賈 俊， 趙向陽(yáng)， 劉 偉

(1.中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710018)

長(zhǎng)慶油田水基環(huán)保成膜鉆井液研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

賈 俊1，2， 趙向陽(yáng)1，2， 劉 偉1，2

(1.中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710018)

長(zhǎng)慶油田的地理氣候條件獨(dú)特，要求該油田所用鉆井液應(yīng)具有無(wú)毒、易降解和環(huán)境可接受性好的特點(diǎn)，為此，以多糖衍生物G312為主劑，通過(guò)優(yōu)選其他添加劑，形成了適合于長(zhǎng)慶油田低壓、低滲、低孔儲(chǔ)層的水基環(huán)保成膜鉆井液。該鉆井液利用多糖衍生物的半透膜作用和有機(jī)胺獨(dú)特的抑制防塌作用，達(dá)到了既能保護(hù)儲(chǔ)層又能保護(hù)環(huán)境的目的，與傳統(tǒng)的烷基葡萄糖甙鉆井液相比，具有防塌性能好、主處理劑加量少、抗溫抗鹽能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。室內(nèi)性能評(píng)價(jià)結(jié)果表明：水基環(huán)保成膜鉆井液無(wú)生物毒性，重金屬含量等達(dá)到了污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求；由于具有半透膜效應(yīng)，該鉆井液抑制性較強(qiáng)，巖屑在其中的線性膨脹率與在清水中相比降低了35.6%，巖屑一次回收率達(dá)到94.80%、二次回收率達(dá)到89.34%；耐溫性較好，可耐120 ℃高溫，綜合性能優(yōu)良。水基環(huán)保成膜鉆井液在長(zhǎng)慶油田蘇里格地區(qū)A井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，鉆井過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生井下故障，井徑規(guī)則，電測(cè)、下套管作業(yè)一次到底，且鉆井液的環(huán)保性能指標(biāo)達(dá)到了污水排放標(biāo)準(zhǔn)。研究結(jié)果表明，水基環(huán)保成膜鉆井液的環(huán)保性能和其他性能均能滿足長(zhǎng)慶油田的要求。

水基鉆井液；成膜；多糖衍生物；鉆井液性能；毒性；生物降解；長(zhǎng)慶油田

長(zhǎng)慶油田地處鄂爾多斯盆地，降水量小，生態(tài)環(huán)境極其脆弱。該油田每年鉆數(shù)千口井，鉆井液用量大，鉆井廢棄物后續(xù)處理面臨很大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，亟需采用無(wú)毒、易降解、環(huán)境可接受的鉆井液進(jìn)行鉆井施工。目前國(guó)內(nèi)外研發(fā)了多種環(huán)保型鉆井液，大多都因價(jià)格昂貴或自身缺陷，沒(méi)有大規(guī)模推廣應(yīng)用。天然聚合物及其改性處理劑具有環(huán)境可接受性好的優(yōu)勢(shì)，利用其改性產(chǎn)品研究環(huán)保型鉆井液，是鉆井液技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)之一[1]。烷基糖苷(APG)能抑制頁(yè)巖水化、增強(qiáng)鉆井液的潤(rùn)滑性，是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較多的環(huán)保型鉆井液添加劑[2]，后又不斷對(duì)其改進(jìn)，形成了乙基葡萄糖苷、陽(yáng)離子烷基糖苷和聚醚胺基烷基糖苷等鉆井液添加劑，并進(jìn)行了初步應(yīng)用[3-4]，但其加量大、成本較高，性能單一。美國(guó)、加拿大、英國(guó)和挪威等國(guó)家將天然產(chǎn)物分離出的多糖及其衍生物作為鉆井液添加劑，并成功用于油氣井鉆井液[5]。筆者針對(duì)長(zhǎng)慶油田的地層特點(diǎn)及對(duì)鉆井液性能的要求，以多糖衍生物和有機(jī)胺等為主劑，通過(guò)優(yōu)選環(huán)保型鉆井液添加劑，研發(fā)了一種水基環(huán)保成膜鉆井液。該鉆井液的活度和半透膜作用與油基鉆井液相似，能夠成膜護(hù)壁，降低孔隙壓力傳遞，不僅具有防止井壁坍塌和保護(hù)儲(chǔ)層的雙重功效[6]，而且無(wú)毒，可生物降解，對(duì)環(huán)境污染小[7]。與較傳統(tǒng)的烷基葡萄糖甙鉆井液[8]相比，具有防塌性能好、主劑加量少和抗溫抗鹽能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。特別是該鉆井液克服了油基鉆井液污染環(huán)境、影響油氣層顯示和成本高的缺點(diǎn)[9]， 可滿足長(zhǎng)慶油田油氣井鉆井對(duì)低成本高性能水基鉆井液的需求。

