地层出水是气体钻井目前面临的一个难题,当它钻遇地层出水时,则难以继续钻进。若出水量大于10m3/h,通常使用水基泡沫钻井,但是在转换成水基泡沫钻井时易引发井壁失稳。同时,用水基泡沫钻井液钻遇水敏性地层时,易造成泥页岩水化膨胀;钻遇储层时,又易造成储层损害。因此,有必要对油基泡沫钻井液进行研究。本文在调研国内外大量文献的基础上,优选了油基泡沫发泡剂并成功研制了一种稳泡剂,同时对油基泡沫的发泡和稳泡机理进行了分析。在此基础上研制出了一种油基泡沫钻井液,并对其进行了性能评价。具体研究内容和取得的成果如下:(1)油的表面张力很低,在油中加入常规表面活性剂后,表面张力变化不大,甚至还会升高,在现场也常用柴油作为水基泡沫钻井流体的消泡剂。针对这一问题,室内在单一发泡剂评价的基础上,优选出以有机硅类表面活性剂ZS和司盘20按3:2复配的油基发泡剂ZSP,该发泡剂发泡性能较好,能在柴油中发泡175mL,抗NaCl和岩屑达15%,抗温160℃。(2)采用乳液聚合的方法,用烯烃类单体A和二烯烃类单体B在室内合成了一种油基稳泡剂SI,同时对聚合反应实验条件进行了优化。优化后的条件为:单体A28.0g,单体B72.0g,乳化剂脂肪酸钠1.5g,分子调节剂0.5g,磷酸钠0.3g,引发剂过硫酸铵0.6g,合成温度为50℃。最后使用Waring-Blender法对合成的稳泡剂进行了评价。结果表明,其能在不同的基油中显著提高不同油基发泡剂所生成泡沫的稳定性。(3)对油基泡沫的稳泡机理进行了研究。通过室内实验分析了表面张力、泡沫黏度和液相黏度对油基泡沫稳定性的影响,得到了稳定油基泡沫的主要方法,即降低表面张力,增加表面和液相黏度以及增加表面膜弹性。(4)通过对油基发泡剂、稳泡剂和增黏剂的研制与优选,室内研制出一种油基泡沫钻井液配方:基液(柴油)+0.9%ZSP(0.54%ZS+0.36%司盘20)+0.1%SI+0.3%DX。此配方下油基泡沫钻井液的发泡体积为200mL,半衰期为256s。对这一配方进行了综合性能评价,结果表明,该油基泡沫钻井液具有较好的抗污染能力和抗温性能,其抗NaCl的能力达15%以上,抗CaCl2和岩屑达10%,抗温达160℃。同时,室内通过滚动回收和硬度测试等试验对油基泡沫稳定井壁的作用进行了分析,结果表明,油基泡沫具有较好的抑制性能和较强的维持井壁稳定的作用。油基泡沫稳定井壁的作用主要体现在抑制性强、封堵和防漏作用、疏水特性及毛细管阻力、超低密度和减少地层水浸泡时间和接触面积五个方面。