环保型超低渗MEG钻井液的研究与应用.doc

环保型超低渗MEG钻井液的研究与应用
摘要月东、仙鹤作业地区位于渤海辽东湾北部海域,辽海西部坳陷海南断裂构造带和辽海中央凸起海南~月东披覆构造带北段,分别处于对环境异常敏感的鱼虾养殖区和国家湿地保护区,且储层胶结性差,存在粘土矿物、自生石英和碎屑颗粒等多种导致储层损害的重要伤害源,这些因素都是加大月东、仙鹤地区钻井液施工难度的技术瓶颈。因此,开发一种环保、强抑制性、储层保护性好的多功能钻井液显得尤为重要。针对该地区地层岩性特征,以甲基葡萄糖甙MEG、超低渗成膜剂BST为主体,研制出环保型超低渗MEG钻井液体系,并对体系性能进行了室内综合评价。结果表明,体系具有良好的环境可接受性、极强的抑制性、显著的储层保护特性、独特的流变性、较好的热稳定性和润滑性。现场应用表明,该钻井液综合性能优良,确保了钻井工程的顺利,起下钻无阻卡、钻进完全正常、井径规则且对油层的伤害小,完全能够满足月东、仙鹤地区钻井中环境、工程要求,同时最大限度地减少对储层的污染;在吐哈油田十余口井的应用中,钻井过程顺利,未发生任何井下复杂事故,钻井液携砂能力、防塌性、流变性及润滑性较好满足了侧钻小井眼的钻井施工要求,特别是润滑性比混油15%的效果强,综合性能可与油基钻井液相媲美,创造了开窗侧钻井段最长、周期最短的纪录,具有极高的推广应用价值和社会效益。
关键词甲基葡萄糖甙超低渗成膜剂环保储层保护抑制性热稳定性润滑性现场应用
储层保护是石油勘探开发过程中的重要技术措施之一。多年来,国内外学者和工程技术人员围绕这一问题开展了大量的理论研究和应用研究工作,并在石油勘探开发过程中取得了很好的经济效益和社会效益。在钻井、完井作业过程中,由于储层本身的物理、化学、热力学和水动力学等原有平衡状态的变化,以及各种作业因素、施工工艺条件等的影响,往往使外来工作液与地层岩石之间和外来工作液与地层内油气水流体之间发生物理、化学或生物等作用,从而导致储层受到损害。而钻遇到强水敏性泥页岩地层时,又经常遇到井壁不稳定问题,因此优选出防塌性能好、保护储层效果好的优质环保型钻完井液技术很有必要。这既可以保证井壁稳定和井眼清洁,又可大大提高机械钻速,同时还可以使储层免遭伤害,保护有限的油气资源,真正做到“少投入多产出”。以月东、仙鹤作业区块为例,该区块分别处于鱼虾养殖区和国家湿地保护区,为环境敏感地区,对钻井液的环保性能要求苛刻。储层胶结性差,存在粘土矿物、自生石英和碎屑颗粒等多种导致储层损害的重要伤害源,这些因素导致某些传统的储层保护处理剂将不能使用,进一步增加了工程和储层保护方案的实施难度,如何处理好环境、工程和储层三者之间的矛盾,将是月东、仙鹤地区钻井液技术的难点。以甲基葡萄糖甙MEG、超低渗成膜剂BST为主剂的环保型超低渗透MEG钻井液体系具有良好的环境适应性,其油层保护机理是利用钻井液中已有固相粒子和MEG及超低渗成膜剂BST对油层表面封堵规律,使粒子能快速地在井壁附近形成有效的非渗透性的封堵环,当油井进行生产时,可通过破胶液进行解堵,有效地清除内外滤饼,恢复原地层的产能,能够满足钻井中环境、工程、储层保护三者的要求,且润滑性好,能较好地满足侧钻、定向钻井施工作业及大斜度井、水平井钻井对钻井液润滑性的要求,具有极高的推广应用价值和社会效益。
1 环保型超低渗MEG钻井液体系研制思路
甲基葡萄糖甙MEG的引入
MEG在国内外有成功应用的先例且成效显著
国内对MEG钻井液体系的研究始于1998年,石油大学研究认为MEG钻井液具有良好的抑制型和润滑性,易调节的、能够满足钻井要求的流变性和滤失性,良好的体系稳定性及保护储层的特性,研究还指出MEG钻井液还具有降低钻井液水活度及在岩心或粘土上形成吸附膜具有提高膜效率的作用。MEG钻井液在辽河油田锦612区块成功进行了定向井锦612-18-
26的钻进。该井井深1395米(垂深),最大井斜28º,现场应用表明其润滑效果好,不需另加润滑剂就能保证钻井液的润滑性,投产后和邻井的套压、油压对比,该井的套压、油压明显高于两口邻井。在胜利油田郑家区块油层粘土含量高,易分散,水敏性较强。在郑斜41井、郑361、364、365、367、368井,郑41-平1,郑408-平6井的施工证明,该钻井液具有极好的润滑、抑制粘土膨胀的作用,井径扩大率从20%左右降至9%。
MEG的分子结构能提供钻井液所需的强抑制性
a-甲基葡萄糖甙
b-甲基葡萄糖甙
甲基葡萄糖甙(Methylglucoside,简称MEG)是聚糖类高分子物质的单体衍生物,它与聚糖类高分子物质不同,聚糖类处理剂(纤维素和淀粉)为环式的链状结构,在高温条件下,环与环之间的链接(—O—)很容易断开,从而失去其原有的性能。而MEG为环式单体,不存在环间断链问题,