1 水基環(huán)保成膜鉆井液配方研究

多糖衍生物G312屬于雜多糖甙類天然分離物，主要以半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、鼠李糖、葡萄糖或其糖醛酸等之中的2種或2種以上單糖基按照一定的方式連接構(gòu)成，其分子鏈為單長(zhǎng)鏈或帶有支鏈的長(zhǎng)鏈。與傳統(tǒng)方法合成的聚合物類添加劑相比，天然雜多糖甙在滿足鉆井液流變性、抑制性、濾失性和潤(rùn)滑性的基礎(chǔ)上，具有毒性低、易生物降解和對(duì)油氣層損害較小的優(yōu)點(diǎn)[10]。以多糖衍生物G312為主劑，通過(guò)優(yōu)選其他添加劑，形成了適合長(zhǎng)慶油田低壓、低滲、低孔儲(chǔ)層的水基環(huán)保成膜鉆井液。

1.1多糖衍生物G312性能測(cè)試

1.1.1常規(guī)性能

在4%膨潤(rùn)土漿中加入不同加量的G312，測(cè)試其基本性能，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 4%膨潤(rùn)土漿中加入不同加量多糖衍生物G312后的性能Table 1 4% Bentonite mud properties after adding different amount of polysaccharide derivative G312

從表1可以看出：4%膨潤(rùn)土漿的黏度和切力隨G312加量增大而升高，其動(dòng)塑比降低；在G312加量為5%～7% 時(shí)，其表觀黏度升高1倍，動(dòng)切力提高近1倍，動(dòng)塑比降低三分之一；4%膨潤(rùn)土漿的潤(rùn)滑系數(shù)和API濾失量隨G312加量增大而降低。這說(shuō)明G312能改善4%膨潤(rùn)土漿的流變性能，降低其API濾失量，同時(shí)可以提高其潤(rùn)滑性和抑制性。

1.1.2 半透膜效果

利用OFI頁(yè)巖膨脹儀進(jìn)行半透膜試驗(yàn)，按照常規(guī)巖心膨脹測(cè)試方法，將人工巖心裝入膨脹儀，加入多糖衍生物G312溶液，測(cè)試巖心的膨脹量，16 h后將膨脹儀中的多糖衍生物G312溶液替換成NaCl飽和溶液，繼續(xù)測(cè)量巖心的膨脹量，結(jié)果如圖1所示。

從圖1可以看出，浸泡介質(zhì)為多糖衍生物G312溶液時(shí)，巖心一直膨脹，但當(dāng)浸泡介質(zhì)替換成低活度的NaCl飽和溶液后，巖心的膨脹量降低，說(shuō)明巖心在收縮。證明多糖衍生物G312溶液在巖心表面形成了半透膜，巖心中的水分遷移到了低活度的NaCl飽和溶液中。

1.1.3 表/界面性能

利用K100表/界面張力儀測(cè)試(拉脫法)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)G312溶液的表/界面張力，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖1 巖心膨脹量曲線Fig.1 Core expansion rate curve

圖2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)G312溶液的表/界面張力Fig.2 Surface / interfacial tension of G312 solution with different mass fraction

從圖2可以看出，加入G312后，水的表面張力最低可降至27.8 mN/m，油(煤油)水界面張力最低可降至24.0 mN/m，表現(xiàn)出良好的表/界面性能，其濾液進(jìn)入地層后有利于返排，對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)有一定作用。

