PLUS／KCl钻开液体系是一套被广泛使用的钻开液体系，具有良好的抑制、带砂、润滑和包被效果；PLUS／KCl钻开液体系一般由具有造浆悬浮和黏度控制作用的搬土构成，体系中的PLUS是一种具有较高分子量的聚丙烯酰胺化合物，一般分子量在800万以上，而KCl在体系中的主要作用是提供对黏土的抑制性能；除此以外，PLUS／KCl钻开液体系还需要加入聚阴离子纤维素和改性淀粉一类的材料进行滤失控制，在另外一些情况下，由于井壁稳定的需要，常常加入磺化沥青类材料，现代PLUS／KCl钻开液还常常加入聚合醇一类的处理剂来协调改善体系的抑制性能，一些情况下，由于封堵的要求，可能需要加入一些封堵材料，这使得PLUS／KCl钻开液体系变得复杂。
PLUS／KCl钻开液体系并不是一类打开储层的专用体系，其处理剂的组成，也没有针对性地考虑储层伤害的影响，因此，所选处理剂的组成，或多或少会对体系性能产生影响。PLUS／KCl钻开液体系是一类含有黏土相的体系，黏土的存在，增加了储层污染的可能性；黏土是一类以硅盐酸和铝酸盐为主体的物质，这些物质以极为细小的水化颗粒悬浮在钻井液中，进而改善钻井液的黏度。但是，这些颗粒型物质难溶于酸碱溶液，一旦进入地层，则对地层孔隙产生堵塞；体系中的PLUS处理剂主要功能是可以让钻屑具有更好的包被性能，保持钻屑的完整性，其与地层的黏土作用相对比较强，如果进入地层，将在地层孔隙表面产生较强的吸附作用，对储层造成伤害。KCl是一种抑制性材料，通常来说可以作为保护储层的处理剂来看待，KCl由于其水化离子尺寸的关系，可以进入黏土颗粒水化晶片之中，嵌入二片晶片之间而拉紧晶片，防止黏土水化，因而保护储层；体系中的聚阴离子纤维素与淀粉类材料是一类聚糖改性产品，聚阴离子纤维素通常以PAC代号出现，现场使用以低黏产品为主。该产品在使用时对体系的增黏效果不明显，虽然其加量一般只有0．3%左右，但是降滤失效果比较好，对储层的伤害不大，即使有伤害也仅仅是由其进入地层孔隙深部产生的黏度效应而引起的，并且这种伤害如果破胶剂选择合适，可以进行解除；改性淀粉或淀粉以及预糊化淀粉可以有效地防止滤液进入到地层深部，因此是一类具有储层保护能力的处理剂，并且这类材料也可以通过适当的方式进行破胶液化和解除。沥青类材料的封堵，在一些情况下可能是由于其变形能力和隔离作用而产生的。在井壁表面微孔，具有一定亲水和亲油效果的磺化沥青，可能进入孔喉产生封堵，造成较大的返排遇阻，产生储层伤害；体系中的聚醇是一类抑制性材料，具有较好的储层保护效果，而体系中如果加入封堵剂，由于封堵剂在产生较高的承压封堵的同时也会产生较高的返排压力，因而会造成一定程度上的储层伤害，有时被挤入到地层深部后对储层的伤害较为严重，应该避免使用。
6．2．4．1 暂堵剂JHCARB对PLUS／KCl体系储层保护的影响
用于保护储层的PLUS／KCl钻开液体系的基本配方为：3%搬土浆＋0．2%NaOH＋0．2%Na2CO3＋0．3%PAC－LV聚阴离子纤维素＋0．2%XC黄原胶类提切剂＋3%STARCH－FLO改性淀粉＋3%JLX－C聚合醇＋3%KCl＋5%JHCARB暂堵剂；石灰石加重到所需要的密度。在一些情况下，可能需要加入一定量的磺化沥青SOLTEX来改善钻井液的防塌效果。
为了有效地保护储层，在上述配方中加入了与岩心孔喉尺寸相匹配的酸溶性暂堵材料JHCARB，采用激光粒度仪对该暂堵材料的粒径进行了分析，结果如图6－21所示。
图6－21 经过粒径匹配的JHCARB的粒径分布
从图6－21可以看出，经过粒径匹配处理的JHCARB暂堵剂的粒径分布出现了两个峰值，表明该暂堵剂由粒径为1μm左右的细颗粒以及粒径在10μm以上的大颗粒组成。在封堵过程中，大颗粒能够实现快速封堵，而细颗粒则能进一步填充，从而达到快速暂堵的效果，防止有害的固相颗粒侵入到储层深部，从而达到保护储层的效果。
实验室评价了JHCARB在PLUS／KCl体系中的油气层保护效果，主要评价了在两个渗透率时JHCARB对油气层的伤害情况。
