甲基葡萄糖甙鉆井液體系室內研究

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研究

白波，陳書明，孔羽，游炎平，謝志濤

（長江大學石油工程學院，湖北荊州434023）

摘要：通過室內實驗，優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%膨潤土+15%MEG+ 5%Na2CO3+0.3%FA367+0.1%KPAM+0.5%HFL-2。實驗結果表明，該體系具有良好的流變性，在甲基葡萄糖甙加量為15%時體系的滾動回收率超過80%，表現出了很強的抑制性；同時，通過動態污染試驗獲得的數據是平均滲透率恢復值達到了88.9%，表明其儲層保護效果良好。

關鍵詞：甲基葡萄糖甙；抑制性；井壁穩定；半透膜；儲層保護

隨著環保意識的增強，研究既能滿足鉆井需要又不污染環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外近年來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，超低滲環保型MEG鉆井液體系是一種既保護油層又保護環境的雙保鉆井液體系，可以有效地抑制泥頁巖水化，維持井眼穩定，并且毒性低，易于生物降解，因而對環境造成的污染小，具有極高的應用價值和社會效益，有極大的推廣前景[2-8]。

1　甲基葡萄糖甙鉆井液體系構成的優化

經過室內試驗優化后，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節劑。

1.1單獨加入MEG時對鉆井液性能的影響[2]

選定3%膨潤土漿為基漿，在室溫下，試驗不同的MEG加量對其性能的影響，結果見表1。從表1可知，隨著MEG加量的增加，黏度略有增加，濾失量持續降低。當MEG的添加量在10%~15%時，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。在這個加量范圍內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%進行后續的鉆井液性能研究。

1.2甲基葡萄糖甙加量對體系抑制性的影響[4]

解決由泥頁巖所引起的井壁失穩問題，提高泥漿抑制性是一項很重要的措施。MEG分子結構上的特殊性使它有助于形成體系的強抑制性：MEG分子結構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，從而阻止濾液進入頁巖，進一步提高頁巖的穩定性。

甲基葡萄糖甙鉆井液體系的關鍵成分為甲基葡萄糖甙，體系的抑制能力主要靠它來維持，為此，本項室內研究考察了改變甲基葡萄糖甙加量對體系抑制性能的影響。實驗結果表明，MEG對鉆井液抑制性能影響很大。隨著MEG加量的增加，體系的滾動回收率也在逐漸增加。其中，當甲基葡萄糖甙的加入比例為10%時，體系的滾動回收率僅為62.8%，而當甲基葡萄糖甙的加入比例為15%時，體系的滾動回收率則達到了82.1%，繼續增加糖甙比例為20%，體系的滾動回收率增長幅度不大，為84.2%。這一試驗結果表明，要保證體系具有良好的抑制性，甲基葡萄糖甙在體系中應占的比例應不小于15%。

1.3鉆井液總體性能評價

在經過大量室內篩選的基礎上，確定鉆井液基本配方為：水+ 3%膨潤土+ 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，持穩恒的趨勢，說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抗溫性能的測定[2,8,9]

考慮到甲基葡萄糖甙為淀粉改性產品，自身的抗溫性能不強，因此該體系主要適用于中、低溫地層，室內研究抗溫性評價測定范圍為40~100℃，老化時間為16 h。實驗結果見表3。通過表3分析可以知道，MEG鉆井液體系的抗溫性能在100 ℃以下時流變性能良好，只是濾失量呈稍微增大的趨勢，說明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抗污染能力的測定[2,8]

以鈉鹽、鈣鹽、鎂鹽作為侵污源，進行室內研究評價了甲基葡萄糖甙鉆井液體系的抗污染能力。試驗結果見表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

從以上試驗數據中可以看出，甲基葡萄糖甙鉆井液體系具有非常優良的抗污染能力，三種污染介質對體系的流變性能幾乎沒有影響，僅是在抗這些無機鹽污染時濾失量有所增加。這表明甲基葡萄糖甙鉆井液體系有非常優良的抑制污染能力。

1.3.4儲層保護性能[10,6,8]

分別采用靜態污染方法以及動態污染方法進行了實驗測試。其中動態污染試驗背景是：采用高溫高壓動失水儀在壓差3.0 MPa、溫度80 ℃、速度梯度300 s-1條件下污染125 min。試驗所采用的巖心為人造巖心，其基本物性參數及試驗結果見表7。從對甲基葡萄糖甙鉆井液體系靜態污染和動態污染試驗結果中可以看出，4塊巖心的滲透率恢復值平均達到了88.9%，說明甲基葡萄糖甙鉆井液體系具有非常優良的油氣層保護效果。

表7　巖心的基本物性參數及試驗結果

2　結論和認識

（1）本項研究所優選出的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滑性。

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

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

（4）MEG鉆井液體系是新型環保體系，與環境的相容性良好。

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中圖分類號：TE254+.3

文獻標識碼：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

第一作者簡介：白波，男，1986年生，碩士，主要研究方向為鉆井液與完井液及油氣井增產技術。E-mail：bob201071213@126.com。

文章編號：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