一、概述

　　聚合物钻井液体系自70年代开始至今，在我国使用了二、三十年了。对于聚合物钻井液的优点我们都有比较深刻的体会，但时常也难免感到有些美中不足。事实上，聚合物钻井液之所以能够发展起来主要是靠它的强抑制性和高剪切稀释性这两大特点，其中抑制性又是最重要的。而我们平时体会较多的聚合物钻井液的优点是其剪切稀释特性，尤其是配合高压喷射钻井，对机械钻速有非常明显的提高。对其抑制性则始终存在着一种缺憾，并且这种缺憾始终未能很好的解决。例如我们经常会听到现场工作人员说某口井在打到某个深度后，有些钻井液处理剂，尤其是大分子处理剂会“加不进去”。以至于在某些地区形成了一种习惯，就是在下完技术套管后，在下次开钻前将钻井液改换成分散型体系；某些井勉强能够将聚合物钻井液体系用到完井，但也是经常采用排放老浆，进行加水稀释处理；这便是钻井液的抑制性不够强的无奈之举，实际上这已经失去了使用聚合物钻井液的意义，或者说聚合物钻井液使用不彻底。

　　严格地讲，我们所说的聚合物钻井液的抑制性实际上包含了两层含义。其一是指钻井液对钻屑的抑制，也就 是说抑制钻屑的分散，目的是保证钻井液性能的稳定，防止上述的“加不进去”或中途换钻井液体系的情况的发生，这往往是通过大分子包被剂的作用来实现的。只有保证了聚合物钻井液性能的稳定，才能发挥出聚合物钻井液的特性，得到最终的经济效益。其二是指对地层的抑制作用，这主要是指防止由于井壁的水化所致的膨胀与坍塌。这方面的抑制作用则往往是通过无机盐(尤其是钾盐)配合高分子包被剂实现的。

　　基于以上原因，近年来国内外一些钻井液公司纷纷研制强抑制性钻井液体系。钻井液体系类型很多。然而，从技术性能上来讲，英国国际钻井液公司(1DF)研制并在我国南海、渤海及塔里木地区广泛应用的IDBOND—KCL POLYMER钻井液体系，即我们所说的IDBOND氯化钾聚合物钻井液具有很多独到之处。该钻井液的主要处理 剂IDBOND即是一种具有优异包被性能的高分子乳液制剂。国内聚合物钻井液抑制性上存在的问题主要是缺少 类似的起抑制作用的包被剂。综上所述，聚合物钻井液给我们带来的效益主要是通过其优异的流变性(剪切稀释性)来实现的，而若作为聚合物钻井液主要处理剂的高分子包被剂的抑制分散作用不够强，便无法保证钻井液的流变性。强抑制型聚合物钻井液体系就是通过高分子包被剂COATER的研制开发并结合国内钻井液处理剂的实际情况发展起来的。

二、关于强抑制型聚合物钻井液（COATER钻井液）体系

　　任何一种钻井液体系都由一两种主处理剂和其它辅助处理剂组成。强抑制型钻井液的主要处理剂就是COATER，说起COATER就不能不提及IDBOND。我们国内聚合物钻井液体系经过长时期的发展和完善，无论从整个钻井液体系的配伍，还是钻井液性能的维护方法都形成了自己独特的风格。所欠缺的就是具有强包被作用的高分子聚合物。英国IDF公司的IDBOND氯化钾聚合物钻井液体系的关键处理剂是ID-BOND，该产品具有非常强的包被作用，只要钻井液中始终保持一定量的IDBOND，就可以将钻井液的粘土含量保持在一个很低的范围内，一般在25g/L以内。这样非常有利于钻井液性能的调整，同时也有利于其它处理剂功能的发挥。本公司自80年代末开始研究具有强力包被作用的高分子聚合物，终于在95年研制出强力包被剂COATER。

　　1、COATER 性能介绍
　　该产品是本公司用于对付强造浆性地层和水敏性坍塌地层的主要产品，其化学结构属丙烯酸盐高聚物类，它的主要特点是以乳液形式存在，这种产品之所以要做成乳液形式的原因主要有两点。首先，它成功地解决了高聚物的分子量与溶解速度之间的矛盾；以往我们使用的聚合物都是粉状的，分子量都做不高也不允许太高，原因是如果分子量做的太高，处理剂溶解起来会很困难，一部分漂浮在钻井液罐表面，相互粘结成几乎不再溶解的团块，一部分混入钻井液来不及完全溶解就被固控设备除掉，只有部分溶解并发挥作用，这样致使钻井液得不到及时处理，也影响施工，于是国内大部分高聚物的分子量都在300到500万之间，而这样低的分子量是难以实现强抑制性的，这也是国内聚合物钻井液使用不彻底的主要原因。其次，高聚物做成乳液形式方便了现场操作。一般来讲，高聚物的加入都采取“少食多餐”的原则，即经常性的细流加入。因为高聚物的主要作用就是吸附在钻屑表面，抑制其分散，它是不断地在消耗的，所以要求经常、均匀地加入，以保证钻井液中始终保持一定的含量，否则一旦中途断档，地层开始造浆后，就只有采取放钻井液，加水稀释处理的办法了。而COATER一般是50kg桶装液态，桶底部有一放料口，只要将处理剂桶置于合适位置，拧开丝盖，处理剂就流出，调节一下流量就可以在一定时间内完成处理作业，使用非常方便。

