Page 101 - 《精细化工》2020年第11期

第 11 期 潘 一，等: 智能钻井液的化学体系及辅助系统研究进展 ·2247·

究，国内的中国石油大学（北京）人工智能学院和 1 智能钻井液化学体系
石油工程学院等也已联合展开了对智能钻井液理论
与技术的研究。此外，国家自然科学基金委也为此 本文所述的钻井液化学体系主要指钻井液处理
立项，可见钻井液智能化研究对未来油气开发生产 剂，作为钻井液组成的重要部分其是油田用量最大
具有重要意义。从广义的角度来说，钻井液智能化 的化学用品之一，可使钻井液保持稳定，满足钻井
过程中对钻井液各方面性能的需求。所以，钻井液
涉及化学体系智能化、钻井液控制系统智能化、钻
化学体系的智能化就显得尤为重要。为此，学者们
井液信息平台智能化；从狭义的角度来说，钻井液
对其进行了大量研究。
智能化是指钻井液具有对外界环境刺激（温度、压
1.1 智能化钻井液流型调节剂
力、pH、电解质强度等）作出响应，应对环境变化，
流型调节剂在钻井液中的主要作用为调节钻井
保持自身基本性能的能力。智能化是当前钻井液在
液的流变性，确保井眼的清洁及钻进安全。而钻井
针对钻井过程中遇到不同环境时亟需具备的应变能
液的恒定流变已经成为当前重要的研究方向 [12] 。目
力，可在提升钻井液性能的同时减少钻井过程中人
前，钻井液流型调节剂智能化的实现主要是通过温
为干预次数，提高钻井效率。
敏聚合物与其他聚合物在引发剂的作用下进行聚合
调研表明，对于智能钻井液的研究，国外学者 反应。
[1]
更侧重于基浆配制及防漏堵漏等方向 。ZAMANI 等 [2] [13]
徐加放等 将乙烯基己内酰胺（NVCL）作为
对具有热固形状记忆功能的聚合物进行了研究，并
主要材料，利用偶氮二异丁腈（AIBN）为自由基引
制得了智能堵漏材料。即用聚乙二醇包覆氧化多壁 发剂，采用自由基聚合的方法合成了智能聚合物聚
碳纳米管合成了智能水基钻井泥浆 WBMS。该配方 N-乙烯基己内酰胺（PVCL），合成路线如下所示。
可以降低泥饼的渗透性，减少纳米流体的过滤体积。 其实现智能化的机理为，在低温条件下，相对分子
实验表明，其不仅能够有效降低钻井液漏失、封堵 质量较小的智能 PVCL 通过强吸附作用与黏土颗粒
孔隙通道，同时还能提升井筒应力，加固井壁 [3-4] 。 相结合，拆散高分子聚合物与黏土颗粒的网状结构，
除智能钻井液处理剂的研究外，沙特阿拉伯法赫德 促使钻井液黏度明显降低；当温度升高到一定程度
国王石油和矿产大学研发出利用钻井液参数智能预 时，智能聚合物 PVCL 的吸附能力降低，脱离黏土
[5]
测地层压力的系统 ，尼日利亚学者开发出智能化 颗粒表面，而高分子聚合物与黏土颗粒则恢复成原
[6]
钻井液岩屑沉降观测装置 ，伊朗学者研发出智能 有的网状吸附结构，降低了钻井液黏度随温度变化
[7]
化钻井液密度预测模型 。在国内也有学者在智能 的幅度。在 4~60 ℃范围内加入该智能流型调节剂
[8]
封堵剂方面进行研究，杨振杰等 用渗透结晶自修 后，可使钻井液的动切力、塑性黏度、表观黏度等
复剂配制固井前置液，该配方不仅能够在固井水泥 参数均降低一半以上，促使低温状态下钻井液流变
环的窜气通道进行自我修复，还能够对通道进行隔 性得到更加稳定的控制。

[9]
离和冲洗。张绍营等 针对陵水地区钻井易漏失等
问题，研发出一种智能凝胶堵漏材料，其智能堵漏
凝胶封堵作用突出，常温下黏度较高，高温破胶后
自动降黏，可有效对储层进行保护。此外，其他学
者在智能钻井液监测、智能钻井液平台建设等方向
也有所研究，如梁鹏等 [10] 研发出一种智能钻井液监
控系统。该系统经过安装、调试后能够自动连续获
得并记录钻井液流动参数（塑性黏度、动切应力、
漏斗黏度等），且运行过程中无需人为干预，在提升
监测效率的同时可减少人力的投入；袁勇等 [11] 通过
对大量钻井液配方实例进行推算，研发出钻井液配
方设计智能软件，提高了钻井液配方设计效率。
智能化钻井液技术能够增强钻井液性能、提升
钻井效率、降低经济成本、减少人工操作频率，对
石油开采具有重要意义。本文将从智能钻井液的化
学体系、钻井液智能辅助系统以及行业动向 3 个方
向评述其主要特点及研究方法，以供参考。