以上測(cè)試結(jié)果表明，多糖衍生物G312具有增黏、降濾失和潤(rùn)滑作用，同時(shí)有一定的抑制性和表面活性，是一種多功能處理劑。由于鉆井對(duì)鉆井液的各項(xiàng)性能參數(shù)有不同要求，只加入多糖衍生物G312會(huì)引起鉆井液的多項(xiàng)性能參數(shù)同時(shí)升高，因此要和其他添加劑進(jìn)行復(fù)配，使鉆井液的各項(xiàng)性能參數(shù)達(dá)到要求。

1.2輔助抑制劑優(yōu)選

多糖衍生物G312具有多種性能，但其抑制性達(dá)不到要求，需要通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)選與之配伍性好的抑制劑，與之復(fù)配作為鉆井液的基礎(chǔ)防塌劑。表2為常用抑制劑與G312復(fù)配后的巖屑回收率試驗(yàn)結(jié)果。

表2G312與其他抑制劑復(fù)配巖屑回收率試驗(yàn)結(jié)果

Table2RecoveryratetestresultsofcuttingsinG312andotherinhibitorscompound

序號(hào)配方巖屑回收率,%一次二次15%G312+7%KCl63.6060.2625%G312+7%NaCOOH38.0832.0435%G312+7%NaCl84.0046.4245%G312+3%CaCl42.3039.5055%G312+1%G31992.7891.26

從表2可以看出，G312與有機(jī)胺G319復(fù)配的效果最好，與其他鹽類抑制劑復(fù)配效果一般。因此，以G312與G319復(fù)配作為基礎(chǔ)防塌劑進(jìn)行后續(xù)研究。

1.3主劑環(huán)保性能

按照文獻(xiàn)[11-12]中的方法測(cè)試G312和G319的環(huán)保性能，結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可以看出，G312和G319的環(huán)保性能符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足環(huán)保需要。

表3 G312和G319環(huán)保性能檢測(cè)結(jié)果Table 3 Environmental protection properties test results of G312 and G319

1.4鉆井液配方的確定

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，以在長(zhǎng)慶油田應(yīng)用效果良好的無(wú)固相低傷害鉆井液為基礎(chǔ)，引入多糖衍生物G312與有機(jī)胺G319，以高黏聚陰離子纖維素為增黏劑，低黏聚陰離子纖維素和淀粉為降濾失劑，加入不同粒徑的石灰石粉，形成了水基環(huán)保成膜鉆井液基礎(chǔ)配方：0.30%～0.50%PAC-LV+0.10%～0.20%PAC-HV+0.05%～0.10%MgO+5.00%～7.00%G312+0.50%～1.00%G319+3.00%～5.00%CaCO3。該鉆井液具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)多糖衍生物G312具有多種功能，減少了配方中處理劑種類；2)不含無(wú)機(jī)鹽類，電導(dǎo)率和礦化度低，不會(huì)對(duì)電測(cè)、錄井造成影響；3)選用的有機(jī)胺G319與具有半透膜作用的多糖衍生物G312共同作用成膜護(hù)壁，可提高井壁穩(wěn)定性；4)選用的處理劑無(wú)毒、易生物降解，環(huán)保性能突出。

2 水基環(huán)保成膜鉆井液性能評(píng)價(jià)

2.1抑制性

為評(píng)價(jià)水基環(huán)保成膜鉆井液的抑制性能，測(cè)試了巖心在水基環(huán)保成膜鉆井液和長(zhǎng)慶油田幾種常用鉆井液中的線性膨脹量[13]和巖屑在其中的回收率，結(jié)果見(jiàn)圖3和表4。

圖3 巖心在不同鉆井液中的線性膨脹量試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Linear expansion rate test results of cores in different drilling fluid systems

從圖3可以看出，與長(zhǎng)慶油田幾種常用鉆井液相比，由于水基環(huán)保成膜鉆井液具有成膜抑制作用，巖心在水基環(huán)保成膜鉆井液中8h的線性膨脹量最低，線性膨脹降低率比在清水中降低了35.6%，表明水基環(huán)保成膜鉆井液抑制黏土礦物水化膨脹的作用明顯。

