打造深层地下的新型“指挥家”——新型钻井液研发记

科技日报记者 王延斌 通讯员 梁子波

3月14日，广袤的黄河三角洲腹地里，中国石化胜利油田开春后部署的一口油井——丰页1-10井正在繁忙地施工。向地球深部进军，施工装备要面临高温高压的考验。一种新技术的介入让眼前的油井钻探发生了巨大变化。

中石化胜利石油工程有限公司（以下简称胜利工程公司）70682钻井队平台经理马光伟告诉记者，与以往相比，新型钻井液的介入，让这口水平井机械钻速提高了一倍多，且其润滑性、抑制性、油层保护参数得到显著提高。这些正是衡量钻井液的关键指标。

上千次筛选试验，只为找到钻井液配方

在钻井行业，专家们这样形容钻井液：在超深层地下，钻井液如同一位“指挥家”，沿着钻杆，被高压注入井内，引导着钻进的钻头。钻井液不仅能够冷却钻头，避免井喷、井漏、井塌，而且能带回钻头“咬”下的岩屑。在油气钻井工程专家、中国工程院院士孙金声看来，在超高温高压环境下，钻井液像在高压锅里被蒸煮，很容易失效。

经过3年持续科研，胜利工程公司高级专家陈二丁团队开发出了一种新的助力钻井开发技术——合成基钻井液。以中石化石油工程领域集团公司高级专家李作会为组长的鉴定委员会认为，该技术“在复杂地层具有广阔的应用前景，项目达到国际先进水平”。

对胜利油田来说，从20世纪60年代初期开始，油田钻井经历了浅井、中浅井、深井、超深井、水平井以及大位移井的钻探过程。随着钻井开发难度不断增大，人们对钻井液的要求也越来越高。面对钻井过程中出现的钻井液制约机械钻速低、井壁不稳定以及水平井摩阻大等问题，胜利石油工程公司钻井液技术服务中心（以下简称钻井液中心）提出了新课题。他们希望研究出一种全新的合成基钻井液技术，提高钻井施工中钻井液润滑性、抑制性、保护油层、提高机械钻速。

早在1990年，国外同行就开始着手这方面的研究。在位于大西洋东北部边缘海域的北海地区，酯基钻井液首次应用，并经历了第一、二代的发展。墨西哥湾和北海地区使用合成基体系占总数的90%以上。这意味着新型钻井液已经在国外逐步取代水基和油基钻井液。

陈二丁明白，攻关新型钻井液，不能搞封闭，但更要研究国内地质情况，对症下药。

研发不易，挑战一个接着一个。从合成基钻井液油包水乳状液稳定机理研究，到基础油、乳化剂、润湿剂、有机土等探索，对陈二丁团队的科研人员来说，每一个关键处理剂的制备与配伍效果评价都是摸着石头过河，在实验中总结规律，确定最佳制备条件及最优加量，完成了上千次的筛选、对比、加量试验，最终确定了钻井液配方，并全面开展了体系抑制、润滑、抗温、流变性能、抗污染、油层保护等性能测试和对比试验。

新技术落地，多项施工新纪录诞生

走出实验室，陈二丁团队带着问题走进一个个钻井施工现场。

在胜利济阳页岩油国家示范区，在胜利浅海，在3000公里之外的新疆永进油田中石化重点井永3-侧平1井……他们一次次试验，一次次改进。

改变既有模式很难。在陈二丁看来，在试验现场，他们遇到的最大难题就是技术人员与井队之间的沟通交流。这需要打破水基钻井液复杂施工模式，改变井队现场钻井液配制流程与管理程序，建立复杂地层合成基钻井液施工规范，为复杂地层安全高效钻井提供技术支持。

在钻井液中心会议室，记者视频连线了正在新疆大漠深处研发的钻井液技术服务中心首席专家王宝田。他介绍，合成基钻井液技术广泛应用于新疆永进区块、胜利页岩油区块和强水敏区块，累计应用于近百口井，有效减少了井下复杂情况，缩短了钻井周期。

“在新疆永进区块永3-侧平1井，合成基钻井液的应用，打破了永进油田10年来勘探开发的沉寂局面，书写了合成基钻井液低温、高密度等多项施工新纪录，日产油50吨以上。”王宝田说。

新成果打破的纪录并不只有一项。

据介绍，新型钻井液在胜利济阳坳陷页岩油地层的应用，实现了页岩油勘探开发的新突破，成为胜利页岩油勘探开发关键技术之一。其中，丰页1-1HF井峰值日产油262.8吨，刷新了国内页岩油单井日产最高纪录；丰页1-6HF井完钻井深7025米，刷新了胜利油田最深水平井、最深页岩油水平井纪录，创页岩油水平段最长纪录指标。

“合成基钻井液兼有水基钻井液和油基钻井液的优点，能够实现性能优良与环境保护双重功能，具有广阔的市场应用空间。”陈二丁说。

（胜利工程公司供图）