甲基葡萄糖甙钻井液体系室内研究

白　波，陈书明，孔　羽，游炎平，谢志涛

甲基葡萄糖甙钻井液体系室内研究

白波，陈书明，孔羽，游炎平，谢志涛

（长江大学石油工程学院，湖北荆州434023）

摘要：通过室内实验，优选了甲基葡萄糖甙钻井液的添加剂及最佳加量，确定其基本配方为水+3%膨润土+15%MEG+ 5%Na2CO3+0.3%FA367+0.1%KPAM+0.5%HFL-2。实验结果表明，该体系具有良好的流变性，在甲基葡萄糖甙加量为15%时体系的滚动回收率超过80%，表现出了很强的抑制性；同时，通过动态污染试验获得的数据是平均渗透率恢复值达到了88.9%，表明其储层保护效果良好。

关键词：甲基葡萄糖甙；抑制性；井壁稳定；半透膜；储层保护

随着环保意识的增强，研究既能满足钻井需要又不污染环境的新型钻井液体系就显得很迫切[1]。甲基葡萄糖甙钻井液是国外近年来提出的可以替代油基钻井液的新型水基钻井液体系。研究表明，超低渗环保型MEG钻井液体系是一种既保护油层又保护环境的双保钻井液体系，可以有效地抑制泥页岩水化，维持井眼稳定，并且毒性低，易于生物降解，因而对环境造成的污染小，具有极高的应用价值和社会效益，有极大的推广前景[2-8]。

1　甲基葡萄糖甙钻井液体系构成的优化

经过室内试验优化后，确定MEG钻井液体系的基本组成为：以MEG母液为主剂，再配以少量其他性能调节剂。

1.1单独加入MEG时对钻井液性能的影响[2]

选定3%膨润土浆为基浆，在室温下，试验不同的MEG加量对其性能的影响，结果见表1。从表1可知，随着MEG加量的增加，黏度略有增加，滤失量持续降低。当MEG的添加量在10%~15%时，其表观黏度AV和塑性黏度PV都有所增加，滤失量FL则略为降低。在这个加量范围内可以获得适宜的流变性和滤失性能。因此，决定选择MEG加量为15%进行后续的钻井液性能研究。

1.2甲基葡萄糖甙加量对体系抑制性的影响[4]

解决由泥页岩所引起的井壁失稳问题，提高泥浆抑制性是一项很重要的措施。MEG分子结构上的特殊性使它有助于形成体系的强抑制性：MEG分子结构上亲水的羟基吸附在井壁岩石和岩屑表面，使井壁上形成一层类似油包水型钻井液的吸附憎水膜，把地层中的页岩和钻井液中的水隔开。另外，MEG一方面还可以提高钻井液滤液的黏度，增加渗透阻力，减少滤失量，控制页岩的水化，另一方面又可以降低钻井液中水的活度，使压力传递作用减弱，从而阻止滤液进入页岩，进一步提高页岩的稳定性。

甲基葡萄糖甙钻井液体系的关键成分为甲基葡萄糖甙，体系的抑制能力主要靠它来维持，为此，本项室内研究考察了改变甲基葡萄糖甙加量对体系抑制性能的影响。实验结果表明，MEG对钻井液抑制性能影响很大。随着MEG加量的增加，体系的滚动回收率也在逐渐增加。其中，当甲基葡萄糖甙的加入比例为10%时，体系的滚动回收率仅为62.8%，而当甲基葡萄糖甙的加入比例为15%时，体系的滚动回收率则达到了82.1%，继续增加糖甙比例为20%，体系的滚动回收率增长幅度不大，为84.2%。这一试验结果表明，要保证体系具有良好的抑制性，甲基葡萄糖甙在体系中应占的比例应不小于15%。

1.3钻井液总体性能评价

在经过大量室内筛选的基础上，确定钻井液基本配方为：水+ 3%膨润土+ 15%MEG + 5%Na2CO3+ 0.3%FA367 + 0.1%KPAM + 0.5%HFL-2。