表4不同鉆井液的巖屑回收率試驗(yàn)結(jié)果

Table4Recoveryratetestresultsofcuttingsindifferentdrillingfluidsystems

序號(hào)配方回收率,%一次二次1清水27.5020.022聚磺鉆井液60.2248.473復(fù)合鹽鉆井液81.3666.524有機(jī)鹽鉆井液88.5684.245環(huán)保成膜鉆井液94.8089.34

從表4可以看出，由于水基環(huán)保成膜鉆井液中的有機(jī)胺有獨(dú)特的抑制作用[14]，巖屑在其中的一次回收率達(dá)到了94.80%、二次回收率達(dá)到了89.34%，均比長(zhǎng)慶油田幾種常用鉆井液高，說(shuō)明水基環(huán)保成膜鉆井液抑制黏土礦物水化分散的能力突出，綜合防塌性能優(yōu)良。

2.2抗溫性

將水基環(huán)保成膜鉆井液分別在90，100和120℃溫度下熱滾16h，測(cè)其熱滾后的流變性能及API濾失量，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 水基環(huán)保成膜鉆井液抗溫性能試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Test results of temperature resistance of water-based environmental-friendly membrane forming drilling fluid

從表5可以看出，水基環(huán)保成膜鉆井液在120 ℃下熱滾16 h后，其流變性能稍微變差，API濾失量稍微升高，但通過(guò)適當(dāng)調(diào)整仍能滿足長(zhǎng)慶油田井深4 000.00 m(110 ℃)以淺井段鉆井施工的需要。

2.3抗鈣離子污染性

由于長(zhǎng)慶油田部分區(qū)塊存在鈣侵問(wèn)題，發(fā)生鈣侵時(shí)鉆井液中Ca2+質(zhì)量濃度一般在1000～2000mg/L，會(huì)導(dǎo)致鉆井液的黏度和切力升高，鉆井液性能調(diào)整困難。因此進(jìn)行了水基環(huán)保成膜鉆井液的抗鈣污染試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6。

從表6可以看出，水基環(huán)保成膜鉆井液中加入CaCl2后，其黏度和API濾失量都降低，當(dāng)CaCl2加量不高于3.0%時(shí)，對(duì)水基環(huán)保成膜鉆井液的性能影響不大，仍能滿足長(zhǎng)慶油田鉆井施工的需要。

2.4半透膜性能測(cè)試

利用文獻(xiàn)[15]中的滲透壓差法測(cè)定水基環(huán)保成膜鉆井液的膜效率，其計(jì)算公式為：

表6 水基環(huán)保成膜鉆井液抗鈣污染試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Calcium contamination resistance test results of water-based environmental-friendly membrane forming drilling fluid

(1)

(2)

選取巖心烘干、稱重、抽真空后飽和鹽水，將巖心安裝在巖心夾持器上，利用水基環(huán)保成膜鉆井液傷害巖心，然后在巖樣上、下兩端用模擬地層水(或標(biāo)準(zhǔn)鹽水)建立Δp=0(如上下游壓力都為7.5 MPa)，然后將上游用水活度低的試液(20%NaCl溶液)替換地層水，關(guān)閉下游閥門(mén)形成封閉端，通過(guò)壓力、差壓傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)巖樣下游封閉端的壓力，當(dāng)下游 壓力降低幅度很小并趨于平緩時(shí)結(jié)束試驗(yàn)，測(cè)得巖心上、下游最大壓差Δp為5.2 MPa。

測(cè)試溫度T為297 K，巖心孔隙中飽和鹽水的水活度為0.92，20%NaCl溶液的水活度為0.84，將這些參數(shù)代入式(1)和式(2)計(jì)算出水基環(huán)保成膜鉆井液的膜效率為41.67%。說(shuō)明水基環(huán)保成膜鉆井液能在巖心上形成半透膜，且具有一定的膜效率。

2.5儲(chǔ)層保護(hù)性能評(píng)價(jià)

