科学钻探为地球科学研究提供了前所未有的观测数据和验证关键假说的机会,是人类目前获取地球内部信息最直接最有效的途径。钻井液的组分具有温度敏感性,增加了高温钻井液配制以及性能调控的难度。研究高温对造浆粘土、各类功能型处理剂等组分的影响规律,对于高温钻井液的配制、钻井液在使用过程中性能变化的原因分析以及钻井液处理方案的制定等均是极为必要的。钻井液的高温流变性直接关系到钻屑悬浮及携带、沿程循环压降、碎岩效率等诸多方面,测定并分析不同温度、不同环境下的钻井液流变特性具有极为重要的工程价值和科研意义。首先,本文对近年来国内外所施工的多口科钻井所用钻井液体系进行了总结、归纳,明确了不同科钻井钻井液体系选用及性能调控的要点。科钻井对岩心质量、岩心采取率要求高,所施工区域地质资料贫乏,钻遇复杂地层的风险高,钻井液设计及性能调控需要满足长时间稳定井壁、适应于多种取心工艺、有助于井底动力机具效能的发挥等多项要求。就目前国内外室内与现场应用的抗高温钻井液进行了整理,明确了抗高温钻井液的研究方法及研究思路,着重对钻井液高温流变性研究进行了探讨。其次,介绍了松科2井的基本信息,包括井位选取、地层情况、井身结构等,明确了松科2井不同开次、不同层段钻井液设计的要点,大致分为上部地层的水敏性问题、三开阶段的抗高温防塌问题以及四开以下的超高温问题。介绍了用于本项研究所需的重要仪器。就最小二乘法的基本原理及用于钻井液高温流变性拟合的可行性进行了阐述。再次,就高温对膨润土、凹凸棒土及海泡石土浆液的影响规律进行了老化和高温高压流变性测试等试验。就粘土种类及加量、无机盐、测试温度等因素对其高温流变性的影响规律进行了阐述。结果表明,在8%加量情况下,膨润土浆液的粘度随温度升高先增加后降低;海泡石浆液表现出类似特征,但不如膨润土浆明显;凹凸棒土浆液则随温度升高粘度持续降低。无机盐存在时,膨润土浆因发生絮凝而粘度增加,凹凸棒土和海泡石浆则由于增强了纤维间的纠缠能力而粘度稳定能力增强。高温老化后的凹凸棒土和海泡石浆液的流变性极为反常,对其高温流变方程拟合造成了困难。第四章首先通过高温老化试验证明了常用的抗高温处理剂如SPNH、SMC等磺化材料以及多种抗高温聚合物材料等均会发生一定的高温减效,尤其是在无机盐存在时该现象更为明显。相比于卤盐,甲酸盐的加入使得各类处理剂的性能衰减程度有所减轻。就大分子聚合物的高温流变特性影响因素进行了试验探究。结果表明,聚合物溶液在高温下粘度基本丧失;盐量越高、剪切速率越高、剪切时间越长、p H值越高,粘度衰减幅度越大;甲酸盐有助于聚合物溶液高温下粘度的稳定。聚合物溶液适于以幂律模型进行表征,升温使得其稠度系数减小,流型指数增加,由假塑性流体向牛顿流体转换的趋势增强。将造浆土与之复配可大幅提高浆液体系的粘度稳定能力。第五章则通过抗高温抗盐处理剂的优选及复配,完成了抗245℃的钻井液配方构建及综合性能评价。结果表明,该配方钻井液的高温稳定性、流变性、失水造壁性、抑制性、润滑性、抗污染能力等综合性能指标良好。就涡轮钻取心时发生的重晶石在高速离心下堵塞岩心管问题,结合前期的配方研究完成了基于饱和氯化钠的抗高温无固相盐水钻井液体系设计。第六章就松科2井具体实施过程中不同开次的钻井液使用情况及性能调控思路、方法进行了阐述,并就使用过程中的优缺点进行了总结并反思。总体而言,本项研究工作在明确高温对钻井液各组分影响规律的基础上,充分考虑了不同开次的性能要求,以及钻井液体系转换的便利性、性能调整的连续性和整体钻井液使用成本的经济性。认识到只有通过多种测试手段探明高温对钻井液各组分性能影响的规律,才能使得抗高温钻井液的配制与性能调控的精准化成为可能。本文在完成室内探究的基础上,就所获配方钻井液进行了工程验证,丰富了对高温钻井液的认知,也为超深油气井、干热岩等高温钻井液技术提供了一定的借鉴依据。