烷基糖苷及衍生物钻井液抑制防塌机理探讨张必佑【摘要】烷基糖苷及衍生物钻井液因具有良好的抑制防塌能力，润滑性，储层保护，易生物降解，无毒环保等优点而在国内外应用较为广泛。对目前常用的甲基葡萄糖苷钻井液、阳离子烷基糖苷钻井液、聚醚胺基烷基糖苷钻井液的抑制防塌机理进行了分析和探讨，以期对钻井液技术研发人员和钻井液现场施工人员提供一定的指导。【关键词】烷基糖苷；衍生物；钻井液；抑制；防塌：TE254：A：2095-2457（2018）18-0156-001DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.18.070【Abstract】Alkylpolyglycosideanditsderivativesdrillingfluidsareappliedwidelyathomeandabroadduetotheirexcellentinhibition，anti-sloughing，lubrication，reservoirprotection，easybiodegradation，non-toxicenvironmentalprotection，andsoon.Theinhibitionandanti-sloughingmechanismofcommonlyusedmethylglucosdedrillingfluids，cationicalkylpolyglucosidedrillingfluidsandpolyetheraminealkylpolyglucosidedrillingfluidswasanalyzedanddiscussedinthispaperinordertoprovidesomeguidancefordrillingfluidtechnologydevelopersandfieldconstructors.【Keywords】Alkylpolyglucoside；Derivatives；Drillingfluid；Inhibition；Anti-sloughing烷基糖苷（APG）是一類绿色环保的表面活性剂，最先研究并应用于钻井液的烷基糖苷是甲基葡萄糖苷（也称甲基葡萄糖甙，MEG），国外于1994年最先报道了MEG钻井液成功应用于美国墨西哥湾强水敏页岩地层[1]。国内从1996年开始了MEG钻井液的研究，并在新疆、大庆、胜利、大港、中原等油田得到应用，表现出良好的抑制防塌能力、润滑性、降滤失效果、抗污染能力，储层保护和无毒环保等优点[2-6]，但也存在加量大、成本高、抑制能力和抗温能力有待提高等问题。近年来，国内主要通过对烷基糖苷分子扩链和分子修饰等改性手段来达到减少加量、提升性能、降低成本的目的，主要研发出了阳离子烷基糖苷（CAPG）和聚醚胺基烷基糖苷（NAPG）等产品，并形成了相应的钻井液体系，在页岩等强水敏地层应用较为成功[7-10]。本文通过对应用较为广泛的MEG钻井液、CAPG钻井液、NAPG钻井液的抑制防塌机理进行分析和探讨，以期对钻井液技术研发人员和现场施工人员提供一定的指导，促进钻井液技术的进步。1MEG钻井液抑制防塌机理MEG是一种极性较弱的表面活性剂，MEG钻井液抑制防塌机理主要表现在以下几方面：（1）半透膜效应。MEG分子结构上含有1个亲油的甲氧基和4个亲水的羟基，这些亲水的羟基吸附在岩石井壁或钻屑表面，而亲油基朝外，如果在钻井液中加入足量的MEG，可在井壁上形成一层吸附憎水膜（称为半透膜），把地层中的水和钻井液中的水隔开。通过调节MEG钻井液的活度可控制钻井液和地层水的运移方向，从而有效抑制地层页岩的水化膨胀和分散。（2）渗透作用。MEG一方面可提高钻井液滤液黏度，增加渗透阻力，减小滤失量，抑制页岩水化；另一方面可减小钻井液中水的活度，减弱压力传递，阻止滤液进入页岩，进一步提高页岩的稳定性。（3）去水化作用。MEG分子结构上的4个羟基可与水分子形成牢固的氢键，当MEG钻井液中的滤液进入地层内，它能使地层岩石发生去水化作用。（4）封堵作用。MEG母液中含有悬浮的胶状物，是非常好的桥堵剂，能封堵页岩孔隙和微裂缝。在没有暂堵剂和膨润土的条件下，用MEG母液配制的钻井液能很快形成致密低渗透滤饼，阻止滤液和固相继续侵入地层，从而降低页岩的水化作用，同时也起到储层保护的效果。2CAPG钻井液抑制防塌机理CAPG分子结构上含有1个亲油的烷基、3个亲水的羟基、1个亲水的醚键和1个强吸附季铵阳离子，本身带正电。CAPG钻井液的抑制防塌机理是多种化学与物理作用的共同体现，主要包括：（1）静电吸附成膜及拉紧黏土晶层；（2）羟基吸附成膜；（3）季铵阳离子基团吸附成膜及嵌入去水；（4）减小水活度；（5）形成封固层。从而大大增强了CAPG的抑制能力，但仍保留了APG的润滑、抗温和抗污染能力，加量显著降低，能够有效解决泥页岩等易坍塌地层的井壁失稳问题。2011年以来，CAPG钻井液已在中原、陕北、四川、...