長(zhǎng)慶油田的儲(chǔ)層具有滲透率、地層壓力和豐度低的特點(diǎn)，在保證鉆井安全的前提下，要求鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的傷害應(yīng)盡量低。因此，根據(jù)文獻(xiàn)[16]選取長(zhǎng)慶油田儲(chǔ)層的巖心，進(jìn)行了水基環(huán)保成膜鉆井液對(duì)儲(chǔ)層巖心的傷害試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表7。測(cè)試條件：溫度60℃，圍壓7.0MPa，傷害壓差3.5MPa，靜態(tài)傷害時(shí)間3h。

表7 水基環(huán)保成膜鉆井液對(duì)儲(chǔ)層巖心傷害的試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Water-based environmental-friendly membrane forming drilling fluid tests for damage in reservoir cores

由表7可知，水基環(huán)保成膜鉆井液對(duì)長(zhǎng)慶油田儲(chǔ)層巖心的平均傷害率為11.13%，屬于低傷害范圍。

2.6環(huán)保性能檢測(cè)

按照國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[17]中的方法，對(duì)水基環(huán)保成膜鉆井液的生物毒性、生物降解性、重金屬離子含量以及電導(dǎo)率等進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果為：生物毒性EC50為91600mg/L；生物降解性BOD/CODGr為0.3708；重金屬汞、砷、鎘、鉛、鉻的含量分別為0.00499，0.00125，0.004，0.003和0.772mg/kg；石油類物質(zhì)含量為2.73%；電導(dǎo)率為3400μS/cm。國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[17]要求生物毒性EC50>20000mg/L，生物降解性BOD/CODGr≥0.05，重金屬汞的含量≤0.1mg/kg，砷的含量≤0.05mg/kg，鎘的含量≤1.0mg/kg，鉛的含量≤1.5mg/kg，鉻的含量≤1.5mg/kg，石油類物質(zhì)含量≤10%，電導(dǎo)率≤8000μS/cm。由此可知，水基環(huán)保成膜鉆井液無(wú)毒、易降解，重金屬汞、砷、鎘、鉛以及鉻的含量都滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，石油類物質(zhì)含量及電導(dǎo)率也滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。這表明水基環(huán)保成膜鉆井液的環(huán)保性能優(yōu)良。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

水基環(huán)保成膜鉆井液在長(zhǎng)慶油田蘇36區(qū)塊的A井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，該井是一口開(kāi)發(fā)定向井，位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，目的層為盒8層和山1層，設(shè)計(jì)井深3622.00m。該井采用二開(kāi)井身結(jié)構(gòu)，最大井斜角20°，一開(kāi)鉆至井深700.12m，二開(kāi)采用φ215.9mm鉆頭鉆至井深3620.78m完鉆。

3.1鉆井液難點(diǎn)

1) 井壁易失穩(wěn)。蘇里格地區(qū)蘇36區(qū)塊直羅組地層為泥巖地層，易發(fā)生坍塌、掉塊，石千峰組和石盒子組地層也存在大段泥巖，在鉆井過(guò)程中易發(fā)生井壁失穩(wěn)問(wèn)題。

2) 采用鉆井液“不落地”工藝后，鉆井液性能控制困難。鉆井液“不落地”工藝是指從井筒循環(huán)出來(lái)的井漿通過(guò)鉆井液清潔器除砂除泥和離心機(jī)進(jìn)行固液分離后再次進(jìn)入鉆井液循環(huán)系統(tǒng)，井漿和鉆井液混合，造成鉆井液性能控制困難。

3) 地層造漿嚴(yán)重。由于蘇36區(qū)塊的石千峰組及石盒子組以下地層造漿嚴(yán)重，如果處理不當(dāng)會(huì)造成濾餅虛厚、鉆井液的流變性變差及其密度升高，有可能導(dǎo)致井下故障。

4) 儲(chǔ)層保護(hù)。鉆開(kāi)儲(chǔ)層時(shí)鉆井液會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成傷害，特別是鉆井液密度、濾失量較大時(shí)，對(duì)儲(chǔ)層的傷害會(huì)更大。因此，在保證井壁穩(wěn)定、安全快速鉆進(jìn)的同時(shí)，應(yīng)盡可能降低鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的傷害。

