白　波，陳書明，孔　羽，游炎平，謝志濤

甲基葡萄糖甙鉆井液體系室內(nèi)研究

白波，陳書明，孔羽，游炎平，謝志濤

（長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州434023）

摘要：通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選了甲基葡萄糖甙鉆井液的添加劑及最佳加量，確定其基本配方為水+3%膨潤(rùn)土+15%MEG+ 5%Na2CO3+0.3%FA367+0.1%KPAM+0.5%HFL-2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該體系具有良好的流變性，在甲基葡萄糖甙加量為15%時(shí)體系的滾動(dòng)回收率超過(guò)80%，表現(xiàn)出了很強(qiáng)的抑制性；同時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)污染試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)是平均滲透率恢復(fù)值達(dá)到了88.9%，表明其儲(chǔ)層保護(hù)效果良好。

關(guān)鍵詞：甲基葡萄糖甙；抑制性；井壁穩(wěn)定；半透膜；儲(chǔ)層保護(hù)

隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，研究既能滿足鉆井需要又不污染環(huán)境的新型鉆井液體系就顯得很迫切[1]。甲基葡萄糖甙鉆井液是國(guó)外近年來(lái)提出的可以替代油基鉆井液的新型水基鉆井液體系。研究表明，超低滲環(huán)保型MEG鉆井液體系是一種既保護(hù)油層又保護(hù)環(huán)境的雙保鉆井液體系，可以有效地抑制泥頁(yè)巖水化，維持井眼穩(wěn)定，并且毒性低，易于生物降解，因而對(duì)環(huán)境造成的污染小，具有極高的應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)效益，有極大的推廣前景[2-8]。

1　甲基葡萄糖甙鉆井液體系構(gòu)成的優(yōu)化

經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)優(yōu)化后，確定MEG鉆井液體系的基本組成為：以MEG母液為主劑，再配以少量其他性能調(diào)節(jié)劑。

1.1單獨(dú)加入MEG時(shí)對(duì)鉆井液性能的影響[2]

選定3%膨潤(rùn)土漿為基漿，在室溫下，試驗(yàn)不同的MEG加量對(duì)其性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可知，隨著MEG加量的增加，黏度略有增加，濾失量持續(xù)降低。當(dāng)MEG的添加量在10%~15%時(shí)，其表觀黏度AV和塑性黏度PV都有所增加，濾失量FL則略為降低。在這個(gè)加量范圍內(nèi)可以獲得適宜的流變性和濾失性能。因此，決定選擇MEG加量為15%進(jìn)行后續(xù)的鉆井液性能研究。

1.2甲基葡萄糖甙加量對(duì)體系抑制性的影響[4]

解決由泥頁(yè)巖所引起的井壁失穩(wěn)問(wèn)題，提高泥漿抑制性是一項(xiàng)很重要的措施。MEG分子結(jié)構(gòu)上的特殊性使它有助于形成體系的強(qiáng)抑制性：MEG分子結(jié)構(gòu)上親水的羥基吸附在井壁巖石和巖屑表面，使井壁上形成一層類似油包水型鉆井液的吸附憎水膜，把地層中的頁(yè)巖和鉆井液中的水隔開。另外，MEG一方面還可以提高鉆井液濾液的黏度，增加滲透阻力，減少濾失量，控制頁(yè)巖的水化，另一方面又可以降低鉆井液中水的活度，使壓力傳遞作用減弱，從而阻止濾液進(jìn)入頁(yè)巖，進(jìn)一步提高頁(yè)巖的穩(wěn)定性。

甲基葡萄糖甙鉆井液體系的關(guān)鍵成分為甲基葡萄糖甙，體系的抑制能力主要靠它來(lái)維持，為此，本項(xiàng)室內(nèi)研究考察了改變甲基葡萄糖甙加量對(duì)體系抑制性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MEG對(duì)鉆井液抑制性能影響很大。隨著MEG加量的增加，體系的滾動(dòng)回收率也在逐漸增加。其中，當(dāng)甲基葡萄糖甙的加入比例為10%時(shí)，體系的滾動(dòng)回收率僅為62.8%，而當(dāng)甲基葡萄糖甙的加入比例為15%時(shí)，體系的滾動(dòng)回收率則達(dá)到了82.1%，繼續(xù)增加糖甙比例為20%，體系的滾動(dòng)回收率增長(zhǎng)幅度不大，為84.2%。這一試驗(yàn)結(jié)果表明，要保證體系具有良好的抑制性，甲基葡萄糖甙在體系中應(yīng)占的比例應(yīng)不小于15%。

1.3鉆井液總體性能評(píng)價(jià)

在經(jīng)過(guò)大量室內(nèi)篩選的基礎(chǔ)上，確定鉆井液基本配方為：水+ 3%膨潤(rùn)土+ 15%MEG + 5%Na2CO3+ 0.3%FA367 + 0.1%KPAM + 0.5%HFL-2。