从表6－21的数据可以看出，体系采用石灰石加重以后，PLUS／KCl体系的渗透率恢复值最高仅有66%；而在此基础上再加入5%的JHCARB后，PLUS／KCl体系的渗透率恢复值可达到90%以上，最高可达98%。这说明JHCARB具有较好的储层保护效果。分析认为，JHCARB具有更细的颗粒与更广的粒径分布，能够较好地对岩心的端面进行封堵，从而阻止更多的有害颗粒及液相的进入，达到保护油气层的目的。
表6－21 JHCARB对PLUS／KCl体系储层保护效果的影响
6．2．4．2 聚胺对PLUS／KCl体系储层保护的影响
聚胺是一种具有较好平衡抑制作用的液体黏土膨胀抑制控制材料，其抑制作用和油气层保护效果已得到业界普遍认可，聚胺的抑制作用主要体现在以下几方面：
（1）聚胺化合物的弱碱性及弱的离解性能使得聚胺的作用浓度持续处于平衡状态，胺的总浓度中处于活跃状态的离解胺浓度不大，但是总能够抑制活跃基团的作用，并首先与地层孔隙表面的黏土中最活跃的易于水化的基团作用，吸附在表面或进入晶片中间，防止受到膨胀因素作用的进一步影响。
（2）聚胺化合物使得有机聚合胺在不采用碱（Na2CO3、NaOH）处理海水的情况下，在普通海水中就可以达到较好的抑制和防膨效果。
（3）聚胺类聚有机胺在水中与水作用，产生碱性的同时，也使得聚胺自身解离为一类具有阳离子性质的化合物，因此聚胺在水中水解也易于电离，产生的阳离子基团具有与黏土负电性颗粒吸附的性能，进而抑制黏土的水化分散。
（4）聚胺化合物具有高浓度的胺基基团密度，这是保证有机游离胺良好的吸附性能和抑制效果的重要因素之一。
（5）聚胺具有的弱电解质行为是保证有机胺对黏土及地层作用程度和作用方式不同于聚季铵盐化合物的基础，聚胺与黏土和地层的作用不仅平和而且彻底，不会导致像季铵盐类氨基抑制剂产生的对钻井液性能造成突变甚至絮凝的影响。
（6）聚胺具有较高的胺基浓度和较高的酸中和当量浓度，保证了钻具的腐蚀抑制和对钻具的吸附，对金属的缓蚀、中和地层酸性气体的能力较强，具有较好的缓冲容量，有利于保证钻井液性能的稳定。
（7）聚胺化合物的抑制作用具有一定的长效性，防止了钻井液滤液对地层孔隙的冲刷对抑制性能的影响，保证了钻井作业结束一段时间后的地层抑制效果。
（8）聚胺与钻井液中的有机增黏剂具有较好的协同作用，可改善体系的黏度稳定性，提高体系的温度稳定性。
由此可以看出，聚胺对黏土的抑制作用将使聚胺具有较好的储层保护效果。实验室在添加聚胺UHIB的情况下，对钻井液的储层保护效果进行了评价，结果如表6－22所示。
表6－22 聚胺对PLUS／KCl体系储层保护的影响
从表6－22可以看出，在渗透率为10mD以上的储层，PLUS／KCl钻开液体系中加入聚胺UHIB后，能够明显提高岩心的渗透率恢复值，具有较好的储层保护效果。
6．2．4．3 钻屑对PLUS／KCl体系储层保护的影响
室内对钻屑侵污PLUS／KCl体系之后的储层保护效果进行了评价，实验结果如表6－23所示。
表6－23 钻屑侵污对储层保护效果的影响
从表6－23的数据可以看出，PLUS／KCl体系受10%钻屑侵污之后的渗透率恢复值有所下降，因此在钻井过程中应尽量控制钻屑的含量。
6．2．4．4 润滑剂对PLUS／KCl体系储层保护的影响
在水平井及大斜度井的钻井作业中，为了降低钻井作业中的摩阻，往往会在钻井液体系中加入一定量的润滑剂。室内对不同润滑剂对储层保护效果的影响进行了比较评价，评价结果见表6－24所示。
表6－24 润滑剂对PLUS／KCl体系储层保护的影响
从评价的结果可以看出，在水基PLUS／KCl钻开液体系中加入油性润滑剂HLX、LUBE和固体润滑剂LBS对渗透率恢复值影响具有一定的加分作用，可以在现场选择使用，建议现场使用固体超细材料作为低渗储层的钻井润滑剂。
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