3.2鉆井液維護(hù)處理措施

該井鉆進(jìn)上部井段時(shí)，重點(diǎn)是控制鉆井液流變性和抑制性，防止地層造漿。每日以膠液的方式補(bǔ)充聚陰離子纖維素和淀粉，以保證聚陰離子纖維素和淀粉含量達(dá)到要求，不控制鉆井液的濾失量；利用固控設(shè)備控制鉆井液的固相含量，使鉆井液中的固相盡可能低，以達(dá)到安全快速鉆進(jìn)、清潔井眼的目的。

鉆進(jìn)下部井段時(shí)，逐步提高鉆井液的黏度，降低濾失量，提高其整體性能。鉆進(jìn)石千峰組和石盒子組地層時(shí)，增大防塌劑加量，并與其他處理劑配合提高鉆井液的流變性能，將濾失量嚴(yán)格控制在4～5mL，增強(qiáng)潤(rùn)滑性，以便在井壁上形成薄而堅(jiān)韌的濾餅。為防止石盒子組泥巖層和山西組煤層的坍塌，適當(dāng)提高鉆井液的密度和黏度，以提高鉆井液的攜巖能力，達(dá)到清潔井眼、降低電測(cè)遇阻的概率。

3.3試驗(yàn)效果

蘇36區(qū)塊A井使用水基環(huán)保成膜鉆井液解決了石千峰組和石盒子組泥巖地層垮塌、造漿嚴(yán)重，山西組煤層坍塌等問(wèn)題，并且降低了對(duì)儲(chǔ)層的傷害，鉆井液環(huán)保性能達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)，試用效果顯著。

1) 水基環(huán)保成膜鉆井液的濾失量低、造壁能力強(qiáng)，API濾失量≤5mL(最低達(dá)到2mL以下)，在井壁上形成的濾餅薄而韌，滑動(dòng)摩阻系數(shù)小，鉆井期間未出現(xiàn)阻卡。

2) 水基環(huán)保成膜鉆井液的流變性和密度容易調(diào)控(見(jiàn)圖4)，滿足了井眼清潔和安全鉆進(jìn)的需求。

圖4 A井二開(kāi)段鉆井液的黏度和密度Fig.4 Viscosity and density of drilling fluid in the second section of Well A

3) 水基環(huán)保成膜鉆井液防塌效果突出，A井井徑擴(kuò)大率平均僅為1.43%，最大井徑擴(kuò)大率(直羅組地層)為9.50%，主要坍塌層直羅組地層井徑擴(kuò)大率平均為5.06%，石千峰組和石盒子組地層井徑擴(kuò)大率平均為0.14%。

4)A井的平均機(jī)械鉆速為15.4m/h，而使用長(zhǎng)慶油田常用鉆井液的A1井平均機(jī)械鉆速為13.6m/h。

5) 室內(nèi)檢測(cè)顯示，A井所用水基環(huán)保成膜鉆井液的生物毒性、降解性、重金屬含量等指標(biāo)均達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)，有利于廢棄鉆井液的后期處理。

4 結(jié)論與建議

1) 水基環(huán)保成膜鉆井液抑制黏土水化膨脹和分散的能力強(qiáng)，抗溫120℃，對(duì)儲(chǔ)層傷害小，無(wú)毒、易生物降解，重金屬含量等指標(biāo)達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保性能突出，有利于降低鉆屑、廢棄鉆井液無(wú)害化處理的難度。

2) 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，蘇36區(qū)塊應(yīng)用水基環(huán)保成膜鉆井液能解決下部井段地層坍塌、地層造漿等井壁失穩(wěn)問(wèn)題。

3) 水基環(huán)保成膜鉆井液適宜在環(huán)保要求嚴(yán)格的地區(qū)進(jìn)行推廣，但其配方中的多糖衍生物G312和有機(jī)胺G319價(jià)格較高，建議研制或優(yōu)選價(jià)格低的環(huán)保型處理劑，以降低鉆井液使用成本。

References

[1] 孫金聲，劉敬平，閆麗麗，等.國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣井水基鉆井液技術(shù)現(xiàn)狀及中國(guó)發(fā)展方向[J].鉆井液與完井液，2016，33(5)：1-8.

