18 钻井液用纳米处理剂研究
新型抗高温高密度纳米基钻井液研究与评价
新型抗高温高密度纳米基钻井液研究与评价随着钻井技术的不断发展，钻井液的性能与要求也在逐步提高。
在高温高密度环境下，常规钻井液往往难以满足需求，因此，有必要研究并开发新型抗高温高密度纳米基钻井液。
纳米基钻井液是利用纳米颗粒作为添加剂，加入到钻井液中，旨在改善钻井液的性能。
在高温高密度环境下，纳米颗粒能够稳定钻井液的黏度、抗热性和悬浮性，从而降低钻井液的流动阻力、提高切削率和减小钻头磨损。
因此，本论文旨在研究并评价一种新型抗高温高密度纳米基钻井液。
首先，本文选取常见的纳米颗粒，如纳米硅粉、纳米铝粉、纳米氧化铝等，制备钻井液添加剂。
通过实验对比，发现添加纳米硅粉对钻井液的抗热性和悬浮性的改善效果最为显著。
因此，本文以纳米硅粉作为添加剂，进一步研究抗高温高密度纳米基钻井液的性能。
为了评价新型钻井液的性能，本论文对比分析了添加纳米硅粉前后的钻井液的流动性、黏度、抗热性和悬浮性等参数。
实验结果表明，添加纳米硅粉后，钻井液的流动性和悬浮性得到了显著提升，同时黏度和抗热性也得到了较好的改善。
该钻井液能够在高温高密度条件下稳定运行，并且对钻头的磨损影响较小。
因此，该钻井液在实际应用中具有较高的潜力。
最后，本论文对新型抗高温高密度纳米基钻井液进行了经济评价。
通过对成本分析，发现该钻井液成本相对较高，但由于其性能卓越，能够提高钻井效率，减少设备损耗，因此具有很高的使用价值。
综上，本文针对高温高密度环境下钻井液的研究需求，研究出了一种新型抗高温高密度纳米基钻井液，并对其性能进行了综合评价和经济分析。
该钻井液性能卓越，具有很高的应用价值。
希望研究者可以在本文的基础上对纳米颗粒进行更深入的研究和探索。
随着石油和天然气资源的持续开采，越来越多的油田进入了高温高密度环境。
在这种情况下，常规的钻井液无法满足要求，钻井液的性能要求也更为苛刻。
因此，研究新型抗高温高密度纳米基钻井液具有非常重要的现实意义。
纳米颗粒材料在钻井液中的应用越来越受到关注。
钻井液纳米润滑乳化剂的实验研究
端重要 性 。 目前 一 致 的看 法 是 ， 米 乳 液 的 自发形 纳
面 活性 剂 的可 以是壬 基酚 聚氧 乙烯 缩合 物 、 ～Ｃ Ｃ。
第 一 作 者 简 介 ： 迎 春 ， 级 工 程 师 ，９ ６年 生 ，９ ９年 毕 业 于 中 国地 质 大 学（ 京 ） 质 工 程 专 业 ， 在 主 要 从 事 石 油 钻 崔 高 １６ １９ 北 地 现
高效 润滑乳 化剂 。纳 米技 术在 石 油工业 上 游领 域 的
界 面 张力 （ ）３。普 通 乳 化 剂 受 溶 解 度 的限 制 ，界 －Ｌ ／ ］ 面张力 降低 的程度 不 够 ， 能形 成 纳 米 乳 液 。但 加 不 入 的合 适 助乳化 剂 可 插 入 到乳 化 剂 界 面 膜 中 ， 成 形 复 合凝 聚膜 ， 高膜 的牢 固性 和柔顺 性 ， 提 又可增 大乳 化 剂 的溶解 度 ， 一 步降低 界 面张力 ， 至可 出现 瞬 进 甚
２ １ 主表 面活 性剂 的筛 选 ．
取 经过 无水 氯化 钙 除水 的精制 柴油 和精 制 白油
作 为试 验原 材料 ， 表 面 活 性 剂 按 不 同 比例 分 别 加 将
稳定 系统 ， 不会 发 生 聚 结 。即使 在 超 离 心 作 用 下 出 现暂 时 的分层 现象 ， 一旦 取 消离 心力 场 ， 层 现象 即 分
消失 ， 原到原 来 的稳定 体 系 。 还
目前 关于 纳米 乳液 的形 成机 理有 超低 界 面张 力 和胶束 增溶 理论 ， 无 论 哪 种 机 理 都 不 否认 超 低 界 Байду номын сангаас但 面张力 对 纳米乳 液 的 自发 形成 和 热力 学稳 定性 的极
入 到油 中 ， 振荡 后 静 置 ２ ， 果 柴 油 与 白油 均 为 ４ｈ 如 透 明 ， 此表 面活 性剂 可用 作 主表 面 活性 剂 。对 ２ 则 ２ 种 表面 活性 剂试 样 分 别进 行 测 试 后 得 出 ， 作 主表 用
我国油田用钻井液处理剂的技术现状及专利分析
从钻井液处理剂 的发展看 ，二十世纪 ７ 年代 ０ 以来 ， 水解聚丙烯腈盐类和聚丙烯酰胺或水解聚丙 烯酰胺在钻井液中得到广泛应用 ， 并形成了低 固相 不分散钻井液体 系， 从而促进了钻井液技术水平 的 提高 ， 解决 了一 系列 复杂 问题 。进入二 十世 纪 ８ ０年 代 ， 国勘探领域扩大 ， 我 对钻井泥浆技术和工艺的
要求提高 ，钻井液处理剂步人 了快速发展时期 ， 以 乙烯基单体多元共聚物（Ａ ） Ｐ ｃ、 丙烯酸盐共聚物（Ｋ） Ｓ
