摘要：合成基钻井液是以人工合成或改性的有机物为连续相，盐水为分散相，并由乳化剂、流型调节剂等组成，是一种非水溶性合成油基钻井液，具有油基钻井液的作业性能。1990年代初合成基钻井液作为油基钻井液的替代产品，被研制出来，经过了近20年的研究与应用，目前已经发展到了第二代合成基钻井液。本文概述了合成基钻井液的组成以及特点，并结合国内外的研究现状对合成基钻井液的优势缺点以及未来的发展前景进行了分析预测，为油田工作者学习了解钻井液提供了理论指导。

       随着能源问题与环境问题的逐渐突出，以及石油钻探技术的高速发展，人们对于能源开采尤其是石油开采提出了越来越高的要求。传统的水基钻井液适用范围较窄，在当今逐渐复杂化的井下情况，越来越不能满足需求，而油基钻井液因为对环境有较大的污染，迫于相关环保法规的约束，一直难以推广使用。因此，作为二者的替代体系出现的合成基钻井液在既保留水基钻井液的环保特性的同时，又很好的继承了油基钻井液的性能特点，成为了海上复杂地层以及其它敏感陆地区域钻井过程中必不可少的钻井液体系。根据现场的使用情况反映：合成基钻井液具有携砂能力强，润滑性好以及抑制页岩等一系列优点，同时其有效地避免了油基钻井液所出现的污染环境、影响测井和试井资料等问题。

1. 合成基钻井液组成特点

      合成基钻井液一般由人工合成或由改性有机物连续液相、分散液相、分散固相作为基液，通过加入乳化剂、降滤失剂、稳定剂、流型改进剂和加重剂等来合成，是一种非水溶性合成油基钻井液，因此其具有油基钻井液的特性。其中，连续液相主要有酯类、醚类、聚α-烯烃类、线性石蜡、线性α-烯烃和异构烯烃等；分散液相一般为caci2饱和盐水；分散固相一般为有机土。

       合成基钻井液因很好的融合了水基钻井液的环保特性以及油基钻井液的性能特点，同时其所具有的润滑效果能够有效的提高钻速，是近年来发展较快的一类钻井液。与传统的钻井液相比，其具有以下特点：

      （1）较好的抑制性能以及较强的抗污染能力。合成基钻井液由于在其滤液中不含有水相，故具有黏土抑制能力，能有效的降低井壁失稳，同时还能有效的避免钻屑的水化分散，从而达到较强的抗污染能力。

      （2）流变性能、热稳定性能优良。一般情况下，合成基钻井液的黏度较高于油基钻井液，约油基钻井液的2～4倍，但在高温情况下，黏度较小且长时间下不会发生热降解，热稳定性能优良。

      （3）良好的润滑性能。合成基钻井液的基液一般均由极强性的物质组成（尤其是第二代合成基液），具有优良的润滑性能，其润滑性能充分满足钻井需求，可作为界面润滑剂使用。

      （4）极强环境兼容性。合成基钻井液正是因毒性小、可生物降解，符合环保要求而广受欢迎，其蒸气中不含芳香化合物，对哺乳动物几乎无毒，完全达到国际排放标准，适用于世界各地。

      （5）综合使用成本低廉。虽然合成基钻井液的单价高于油基钻井液，但考虑到采用合成基钻井液可有效提高钻速、钻井稳定性、节省了处理钻屑的成本和治理环境污染的费用，以及可多次重复使用的特点，其综合使用成本还是低于油基钻井液和水基钻井液，陈本低廉。

2 合成基钻井液分类以及研究现状

2.1 第一代合成基钻井液

       第一代合成基钻井液体系主要有酯基钻井液、醚基钻井液、聚α-烯烃钻井液和缩醛基钻井液四种。其中，酯基钻井液是通过有机植物脂肪酸在水存在的条件下与醇反应并以酸为催化剂合成，是最早研制成功并投入使用的合成基钻井液；醚基钻井液的基液通过醇的缩合和氧化作用制得，是r1-o-r2型化合物的总称，与酯基有类似的物理性质，不含任何芳香烃物质。使用变体二乙醚基钻井液比使用单醚基钻井液更容易产生微生物降解，环保性能更好；聚α-烯烃钻井液的基液由乙烯聚合制成，其聚合程度较高，在分子链末端保留有双键，易产生微生物降解。基液中不含芳香烃和环烃化合物，无毒且易于生物降解；缩醛基钻井液基液通过醛类缩合制成，其具有运动黏度和闪点低于酯、醚基液的优点，但相对成本较高，实际采用偏少。

2.2 第二代合成基钻井液

       第二代合成基钻井液主要有 线型α-烯烃钻井液、内烯烃基钻井液、线性烷基苯钻井液和线型石蜡基钻井液四种。其中，线型α-烯烃钻井液目前应用最为广泛，其较其他合成基钻井液，特有基液黏度低、倾点低、在钻屑上残留少、单位成本低等优势；内烯烃基钻井液与线型α-烯烃钻井液结构相似，具有黏度低、成本低的优点，但毒性较大；线性烷基苯钻井液基液的化学性质与甲醛相似，其具有运动黏度低及陈本低的优点，但因其含有芳香烃等有毒物质而在实际中使用较少；线型石蜡基钻井液是最具代表意义的第二代合成基钻井液，其自身所具有相对成本较低、性能稳定、降解速率适中等一系列优点都凸显出第二代钻井液的优异性能。线型石蜡基钻井液的毒性略高于酯基、聚α-烯烃，适用于各类环境复杂、钻井液环保要求较高的区域。

3 合成基钻井液的发展前景分析展望

      合成基钻井液作为油基钻井液的替代品出现并逐渐发展起来，其所具有的优良特性，是目前钻井行业中较理想的钻井液，在环境复杂、钻井液要求较高的区域替代水基和油基体系，具有很高的实用价值。在今天这个污染日益严重的环境下，人们的环保意识空前强烈，合成基钻井液凭借其污染小（或无污染）的优势势必受到广大钻井企业的欢迎，其发展前景较好。但随着合成基钻井液在海上油田的广泛使用，也出现了一些新的问题，合成基钻井液普遍存在流变性调控方面的问题，包括井眼净化、重晶石沉降、高循环压耗，原因主要是温度对流变性影响明显，低温时钻井液黏度过高，高温时钻井液黏度太低，特别是动切力太低，不足以有效携带钻井液中的固相。同时，研究应用表明，合成基钻井液在高温乳化稳定性、油水比、钻井液密度方面有一定的阈限值，要使这些钻井液完全成为人们所接受的油基钻井液替代品，还需要解决许多问题。

       针对以上问题，对合成基钻井液体系下一步的研究，应在在寻求和改进合成基钻井液的基液、乳化剂及流型调节剂方面下功夫，进一步提高体系的高压高温稳定性，进一步改善体系的流变性，提高其密度阈限值，并在满足环境要求的前提下降低成本。同时，应在合成基钻井液的回收和可循环利用方面开展研究，进一步提高其使用效能，真正达到降低成本、保护环境的目的。

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