　　下面是COATER的主要性能特点。

①	该产品是在常温下以乳液形式聚合而成的，分子量可达1500万，具有足够长的链长度以形成相当强的包被、抑制作用。
②	产品溶解速度非常快，一般加入钻井液后两分钟内便可完全溶解，并且绝无漂浮结块的现象，利用率达100％，使钻井液得到及时处理。
③	因为该产品的分子量大、利用率高，所以其有效加量较小，一般维持钻井液中有1-2‰的含量就可将粘土含量控制在25g/L以内，达到满意的抑制效果。
④	引入一定比例的正电基团，增加了吸附基团对粘土的吸附力，并且可以释放抑制型离子，防塌效果非常好。
⑤	产品无毒、无荧光，适用于探井及对环保要求较高钻探环境。

　　表一是COATER与国内外同类产品的性能对比。

　　注：表中技术指标中的特性粘数和MBT降低值的测定方法执行Q/DGl895-1997标准。

2．COATER的质量标准

　　产品研制成功后，先后在吉林、辽河、华北和大港等油田进行了近百口井的现场试验。获得了巨大的成功，97年9月28日在大港油田集团公司科技开发部的组织下进行了专家鉴定会，来自5个兄弟油田及石油天然气总公司、油科院、油化公司等单位组成的15人鉴定委员会一致认为COATER的研制成功填补了国内空白，达到了国际上的先进水平。12月份，大港油田集团公司发布了COATER的企业标准，标准代号Q/DG1895-1997。

　　表二是COATER的质量指标。

　　值得一提的是，本标准采用了MBT降低值来反映产品对粘土分散的抑制能力。这在国内外是没有先例的。MBT值是通过粘土对一定浓度的亚甲基蓝的吸附量来反映钻井液中的粘土含量。然而，粘土对亚甲基蓝的吸附量除了与粘土的绝对量有关外，还与粘土的分散程度有关。相同质量的粘土，分散的细度不同，其比表面积也不同，所以MBT值也不同。于是我们就利用含有COATER与不含COATER的同条件的钻井液的MBT差值来反映COATER对粘土的分散能力。这种办法的优点是简单、准确，但精度不是很高。其它测定钻井液抑制性的方法也各有不足，比如，相对膨胀率的测定不能充分反映产品对粘土分散的抑制能力，岩心回收率的测定要受到岩心性质等条件的制约，CST值的测定重复性太差等等。所以最终我们还是采用了上述的测定MBT降低值的方法。

3、强抑制型聚合物钻井液基本配方

　　自从强力包被剂COATER开始现场试验以来已经在将近200口井上使用。直井、斜井、水平井上用过；浅井、中探井、深井中用过：探井、开发井上用过。使用地区有吉林、辽河、华北、冀东和大港五个油田。经过如此大范围、全方位的推广应用，根据国内钻井液处理剂水平的现状，我们摸索出了一套既比较实际，又很实用的配方，见表三。

　　这套配方比较简单。配方中没有降粘剂，而采用了高粘CMC来提高钻井液的粘、切来改善钻井液的携带能力。因为采用COATER作为包被剂，若用法得当，钻屑分散程度很低，钻井液的粘土含量很低，基本上用不上降粘剂，反而要用增粘剂。有条件的使用一些生物聚合物效果会更好。根据我国实际情况，采用水解聚丙烯晴铵盐作为降低钻井液滤失量的主要处理剂，因为这种产品的成本相对比较低，若条件允许，最好采用CMC。对于比较稳定的地层，配合一定量的腐钾作为防塌剂即可：若地层水敏性较强，最好采用3％-5％的氯化钾来防止井壁的坍塌或变形。到深井阶段(一般是2500米以后)，用一些高质量的磺化沥青来改善泥饼质量。

　　这只是强抑制型钻井液体系(以下简称COATER钻井液)的基本配方，实际施工的过程中，视具体情况可进行调整。