SUN Jinsheng,LIU Jingping,YAN Lili,et al.Status quo of water base drilling fluid technology for shale gas drilling in China and abroad and its developing trend in China[J].Drilling Fluid & Completion Fluid，2016,33(5)：1-8.

[2] 雷祖猛，司西強(qiáng).國(guó)內(nèi)烷基糖苷鉆井液研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2016，39(2)：72-74,81.

LEI Zumeng,SI Xiqiang.Domestic APG drilling fluid[J].Natural Gas Exploration and Development,2016,39(2):72-74,81.

[3] 夏小春，王蕾，劉克清，等.MEG和ETG合成及其在膨潤(rùn)土漿中的性能[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2011，12(5)：10-13.

XIA Xiaochun,WANG Lei,LIU Keqing,et al.Synthesis of methylglucoside and ethylglucoside and their performances in bentonite mud[J].Advances in Fine Petrochemicals,2011,12(5):10-13.

[4] 司西強(qiáng)，王中華，趙虎.鉆井液用烷基糖苷及其改性產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中外能源，2015，20(11)：31-40.

SI Xiqiang,WANG Zhonghua,ZHAO Hu.Research status and development trend of alkyl glucosides and their modified products for drilling fluids[J].Sino-Global Energy,2015,20(11):31-40.

[5] ROGER B,LEUTERMAN A J J,CHERYL S.Drilling fluids:making peace with the environment[J].Jourmal of Petroleum Technology,1993,45(1):6-10.

[6] 張潔，楊賀衛(wèi).聚合糖與硅酸鹽鉆井液的配伍性評(píng)價(jià)[J].天然氣工業(yè)，2009，29(3)：71-73.

ZHANG Jie,YANG Hewei.Compatibility evaluation between polysaccharides and silicate drilling fluids[J].Natural Gas Industry,2009,29(3):71-73.

[7] 秦芳玲，張潔.雜多糖甙水基鉆井液可生物降解性的試驗(yàn)研究[J].鉆井液與完井液，2009，26(3)：67-69.

QIN Fangling,ZHANG Jie.Experimental study on the biodegradability of water base drilling fluids with heteropolyglycoside[J].Drilling Fluid & Completion Fluid,2009,26(3):67-69.

[8] 呂開(kāi)河，邱正松，徐加放.甲基葡萄糖苷對(duì)鉆井液性能的影響[J].應(yīng)用化學(xué)，2006，23(6)：632-636.

LYU Kaihe,QIU Zhengsong,XU Jiafang.Effects of methyl glucoside on the performance of drilling fluids[J].Chinese Journal of Applied Chemistry,2006,23(6):632-636.

[9] 張煒，劉振東，劉寶鋒，等.油基鉆井液的推廣及循環(huán)利用[J].石油鉆探技術(shù)，2008，36(6)：34-38.

ZHANG Wei,LIU Zhendong,LIU Baofeng,et al.Popularization and recycling of oil-based drilling fluid[J].Petroleum Drilling Techniques,2008,36(6):34-38.

[10] 許春田，吳富生，張潔，等.新型環(huán)保型雜多糖甙鉆井液在江蘇油田的應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2006，23(1)：19-23.

XU Chuntian,WU Fusheng,ZHANG Jie,et al.Study and application of new type heteropolyglycoside drilling fluid[J].Drilling Fluid & Completion Fluid,2006,23(1):19-23.

[11] SY/T6787—2010水溶性油田化學(xué)劑環(huán)境保護(hù)技術(shù)要求[S].

SY/T6787—2010Technical requirement of environmental protection for water-soluble oilfield chemicals[S].

[12] SY/T6788—2010水溶性油田化學(xué)劑環(huán)境保護(hù)技術(shù)評(píng)價(jià)方法[S].

SY/T6788—2010Evaluation procedures of environmental protection for water-soluble oilfield chemicals[S].

[13] SY/T5946—2002鉆井液用聚丙烯酰胺鉀鹽[S].

SY/T5946—2002Potassium polyacrylamide for drilling fluid[S].

[14] 鐘漢毅，黃維安，林永學(xué)，等.新型聚胺頁(yè)巖抑制劑性能評(píng)價(jià)[J].石油鉆探技術(shù)，2011，39(6)：44-48.

