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随着世界能源开发从常规走向深部地层，油气钻探面临超高温、超高压、恶性漏失等世界级勘探难题，钻井液性能直接关系到井下安全、井眼质量和钻井周期，先进的钻井液技术与装备是保障深层超深层油气安全高效钻完井的核心持续提升钻井液技术高温稳定性和深部地层适应性既是深层油气资源高质量开发和提质增效的客观需求也是国家深地战略和能源安全新战略的迫切需要。
 
当前国内现有钻井液及评价装置超高温适应性不足、恶性井漏防治技术科学性低、钻井液性能在线监测系统自动化水平低，制约着深地钻井工程技术水平提升，被国外油服巨头长期垄断，成本高昂，不能满足超深层钻井液超高温超高压性能的检测设备和在线监测装备需求，不能不满足提高防漏堵漏技术科学化水平和软件自立自强的需求。
 
为此，中国石油工程技术研究院首席专家王建华在第二届中国深井超深井发展论坛上介绍了当前深井钻井液的研发情况。
 
超高温钻井液技术的创新
 
历时十余年，王专家团队攻关形成了集成评价方法、新材料、新体系、软件、装置一体化的超高温钻井液技术与装备，具有独立知识产权，打破了国外技术垄断，技术指标国际领先，该技术已成为我国深层超深层钻完井主体技术，为“端牢能源饭碗”提供了关键核心技术保障，有力支撑了我国首口万米深井塔科1井顺利钻进。
 
团队创新研发了5套具有可模拟井筒温压条件、可定量评价的实验仪器，最高工作温度达200~300℃，满足深井超深井钻完井液性能测试需求，为抗高温钻井液新材料和新体系的研发奠定了基础；形成了钻井液性能在线监测技术，强化了对超高温钻井液作业指导的时效性和科学性。
 
超高温钻井液井壁稳定评价装置：创新采用变功率台阶式加热配合高精度双路测温达到精准控温，利用“水冷耐温橡胶密封+合金补偿密封”的阶梯式双重密封提升仪器稳压和应急安全保障能力，引入低转速大扭矩技术结合波动压力伺服闭环实现全自动压力控制，研制出了最高工作温度300℃、最高工作压力40MPa的超高温钻井液井壁稳定评价装置。
 
高温高压沉降稳定性评价装置：研制了国内首台耐温300℃、耐压105MPa的高温高压沉降稳定仪，可真实模拟深井超深井极端井下环境；引入沉降阻力（测量精度0.05N），丰富了沉降稳定性评价指标，实现了高温高压沉降稳定性评价由定性到定量的重要跨越。
 
钻井液高温高压流变现场实验系统：开创采用电机直驱替代大型高温高压流变测试仪的机械式密闭测试杯和磁驱转动模式，配合使用U型蓄能密封圈芯+聚四氟乙烯密封套保证转速切换速率可控；优化了新型加热介质自润滑石墨进行干基加热和使用双路温控模式确保升温速率可控；实现了在工作介质（钻井液）、高温（200℃）和高速（1000RPM ）的条件下的压力稳定7MPa。
 
可变缝宽堵漏实验装置：创新缝宽动态自动调节堵漏模块，研发了可变缝宽堵漏评价装置。仪器耐温240℃，耐压30MPa，缝宽0.1-10mm自动调节，建立了诱导性裂缝承压堵漏评价方法在宽度动态变化的裂缝中，可定量分析桥接堵漏材料封堵层的形成、破坏、再形成的过程，指导新型堵漏材料研发。
 
钻井液性能在线监测系统：基于复杂多相流与物化耦合等理论，开发了钻井液关键性能参数高精确解释模型，结合多源数据融合技术，研发了监测参数全、精度高、运行稳定的钻井液性能在线监测系统，实现了监测数据的实时远程传输。首次研制了具备过滤、消泡、控温等功能的前置缓冲装置，实现了出口钻井液性能实时测量，强化了对钻井液作业指导的时效性和科学性。
 
创新研发了10余种抗高温钻井液处理剂，构建了抗温240℃、密度2.85 g/cm3的油基钻井液体系，抗盐水侵能力达45%，钻井液经240℃高温热滚后，FLHTHP≤10mL，热滚5天流变与滤失稳定；构建了抗240℃水基钻井液，体系可抗盐≥15%，FLHTHP≤20mL，全面提升了钻井液抗温性和对深部地层的适应性。
 
高温高密度抗盐水侵油基钻井液特色处理剂及体系：自主研发了高效乳化剂、降滤失剂、有机土等5种特色处理剂，构建了抗温 240℃、密度达2.85g/cm3的油基钻井液体系，抗盐水侵能力达45%，钻井液经240℃高温热滚后，FLHTHP≤10mL，热滚5天流变与滤失可控。在塔里木油田、西南油气田及海外工业化应用77口井，解决了深层超深层盐水侵恶化钻井液性能的世界级难题。
 
