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资源勘查与探矿工程技术

第二节 油气钻井

一、环保钻井液技术现状及发展

近年来，持续的经济发展对油气资源的需求日益提高，同时为降低我国油气资源的对

外依赖度，石油开采企业不断提高大油气资源开采力度，为我国经济发展打下良好的基础。
但是，在开采油气资源过程中，除了要利用现代化开采技术外，还需要对环保问题加大关
注力度。如果油气资源开采技术应用不当，或者考虑环保因素不足，将会延缓油气资源规

模化开采进程，甚至会对周边生态环境造成难以估量的影响。在油气资源开采过程中，钻
井液是否环保成为现阶段油气资源勘探开发作业中影响环境的主要问题，通过研究钻井液

组分发现，其中含有大量有害物质，例如，重金属离子以及沥青类物质等。随着石油勘探
开发工作量的不断提高，钻井液使用量逐渐增加，大量钻井液的使用可能会引发强烈的毒
害作用，影响开采区域或海洋环境的生态环境质量。所以，为了提高油气资源开采的绿色

化水平，有必要加强环保钻井液技术的研发应用力度，鼓励油气资源开采企业使用环保钻
井液技术，从而起到保护环境的目的，同时也可全面提升我国环保钻井液技术的应用水平，
对促进油气资源开采事业发展具有十分重要的作用。

（一）环保钻井液技术现状
目前，随着全世界不断加大环保钻井液技术的研究力度，硅酸盐钻井液、合成基钻井
液等在各个油气资源开采现场得到了广泛的应用，并且取得了不错的应用效果。

1. 硅酸盐钻井液
对于硅酸盐钻井液来说，其不仅价格低，而且具有无毒、无荧光等特点，具有卓越的

应用前景。在油气资源开采阶段，硅酸钠或硅酸钾钻井液的应用，其可有效地提升动力设
备的工作转速，抑制页岩水化膨胀作用，降低开采成本。此外，钻井液的残留物中含有一
定量的硅酸钾，可以将其用作化肥在农业领域应用，进一步提升硅酸盐钻井液的利用价值。

现阶段，在纽芬兰、阿拉斯加等石油开采现场，硅酸盐钻井液的使用十分广泛。
硅酸盐钻井液的应用机理可以概述为以下四个部分：第一，硅酸盐钻井液的应用，其

中的纳米级粒子与胶体会与岩石表面中的离子发生化学反应，使得岩石中的钙、镁离子形
成硅酸钙或硅酸镁，从而沉淀出来以起到封堵作用。第二，在对地层水的酸碱度进行分析
后发现，开采现场的地层水普遍呈现弱酸性，如果地层水与钻井液滤液发生化学反应，则

会形成半透膜状的凝胶物质，滤液则会得到有效的隔离，有助于提升井壁的稳定性，确保
开采作业可以有序进行。第三，在硅酸盐钻井液的作用下，黏土矿物会在缩合反应的作用
下形成胶结性物质，有助于抑制页岩的水化反应，提升开采作业的安全性。第四，由于高

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