罗平亚院士
在实现中华民族伟大复兴与建设社会主义现代化强国的进程中，能源支撑至关重要。国家“双循环”格局与“双碳”战略推进，凸显了油气资源的关键作用。然而，我国作为全球最大油气消费国，对外依存度长期居高不下，2022年原油、天然气对外依存度分别达71.2%和40.2%，能源安全形势严峻。习近平总书记提出“向地球深部进军”的战略要求，而我国深层（＞4,500m）与超深层（＞6,000m）油气资源总量达671×10⁸t（油当量），占全国总量34%，塔里木、四川等盆地成为增储上产主战场，钻井工程及钻井液技术的突破成为关键。
 
深层钻井液的研发挑战
 
钻井液作为钻井工程的“血液”，在深层超深层钻探中承担井壁稳定、井眼清洁等核心任务。相较于浅层，深层超深层钻井面临超高温、高压等苛刻环境，对钻井液性能要求更高，发展高性能井壁稳定钻井液体系意义重大。我国深层超深层油气资源主要分布于塔里木、四川等大型叠合盆地。塔里木盆地中—下寒武统与奥陶系碳酸盐岩储层埋深超7,000m，顺北、塔中等地已获超深高产井，但超高温高压下井壁失稳问题突出；四川盆地以深层天然气为主，震旦系—寒武系等层位产气能力良好，却因岩性差异大、压力系统复杂，易发生井漏、掉块。复杂地质条件下，“一深万难”成为常态，高性能钻井液体系是安全开发的核心。
 
井壁失稳是深层超深层钻井的主要瓶颈，其机理研究聚焦力学、化学及多场耦合方向。力学方面，从早期各向同性弹性模型，发展到引入单结构面理论、构建各向异性弹性模型，同时关注微裂缝扩张与润湿性影响，形成系统的力学评价模型；化学方面，钻井液与岩石的水化反应、化学渗透是关键，尤其泥页岩中蒙脱石遇水膨胀，研究者建立了页岩膨胀量与钻井液活度的关系，揭示了离子交换、碱性侵蚀等作用机制；多场耦合研究则融合损伤力学与流变理论，通过有限元等方法模拟孔隙压力、有效应力演化，证实井壁失稳是多因素综合作用的结果。总之，中国深层超深层油气的成藏受制于多期构造叠加、断裂发育和复杂的岩性分布，地质条件极为复杂。伴随钻探深度的持续增加，“一深万难”已成为深地钻井的真实写照，钻井所面临的不仅是超高温高压环境，还有严重的井壁失稳、井漏和储层伤害风险。在此背景下构建高性能井壁稳定钻井液体系，已成为实现深层超深层油气资源安全高效开发的技术核心。
 
如何提升钻井液稳定性
 
为提升钻井液井壁稳定能力，微纳米封堵剂与抑制剂是核心材料。微纳米封堵剂分为无机、有机及有机/无机复合三类：无机类依托刚性封堵理论，向温敏性、疏水改性方向发展；有机类基于柔性封堵理论，聚焦功能复合与界面智能调节；复合类实现“刚柔并济”，在极端环境中表现优异，但面临界面剥离、成本高等挑战。水基钻井液抑制剂包括传统无机盐、硅酸盐类，以及性能更优的胺类和新型离子液体、生物抑制剂，分别在不同场景发挥作用，且逐步向绿色化、多功能化演进。
 
当前主流钻井液体系为水基与油基。水基体系凭借环保优势，通过“抗高温降滤失剂+封堵剂+抑制剂+润滑剂”组合应对复杂工况，如塔里木鹰1井应用高密度强封堵体系，井径扩大率仅6%，钻井周期缩短36.9%；蓬深6井复合体系成功穿越高温地层，复杂时效降低60%。油基体系则以优异热稳定性适用于高风险井，顺北Y井应用抗高温强封堵油基体系，井径扩大率7.77%；准噶尔盆地高探1井体系使钻井周期缩短50%，成本下降50%。
 
未来，井壁稳定钻井液技术需从三方面突破：一是深化多场耦合机理研究，构建跨尺度模型，实现井壁稳定性定量预测；二是推动材料向智能、绿色发展，加快实验室成果现场转化，开发响应可控的复合处理剂；三是优化钻井液体系集成，避免“堆叠式”设计，依托传感技术实现智能化实时调控，构建模块化平台，助力深层超深层油气资源高效开发，保障国家能源安全。（本文根据罗平亚院士的文章编辑整理。)