ZHONG Hanyi,HUANG Weian,LIN Yongxue,et al.Properties evaluation of a novel polyamine shale inhibitor[J].Petroleum Drilling Techniques,2011,39(6):44-48.

[15] 屈沅治，孫金聲，蘇義腦.新型納米復(fù)合材料的膜效率研究[J].石油鉆探技術(shù)，2008，36(2)：32-36.

QU Yuanzhi,SUN Jinsheng,SU Yinao.Study on membrane efficiency of a new nanocomposite[J].Petroleum Drilling Techniques,2008,36(2):32-36.

[16] SY/T6540—2002鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評(píng)價(jià)方法[S].

SY/T6540—2002Lab testing method of drilling and completion fluids damaging oil formation[S].

[17] GB8978—1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

GB8978—1996Integratedwasterwater discharge standard[S].

[編輯 劉文臣]

ResearchandFieldTestofWater-BasedEnvironmental-FriendlyMembraneFormingDrillingFluidTechnologyinChangqingOilfield

JIAJun1,2，ZHAOXiangyang1,2，LIUWei1,2

(1.Drilling&ProductionEngineeringTechnologyResearchInstitute,CNPCChuanqingDrillingEngineeringCo.,Ltd.,Xi’an,Shaanxi,710018，China;2.NationalEngineeringLaboratoryforExploration&DevelopmentofLowPermeabilityOil&GasFields,Xi’an,Shaanxi,710018，China)

Based on the geographic climate condition of Changqing Oilfield,drilling fluid used in this oil and gas field should exhibit non-toxicity,easy degradation and good environmental acceptability.Thus,water-based environmental friendly membrane forming drilling fluid was created that is suitable for low-pressure,low-permeability and low-porosity reservoir.It was synthesizedby taking polysaccharide derivative G312 as main agent and by optimizing other additives. This drilling fluid achieved the stated objective of protecting reservoirs and the environment through the semi-permeable membrane effect of polysaccharide derivatives and a distinctive sloughing control of organic amine. Compared with traditional alkylglucoside drilling fluid,this drilling fluid possesses the advantage of having good anti-collapse performance,requiring less dosage of main treatment additives and having a strong temperature and salt resistance ability.Laboratory performance evaluation results showed that water-based environmental-friendly membrane forming drilling fluid had no biotoxicity and its heavy metal content and other indicators met the standard wastewater discharge requirements.Due to its semi-permeable membrane effect,it had strong inhibition.The linear expansion ratio of cuttings in this drilling fluid was 35.6% lower than that in clear water.The primary recovery of cuttings reached 94.80% and secondary recovery rate reached 89.34%.Moreover,this drilling fluid had good temperature resistance of 120 ℃ and excellent comprehensive properties.In the trial use of water-based environmental-friendly membrane forming drilling fluid while drilling well A of Sulige area in Changqing Oilfield,no downhole failure and the well diameter was regular.Electric logging and operations for running casing were successful on first run.Besides,environmental protection property indices of the drilling fluid satisfied wastewater discharge standard.Therefore,the study indicated that the environmental-friendly properties and other properties of water-based environmental-friendly membrane forming drilling fluid could meet all requirements of Changqing Oilfield.

water-based drilling fluid；membrane forming；polysaccharide derivatives；drilling fluid properties;toxicity;biological degradation;Changqing Oilfield

TE254+.3

A

1001-0890(2017)05-0036-07

10.11911/syztjs.201705007

2017-03-17；改回日期2017-09-04。

賈俊(1979—)，男，陜西西安人，2002年畢業(yè)于西北大學(xué)化工工藝專業(yè)，2010年獲中國(guó)石油大學(xué)(北京)石油與天然氣工程專業(yè)工程碩士學(xué)位，高級(jí)工程師，主要從事鉆井液完井液新技術(shù)研究。E-mail:jiajun_zcy@cnpc.com.cn。

中國(guó)石油重大科技專項(xiàng)“中國(guó)石油低碳與清潔發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”(編號(hào)：2016E-1203)部分研究?jī)?nèi)容。