和水解 聚丙烯酰胺钾为代表的丙烯 酸多元共聚物 处理剂 的应用 ， 使聚合物泥浆工艺技术有 了大的发 展。到了二十世纪 ９ 年代 ， ０ 两性离子型聚合物类钻 井液处理剂 的广泛应用 ， 聚合物泥浆工艺技术又 使 有了新的提高。近几年来钻井液处理剂的研究方 向 主要是在天然材料改性 、 合成材料 、 工业废料或副 产物利用 ，以及不同材料复合或反应产物等方面。 从近期的研究看 ， 然是 以合成聚合物为主 ， 围 仍 多 绕提高产品的抗温抗盐这一方向， 并逐步向超高温 发展 ， 且研究最多的是钻井液降滤失剂 ， 其次是 降
比， 并对今 后我 国钻井液处理剂技术 的发展提出了建议 。 关键词 ： 钻井液处理剂 ； 降滤失剂 ； 技术现状 ； 专利 ； 态势分析
中图分类号 ：Ｅ ５ Ｔ ２４ 文献标识码 ： Ａ
Ｃ ｈ ｎ － ｉｎ ＡＯ Ｓ ｅ ｇ ｘａ
Ｃｕ ｒ ｎ ｉｕ ｔ ｎ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ａ ｎ ｓａ ａｙ ｉ ｎ ｄ ｉ ｉ ｇ ｆ ｉ ｄ ｉ ｖ ｓｉ ． ｆ ｌ ｔｈ ｍ ｅ ｒ ｅ ｔｓｔ ａ ｉ ｆｔ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ ｐ ｔ ｔ ｎ ｌ ｓｓｏ ｒｌ ｎ ｕ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ０ １ ｅｄ ａ ｏ ｏ ｅ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｉ
油气工业中纳米技术的原理及应用
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油基钻井液用纳米聚合物封堵剂的研制
油基钻井液用纳米聚合物封堵剂的研制随着油田开采的不断深入，油井的钻孔难度也逐渐增高，导致钻井液在使用过程中出现了诸多问题，如漏失泥浆、地下水污染等不同程度的问题。
因此，为保障油井开采的正常进行，我们开发了一种新型的油基钻井液用纳米聚合物封堵剂，以解决现有钻井液存在的问题。
一、纳米聚合物封堵剂的发展背景井下垃圾、水石堵塞等问题是油田开采中常见的不良影响，钻井液的漏失会导致井底异常并加剧井下垃圾的形成，污染地下水等问题。
在当前油井钻探技术下，硬度大、质地坚硬的岩石钻探面临着较大困难，需克服钻井过程中岩石中显著机械性质的变化，而难度相应加大。
为有效改善油井完整性的卫生状况，我们试图寻找解决方案，确保油井的稳定性和钻井效率的提高。
二、纳米聚合物封堵剂的研制方法1、纳米聚合物制备成骨架体，并利用Fe2O3纳米颗粒将其包裹，形成具有良好均匀性和良好溶解性的纳米聚合物封堵剂。
2、采用高压吸附开发出一种有效的制备方法，利用纳米聚合物管道的表面电性，决定该封堵剂对水及石油等的亲和性，从而降低包裹粘稠度并提高封堵固结度，实现更准确的封堵效果。
3、经过数百次实验，调整封堵剂的药剂配方，使其能够实现远距离封堵效果，使油井完整性得到有效保障。
三、纳米聚合物封堵剂的应用效果及前景我们采用研发的纳米聚合物封堵剂在油井开采的过程中进行了有效实验，并取得了良好的效果，大幅减少了地下水污染和井底垃圾的堆积，增强了油井的钻孔效能，有望成为目前境内较流行的钻井液之一。
当前，我国油井钻孔领域的不断发展，需要更多油基钻井液的推广及应用。
同时，据预估，全球能源资源的消耗将会超过我们国家的能源消耗总量，因此将会在石油的获取与运输等领域得到更多应用，封堵剂的研制也将得到进一步深入的研发和完善。
在未来的开采和利用过程中，纳米聚合物封堵剂的应用效果会变得愈发显着。
四、纳米聚合物封堵剂的优势相比于传统的封堵剂，纳米聚合物封堵剂具有以下几个明显的优势：1、更高的封堵效率纳米聚合物分子在实际应用过程中会自行交联并形成致密的网络结构，从而形成一种独特的封堵效应。
钻井液处理剂作用机理1
钻井液配浆材料与处理剂一般来讲，钻井液配浆原材料是指在配浆中用量较大的基本组分，例如膨润土、水、油和重晶石等。
处理剂则是指用于改善和稳定钻井液性能，或为满足钻井液某种性能需要而加人的化学添加剂。
处理剂是钻井液的核心组分，往往很少的加量就会对钻井液性能产生极大的影响。
但配浆原材料与处理剂之间并无严格的界限，有的文献将配浆原材料也归类在处理剂中。
钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多。
为了使用和研究方便，有必要将它们进行分类。
目前主要有以下两种分类方法。
第一类分类方法是按其组成分类。
通常分为钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。
