地热资源开发利用研究是当代地球科学和能源工业的一大前沿研究课题,对于解决日趋严峻的能源短缺问题和全球环境问题具有非常重要的意义。当前,如何高效地开发利用地热资源是地热产业面临的关键问题之一。针对目前地热钻井高温钻井液体系存在配方复杂、配制不便、外加剂种类繁多、高温性能欠稳定、成本偏高等迫切现实问题,从常见黏土高温造浆特性研究入手,优选高温造浆性能良好的造浆矿物,对其进行改性,并通过优选高温处理剂对其性能进行调整,进而研发一种适于地热钻井的新型高温钻井液体系具有重要的科学意义和工程实用价值。采取理论分析、试验研究与微观分析相结合的方法,较系统的开展了常用黏土高温造浆特性及累托土高温钻井液体系研究。优选钠基膨润土、蒙脱石、海泡石、坡缕石以及累托土等常见造浆黏土矿物,采用XRD分析以及红外光谱分析对其进行结构表征,对其在不同的高温环境下(180℃、200℃、220℃、240℃)的造浆性能、流变性能以及抗盐性能进行系统研究。优选高温性能良好的累托土,并采用酸化改性、高温煅烧、无机改性、钠化改性以及有机改性等方法对累托土进行改性效果的对比试验研究,并确定有机改性作为累托土的改性方法。在此基础上,优选高温处理剂,对改性后的累托土的高温性能进一步调节,进而研发适于地热钻井的累托土高温钻井液体系,并对其高温综合性能进行系统评价。从而建立一套适于地热钻井的高温钻井液技术方法体系。主要研究成果体现在以下几个方面:(1)通过对常见造浆黏土的微观结构以及高温稳定性等性能进行对比试验分析,发现累托土的高温稳定性能较优。且在220℃高温环境下依然有较优的造浆率以及流变性能,故优选其作为高温钻井液的造浆黏土矿物。为进行高温造浆黏土矿物的改性以及抗高温钻井液体系的研究打下了良好基础。(2)对优选的造浆黏土矿物累托土进行酸化改性、高温煅烧、无机改性、钠化改性以及有机改性的效果进行对比试验,结果表明有机改性对累托土的改性效果较好。而且在有机改性中特种胶体(LP)对累托土的改性效果较优。改性后累托土的高温造浆率以及流变性有着显著改善。(3)在改性处理后的累托土基础上,优选适宜的高温降滤失剂与封堵防塌剂,以使其满足地热井高温钻井性能要求。最终研制获得一种适于地热钻井的基于改性累托土的高温钻井液新体系,并对其抗温性、防塌性、润滑性以及抗盐性等综合性能进行评价。研究成果为抗高温钻井液造浆黏土矿物的拓展以及改性处理研究提供了理论基础与科学依据,为解决高温地热井钻进关键问题从高温钻井液体系方面提供了新的解决方案。同时研究成果也对其它类似钻井工程的抗高温钻井液体系研究具有借鉴意义和参考价值。