MEG鉆井液研究與應用

王希芹（中國石油遼河油田分公司金海采油廠，遼寧 盤錦 124010）

MEG鉆井液研究與應用

王希芹（中國石油遼河油田分公司金海采油廠，遼寧 盤錦 124010）

在水平井鉆井過程中為了防止地層坍塌和保護油層，目前多使用的油基鉆井液，雖然其潤滑性和保護油層效果顯著，但是其攜巖性能差，同時成本也高，而且循環(huán)出的廢棄鉆井液容易造成污染。因此，研究了MEG鉆井液體系研究，它是一種水基鉆井液體系，通過室內(nèi)實驗篩選與其配伍性好的處理劑，最終確定的了最佳配方。其他水基鉆井液體系與其相比，發(fā)現(xiàn)MEG鉆井液體系的防塌性能、保護油氣層性能、潤滑性能和攜屑性能具有明顯的優(yōu)勢，適于在水平井鉆井中應用，而且其循環(huán)返出液不會污染環(huán)境。

水平井；鉆井液；MEG；油層保護

目前，多內(nèi)多數(shù)油田已經(jīng)進入開發(fā)中后期，剩余油層很薄，利用常規(guī)定向井或直井開發(fā)很困難，但是在難動用的油田儲量中這些薄油層還占有較大比例。這些油層裸露面積非常有限，很難形成大規(guī)模商業(yè)開發(fā)，只有利用水平井技術(shù)，才能解決上述問題[1]。但是水平井鉆井常用油基泥漿成本太高，因此，迫切需要研究一種成本低，性能好，能夠取代油基鉆井液適用于水平井的鉆井液體系。為此，開展了新型MEG水基鉆井液體系的研究。

1 MEG的分子簡介

MEG化學名稱為甲基葡萄糖甙，它是一種聚糖類高分子物質(zhì)的單體衍生物，但是與其它聚糖類高分子物質(zhì)不一樣的是MEG為環(huán)式單體。它包括兩種對映異構(gòu)體，分別為：α-甲基葡萄糖甙和β-甲基葡萄糖甙。二者是同素異構(gòu)體，分子式均為：C7H14O6，分子量為：194.18，密度為1.46g/cm3，熔點167～171℃，沸點200℃，水溶性108G/100ML(20℃)。因此它們的化學性質(zhì)十分相近，不同的地方只有旋光度。國內(nèi)對于它在鉆井液方面的應用研究較少，國外也是近年來才發(fā)現(xiàn)其可以用作鉆井液處理劑，進一步研究還發(fā)現(xiàn)它具有優(yōu)異的抑制、潤滑作用[2]。

2 MEG鉆井液的研制

2.1 MEG鉆井液的配方

針對水平井鉆井特點，綜合考慮成本等因素，對比分析了不同機理的各種處理劑，篩選出效果好、性價比高的處理劑，通過處理劑與MEG的配伍性室內(nèi)實驗分析，最終確定出適合于MEG鉆井液的優(yōu)質(zhì)處理劑，在通過室內(nèi)實驗測定各種配方的性能，最后優(yōu)選出最佳配方如下：

5%PT+1%XSJ+1%YTJ+1%YZJ+3%CMC+2%RH+15%～20%MEG+0.1%TG

其中：PT為基漿，XSJ為稀釋劑，YTJ和YZJ為防塌劑，CMC為降濾失劑，RH為潤滑劑，TG為流型調(diào)節(jié)劑。

2.2 MEG鉆井液常規(guī)性能

配置完MEG鉆井液，首先需要進行常規(guī)性能室內(nèi)試驗分析，發(fā)現(xiàn)該體系流變性較好，濾失量小，API失水小于5mL，HTHP失水小于11mL，且密度可調(diào)(1.02g/cm3～1.55g/cm3)，濾餅潤滑性和失水造壁性較好，密度為1.22g/cm3時動塑比為0.45，能夠形成平板型層流，攜帶巖屑效率高，非常適用于水平井和斜井鉆進。

3 MEG鉆井液性能評價

3.1 常規(guī)性能評價

為了評價MEG鉆井液常規(guī)性能，將其與兩性離子鉆井液、甲酸鹽鉆井液、聚硅氟鉆井液和油包水鉆井液在同等條件下進行了實驗對比分析，數(shù)據(jù)見表1。HTHP失水溫度為90℃/ 3.5MPa；巖心損害實驗滲透率為52.71×10-3μm2。

性能ρ，g．cm-3AV，mPa．s API FL，mL HTHP FL，mL YP，Pa YP/PV G10"，Pa G10′，Pa EP粘附系數(shù)電阻率，Ω．m R，% Er(24h)，%滲透率恢復值，% MEG鉆井液1．15 28．5 3．0 10．2 10．5 0．58 3．0 9．0 0．08吸不住3．5 91．9 26．3 83．2兩性離子鉆井液1．15 26．0 5．6 17．5 5．5 0．26 1．5 8．0 0．13 0．1 3．7 64．0 67．3 54．1甲酸鹽鉆井液1．15 34．5 4．4 15．2 6．5 0．35 3．0 15．0 0．13 0．1 3．2 75．0 45．0 72．2聚硅氟鉆井液1．15 27．0 3．8 13．0 3．5 0．27 1．5 4．5 0．13吸不住2．9 54．1 45．7 61．0油包水鉆井液1．15 26．0 1．5 4．5 4．0 0．22 3．0 5．5 0．10吸不住26．0 93．0 21．2 88．7

對比分析表明：MEG鉆井液和油包水鉆井液流變性能均比其他體系好，在抑制黏土膨脹和油氣層保護方面二者相當，但是在潤滑性和攜屑性方面MEG鉆井液明顯優(yōu)于油基鉆井液。

3.2 抑制性能

通過熱滾分散和膨脹實驗，驗證了MEG鉆井液具有較強的抑制性能。

(1)滾動回收率評價實驗

實驗條件：90℃下巖心試樣滾動16h

實驗結(jié)果：滾動回收率為90%，與油包水鉆井液(93.0%)接近，遠超過其它水基鉆井液。

(2)頁巖膨脹實驗實驗條件：90℃條件下使頁巖在鉆井液的作用下膨脹16h實驗結(jié)果：頁巖相對膨脹率為26.3%，與油包水鉆井液的(21.2%)相當。

3.3 潤滑性能

MEG是一種表面活性類物質(zhì)，且極性較弱，可在井壁堆集成類似油相的分子膜，大大提高和改善鉆井液潤滑性能。通過實驗測得油包水鉆井液的平均潤滑系數(shù)為0.10，而MEG鉆井液的平均潤滑系數(shù)為0.08，二者相當，潤滑性能優(yōu)于同組其它水基鉆井液體系。

4 結(jié)語

用MEG及與其具有良好配伍性的處理劑配制的鉆井液具有更好的流變性能，在潤滑性、攜屑方面優(yōu)于油基鉆井液，在油氣層保護、抑制性方面與油基鉆井液性能相當。MEG鉆井液在抗高溫和抗污染方面不如油基鉆井液，但優(yōu)于兩性離子鉆井液、甲酸鹽鉆井液、聚硅氟鉆井液等水基鉆井液。MEG鉆井液具有良好的環(huán)保性能，適用于環(huán)境敏感性地區(qū)。

[1]甄劍武，王中華，雷祖猛.水平井鉆井液及儲層保護[J].油田化學，2010，27(4)：457-460.