抗高温水基钻井液特色处理剂及体系：攻克了新材料制备、材料协同增效与体系稳定性控制等难点技术，相继构建出抗温220℃与抗温240℃水基钻井液体系，体系抗温能力实现跨越式提升，体系可抗盐≥15%，FLHTHP≤20mL，现场应用17口井，井底最高温度200℃，大幅提升了抗高温水基钻井液技术水平和深井超深井服务保障能力。
 
自主研发了恶性井漏防治关键技术
 
发明了2种特色堵漏材料，开发了井漏智能预测及防漏堵漏辅助决策专家系统，井漏预测准确率≥90%，漏层宽度诊断准确率≥85%，有效解决了我国恶性井漏防治重大技术难题，实现了由“经验治漏”到“科学治漏”的重大跨越。
 
智能温压响应型承压堵漏材料：基于环境响应型智能材料的作用机理，创新研制了一种“核-壳”结构的温压响应型堵漏材料，具有“泵送过程为惰性颗粒、进入漏层挤压下可控固化”的特点，承压能力及抗返吐能力远高于常规桥堵承压材料，施工风险低，适合50-200℃地层温度、适用于水基和油基钻井液，室内评价3-1mm与4-2mm楔形缝板正/反向承压≥20MPa。
弹性微球自适应随钻堵漏材料：采用反相乳液聚合方式，在白油连续相中合成聚合物弹性微球，抗温200℃、粒径分布控制在0.5-10μm、岩心驱替压力可达17MPa以上；与国外同类先进材料相比，同等条件下的泥饼渗透率降低50%以上，砂盘封堵能力提高25%以上。
 
井漏智能预测与防漏堵漏辅助决策软件：建立了井漏大数据库，涵盖地震属性体、地质分层、三压力剖面、测井、录井、钻井、室内评价测试等多维度数据，建立可复制推广的井漏特征诊断方法，保障防漏堵漏专家系统各模块计算训练需求；深度融合地质工程数据，训练各类井漏机器学习算法，开发了防漏堵漏专家系统，实现漏层预测预警、漏层诊断、防漏堵漏措施推荐等核心功能，支撑防漏堵漏作业科学化施工。
 
技术成果达国际先进水平。该技术体系分别组织了两次高级别专家鉴定。2023年3月，中国石油和化学工业联合会组织召开“复杂地层钻完井液技术及工业化应用”成果鉴定会，由1位院士、4位专家组成的鉴定委员会认为：该成果总体达到国际先进水平，其中高温高密度油基钻完井液核心处理剂及体系达到了国际领先水平。2023年8月，中国石油和化工自动化应用协会组织召开“恶性井漏防治关键技术与工程应用”成果鉴定会，鉴定委员会认为：该成果达到国际领先水平，同意通过鉴定。
 
使用价值和应用前景
 
抗超高温水基钻井液新材料及体系目前正在我国首口万米深井“深地塔科1井”应用，体系性能稳定，现已顺利突破万米，继续支撑万米深井的安全高效钻探。
 
井漏预测专家系统在塔里木大北1201井应用，解决了目的层巴什基奇克组漏失层位、漏失强度与裂缝宽度预测诊断难题，缝宽预测符合率达100%；可控交联固化堵漏材料在塔里木风险探井博孜9井成功应用，攻克了盐膏层诱导型裂缝恶性井漏难题，为证实库车坳陷在近8000米的超深层仍发育优质储层提供了强力支撑；钻井液在线监测系统于博孜1001井、博孜107井、博孜24-3井等6口井成功试验应用，累计稳定运行超270天，监测结果与手动测量符合率≥95%、测量周期≤15min；在线监测系统有效提高了钻井液作业自动化、信息化水平，有助于复杂事故的及时、快速处理，大幅提升作业效率和质量，助推了钻井作业“少人化”“无人化”发展。
 
超高温钻井液技术规模应用。超高温钻井液技术在深层超深层油气领域累计应用94口井，其中油基钻井液在塔里木库车山前机械钻速提高65%，钻井周期缩短37%，复杂时率降低56%；水基钻井液支撑了国内首口万米深井的顺利钻进。
 
恶性井漏防治关键技术全面推广。在西南油气田、塔里木油田、新疆油田、青海油田、冀东油田、吉林油田等推广应用60口井，平均一次堵漏成功率由不足30%提升至近80%，累计减少水基钻井液漏失量33万余方、油基钻井液漏失量5万余方、井漏损失时间6110天，安全风险大幅降低，科技助力钻井工程提质增效。
 
总之，提高我国深层超深层油气勘探开发能力，有效助力推进能源重大领域协同科技创新，提升我国能源技术装备水平，持续加深油气勘探开发力度，增强能源供应能力，发挥能源央企“压舱石”作用，有效发挥油气基础性调节性作用，扎实提升油气安全保供能力，减缓我国石油天然气对外依存度，保障国家能源安全。2012年至今，展品整体技术与装备在塔里木、西南、新疆、青海、冀东、吉林、华北、大庆、中原等9个油气田的等领域规模化应用154口井，打破国外垄断，填补国内空白，推动我国超高温钻井液技术跨越式进步；助力塔里木博孜-大北建成10亿吨油气田，为西气东输累计供气量突破3000亿方，已成为上述油气田不可或缺的重要技术。