的主要特点汇总见
| 钻井液名称 | 配 方 | 抗温/℃ | 主要特点 |
|---|---|---|---|
| 全油基钻井液体系 | 白油+有机土+主乳化剂+辅乳化剂+润湿剂+乳化沥青防塌剂+超细碳酸钙+防塌树脂， | 150 | 油水比>95∶5，相比常规油包水乳化钻井液可进一步抑制泥页岩水化分散、提高钻速、稳定井壁和储层保护 |
| 抗高温油包水钻井液体系 | 白油+25%CaCl2盐水+超高温乳化剂SD-HTPE+辅乳化剂SD-HTSE+润湿剂+降粘剂SD-ORV+增粘剂SD-OIV+有机土+CaO+油溶性沥青+重晶石 | 220 | 具有抗污染能力强、润滑性能优越、动态沉降稳定性好的优点，对乳化剂和润湿剂的性能需求相较于纯油基钻井液更为严格，环保性和安全性高 |
| 抗高温水包油钻井液体系 | 淡水∶5号白油=7∶3+纯碱+烧碱+增粘剂+主乳+辅乳+提切剂+润湿剂+降失水剂+高温稳定剂 | 220 | 可以通过调节油水比来改变钻井液的密度，满足欠平衡钻井的需要 |
| 抗高温可逆油基钻井液体系 | 3号白油+25%CaCl2盐水+非离子表面活性剂CN-2+改性纳米颗粒+自制油基稳定剂+有机土+重晶石油水比为50∶50~60∶40 | 250 | 乳状液可从油包水转相为水包油，易于水洗，具有低油水比和简单组分的优点 |
甲酸盐钻井液具有较好的抗温性能和储层保护性能，能够满足钻井作业的需要。张
为解决钻井液在高温条件下流变性能难以控制和重晶石等惰性材料堵塞地热储层的技术难题，李晓东
抗高温泡沫钻井液体系的需求主要源于地热井钻探的需要。泡沫钻井液体系具有密度低、粘度小、切力低等特点，能够有效地减小环空压差和减轻对储层的伤害。此外，泡沫钻井液还具有良好的抗温性能和稳定性，能够适应高温地热井的钻探需要。任小庆
弱凝胶钻井液是一种新型的钻井液体系，具有较好的抗温性能和储层保护性能，能有效地提高钻井作业的安全性和效率。
针对顺北油气田奥陶系一间房组和鹰山组碳酸盐岩储层中微裂缝发育、气层活跃以及钻井液受气侵的情况，赵海洋
国外在抗高温无固相钻井液体系的研究方面起步较早，通过研制各种抗超高温新材料，已形成多种超高温水基钻井液体
各类抗高温无固相钻井液体系的主要特点汇总见
| 钻井液名称 | 配 方 | 抗温/℃ | 主要特点 |
|---|---|---|---|
| 抗高温甲酸盐钻井液体系 |
50%甲酸钾溶液+3%海泡石+1.5%抗高温增粘剂ZN-D1+5%复合降滤失剂FH-101+0.8%流型调节剂LTX-3+2%抑制剂LYP-1+4%封堵剂 FDP+2%润滑剂FRH-105，以改性铁矿粉加重至2.0 g/c | 180 | 具有较好的抗温性能和储层保护性能 |
| 抗高温泡沫钻井液体系 | 0.5%凹凸棒粉+0.2%抗高温表活剂DC-1+0.5%高温稳定剂MD-D | 230 | 密度低、粘度小、切力低，能有效减轻对储层的伤害 |
| 抗高温弱凝胶钻井液体系 |
水+60%甲酸钠+250%HCOOK+1%NaOH+0.5%Na2CO3+0.5%消泡剂Desil+1%高温稳定剂MG-HT+1%PCD165+0.5%抗高温流型调节剂JHVIS+2%抗高温降滤失剂JHFLO+耐高温封堵剂JHSEAL+JQWY+重晶石（1.8 g/c | 180 | 较好的抗温性能和储层保护性能 |
抗高温有机硅钻井液体系通过采用有机硅等高分子材料作为主要成分，在高温下不易发生胶凝、性能恶化等现象。Zhao
张立
本文总结了国内外在抗高温钻井液体系方面的研究进展。研究结论如下：
（1）目前，国内高温水基钻井液体系的抗高温性能普遍可达180~240 ℃。聚磺钻井液体系由于磺化物聚合物的抗温能力而被广泛应用，但在环保要求方面仍有改进空间。使用高密度钻井液体系可以平衡地层压力并保持井壁稳定，而解决加重材料沉降是一个挑战；一些地层可能存在中底地层压力，因此需要低密度且可调密度的钻井液体系来确保钻井安全。为了应对盐分侵蚀问题，抗高温饱和盐水钻井液体系得到了发展。由于高温的影响，海上钻井液体系一般固相含量低，对流变性和防塌护壁性能要求高。
（2）油基钻井液在抗温性能方面通常更为优越，在需要更高抗温能力的场合中广泛应用，具有较强的抗污染能力和润滑性能；油包水、水包油和可逆油基钻井液体系使得抗高温油基钻井液具备更好的应用前景。
（3）抗高温无固相钻井液体系具备良好储层保护性能和出色的抗温性能。
（4）有机硅钻井液体系以有机硅等高分子材料为主要成分，具有卓越的抗高温性能。
然而，尽管取得了一些进展，仍存在一些问题，如在环保问题以及成本效益的制约下，抗温性能难以满足未来深井钻探的需求等。未来抗高温钻井液体系的发展方向包括环境友好性、提高抗高温性能、降低成本和增强多功能性。这意味着将注重开发更环保的抗高温钻井液体系，减少对环境的影响；提高钻井液在极端高温条件下的稳定性和性能；通过优化配方和工艺降低成本，提高经济效益；同时发展具备多种功能的综合型钻井液体系，以提高钻井作业的效率和安全性。这将需要不断的技术创新和合作，推动钻井行业向更可持续和高效的方向发展。
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