1.3.1基漿流變性能和降濾失性能研究

體系的流變性能見(jiàn)表2。從表2可知，滾前和滾后的黏度及濾失量變化不大，持穩(wěn)恒的趨勢(shì)，說(shuō)明甲基葡萄糖甙鉆井液體系的流變性和濾失性能良好。

表1　MEG單劑加量對(duì)體系性能的影響

表2　MEG鉆井液體系基本性能

1.3.2抗溫性能的測(cè)定[2,8,9]

考慮到甲基葡萄糖甙為淀粉改性產(chǎn)品，自身的抗溫性能不強(qiáng)，因此該體系主要適用于中、低溫地層，室內(nèi)研究抗溫性評(píng)價(jià)測(cè)定范圍為40~100℃，老化時(shí)間為16 h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。通過(guò)表3分析可以知道，MEG鉆井液體系的抗溫性能在100 ℃以下時(shí)流變性能良好，只是濾失量呈稍微增大的趨勢(shì)，說(shuō)明MEG鉆井液體系具有一定的抗溫能力。

表3　MEG鉆井液體系抗溫性能

1.3.3抗污染能力的測(cè)定[2,8]

以鈉鹽、鈣鹽、鎂鹽作為侵污源，進(jìn)行室內(nèi)研究評(píng)價(jià)了甲基葡萄糖甙鉆井液體系的抗污染能力。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4、表5和表6。

表4　MEG鉆井液體系抗NaCl污染性能

表5　MEG鉆井液體系抗CaCl2污染性能

表6　MEG鉆井液體系抗MgCl2污染性能

從以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，甲基葡萄糖甙鉆井液體系具有非常優(yōu)良的抗污染能力，三種污染介質(zhì)對(duì)體系的流變性能幾乎沒(méi)有影響，僅是在抗這些無(wú)機(jī)鹽污染時(shí)濾失量有所增加。這表明甲基葡萄糖甙鉆井液體系有非常優(yōu)良的抑制污染能力。

1.3.4儲(chǔ)層保護(hù)性能[10,6,8]

分別采用靜態(tài)污染方法以及動(dòng)態(tài)污染方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。其中動(dòng)態(tài)污染試驗(yàn)背景是：采用高溫高壓動(dòng)失水儀在壓差3.0 MPa、溫度80 ℃、速度梯度300 s-1條件下污染125 min。試驗(yàn)所采用的巖心為人造巖心，其基本物性參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。從對(duì)甲基葡萄糖甙鉆井液體系靜態(tài)污染和動(dòng)態(tài)污染試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，4塊巖心的滲透率恢復(fù)值平均達(dá)到了88.9%，說(shuō)明甲基葡萄糖甙鉆井液體系具有非常優(yōu)良的油氣層保護(hù)效果。

表7　巖心的基本物性參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果

2　結(jié)論和認(rèn)識(shí)

（1）本項(xiàng)研究所優(yōu)選出的MEG鉆井液配方具有適宜的流變性和濾失性，也具有良好的抑制性和潤(rùn)滑性。

（2）MEG鉆井液體系具有良好的體系穩(wěn)定性，能有效地抵抗石膏、NaCl、CaCl2和MgCl2等的侵污。體系配方簡(jiǎn)單，配制轉(zhuǎn)換方便，并能直接用海水配漿。

（3）MEG鉆井液抑制頁(yè)巖的機(jī)理為：半透膜作用、封堵作用、滲透作用和去水化作用，幾種作用協(xié)同使MEG鉆井液具有較強(qiáng)的抑制性。

（4）MEG鉆井液體系是新型環(huán)保體系，與環(huán)境的相容性良好。

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中圖分類號(hào)：TE254+.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2012.03.103

收稿日期：2011-12-23；改回日期：2012-02-22

第一作者簡(jiǎn)介：白波，男，1986年生，碩士，主要研究方向?yàn)殂@井液與完井液及油氣井增產(chǎn)技術(shù)。E-mail：bob201071213@126.com。

文章編號(hào)：1008-2336（2012）03-0103-03

Lab Research of MEG Drilling Fluid

BAI Bo, CHEN Shuming, KONG Yu, YOU Yanping, XIE Zhitao
（Petroleum Engineering College, Yangtze Uniνersity, Jingzhou Hubei 434023, China）

Abstract:The additive for drilling fl uid and optimal concentration have been selected through lab experiments. The basical formula is as follows: water+3%bentonite+15%MEG+5%Na2CO3+0.3%FA367+0.1%KPAM+0.5%HFL-2. The experiment results show that the system has good rheological properties. When added amount up is to 15%, the cutting roller recovery is over 80%. On the basis of the lab experiment on dynamic pollution, the average of permeability recovery value is up to 88.9%.

Key words:MEG; inhibition; stability of wellbore; semi permeable membrane; reservoir protection