1.3.1基浆流变性能和降滤失性能研究

体系的流变性能见表2。从表2可知，滚前和滚后的黏度及滤失量变化不大，持稳恒的趋势，说明甲基葡萄糖甙钻井液体系的流变性和滤失性能良好。

表1　MEG单剂加量对体系性能的影响

表2　MEG钻井液体系基本性能

1.3.2抗温性能的测定[2,8,9]

考虑到甲基葡萄糖甙为淀粉改性产品，自身的抗温性能不强，因此该体系主要适用于中、低温地层，室内研究抗温性评价测定范围为40~100℃，老化时间为16 h。实验结果见表3。通过表3分析可以知道，MEG钻井液体系的抗温性能在100 ℃以下时流变性能良好，只是滤失量呈稍微增大的趋势，说明MEG钻井液体系具有一定的抗温能力。

表3　MEG钻井液体系抗温性能

1.3.3抗污染能力的测定[2,8]

以钠盐、钙盐、镁盐作为侵污源，进行室内研究评价了甲基葡萄糖甙钻井液体系的抗污染能力。试验结果见表4、表5和表6。

表4　MEG钻井液体系抗NaCl污染性能

表5　MEG钻井液体系抗CaCl2污染性能

表6　MEG钻井液体系抗MgCl2污染性能

从以上试验数据中可以看出，甲基葡萄糖甙钻井液体系具有非常优良的抗污染能力，三种污染介质对体系的流变性能几乎没有影响，仅是在抗这些无机盐污染时滤失量有所增加。这表明甲基葡萄糖甙钻井液体系有非常优良的抑制污染能力。

1.3.4储层保护性能[10,6,8]

分别采用静态污染方法以及动态污染方法进行了实验测试。其中动态污染试验背景是：采用高温高压动失水仪在压差3.0 MPa、温度80 ℃、速度梯度300 s-1条件下污染125 min。试验所采用的岩心为人造岩心，其基本物性参数及试验结果见表7。从对甲基葡萄糖甙钻井液体系静态污染和动态污染试验结果中可以看出，4块岩心的渗透率恢复值平均达到了88.9%，说明甲基葡萄糖甙钻井液体系具有非常优良的油气层保护效果。

表7　岩心的基本物性参数及试验结果

2　结论和认识

（1）本项研究所优选出的MEG钻井液配方具有适宜的流变性和滤失性，也具有良好的抑制性和润滑性。

（2）MEG钻井液体系具有良好的体系稳定性，能有效地抵抗石膏、NaCl、CaCl2和MgCl2等的侵污。体系配方简单，配制转换方便，并能直接用海水配浆。

（3）MEG钻井液抑制页岩的机理为：半透膜作用、封堵作用、渗透作用和去水化作用，几种作用协同使MEG钻井液具有较强的抑制性。

（4）MEG钻井液体系是新型环保体系，与环境的相容性良好。

参考文献：

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[2] 吕开河，邱正松，徐加放. 甲基葡萄糖甙对钻井液性能的影响[J]. 应用化学，2006，23(6):632-635.

[3] 徐绍诚，田国兴. 一种新型MEG钻井液体系的研究与应用[J].中国海上油气，2006，18(2):116-118.

[4] 巨小龙，丁彤伟，王彬. MEG钻井液页岩抑制性研究[J]. 钻采工艺，2006，29(6):10-12.

[5] 刘艳，张琰. 适用于大斜度井及水平井钻进的MEG钻井液研究[J]. 地质与勘探，2005，41(1):93-96.

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[7] 雍富华，余丽彬，熊开俊，等. MEG钻井液在吐哈油田小井眼侧钻井中的应用[J]. 钻井液与完井液，2006，23(5):50-52.

[8] 孔德强，罗向东. 环保型超低渗MEG钻井液的研究与应用[C].全国油田化学品发展研讨会论文集，2006:190-213.

[9] 于光远，杨锦宗. 甲基葡萄糖甙的应用研究进展[J]. 杭州化工，1995，25(2):26-27.

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中图分类号：TE254+.3

文献标识码：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

第一作者简介：白波，男，1986年生，硕士，主要研究方向为钻井液与完井液及油气井增产技术。E-mail：bob201071213@126.com。

文章编号：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