其中无机处理剂又可分为氯化物、硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐和混合金属层状氢氧化物(即正电胶)类等。
有机处理剂通常可分为天然产品、天然改性产品和有机合成化合物。
按其化学组分又可分为下列几类：腐植酸类、纤维素类、木质素类、丹宁酸类、沥青类、淀粉类和聚合物类等。
第二类分类方法是按其在钻井液中所起的作用或功能分类。
我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂共分为以下“类，即(1)降滤失剂(Filtration Reducer)；(2)增粘剂(Viscosifier)；(3)乳化剂(Emulsifier)使油水乳化产生乳状液；(4)页岩抑制剂(Shale inhibitor)；(5)堵漏剂(lost Circulation Material)；(6)降粘剂(Thinner)；(7)缓蚀剂(Corrosion inhibitor)；(8)粘土类(Clay)；(9)润滑剂(Lubricant)；(10)加重剂(Weighting Agent)；(11)杀菌剂(Bactericide)；(12)消泡剂(Defoamer)；(13)泡沫剂(Foaming Agent)；(14)絮凝剂(Flocculant)；(15)解卡剂(Pipe-Freeing Agent)；(16)其它类(Others)等。
油基钻井液用纳米材料CQ-NZC的封堵性能评价
Ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｐ ｌ ｕ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｏ ｉ ｌ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｌ ｆ ｕ ｉ ｄ ｓ ｆ ａ ｖ ｏ ｒ ｓ ｈ ｏ ｌ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｙ ｔ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｓ ｔ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ａ ｆ ｅ ｙ． ｔ
中图分 类号 ：Ｔ Ｅ ２ ５ ４
文献标志码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ０— ６ ６ １ ３（ ２ ０ １ ５）Ｏ ５—１ ３ ９ ５ —０ ６
ＤｏＩ ：１ ０ ． １ ６ ０ ８ ５ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ － ６ ６ １ ３ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ ３ ５
Ｃ Ｑ — Ｎ Ｚ Ｃ ｃ ａ ｎ ｍａ ｋ ｅ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｙ ｔ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｖ ｅ ｇ ｏ ｏ ｄ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ ｐ ｌ ｕ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ．Ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ
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ＬＵＯ Ｍｉ ｎ ａｌ １ ２ ＡＩＪ ｉ ａ ｗｅ ｉ ｌ Ｉ ２ Ｃ ＨＥＮ Ｆｕ ２ Ｃ ＨＥＮ Ｊ ｕ ｎ ｂ ｉ ｎ Ｌ ３ ＬＵＯ Ｔ ａ ｏｔ ａｏ ，
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211018613_钻井液用纳米封堵剂的研究与进展
第52卷第3期 辽 宁 化 工 Vol.52，No. 3 2023年3月 Liaoning Chemical Industry March，2023基金项目： 重庆市教育委员会科学技术研究项目（KJQN202001518，KJQN202001516）；重庆科技学院研究生科技创新项目（YXJCX2120119）。
钻井液用纳米封堵剂的研究与进展黄昱昊1，徐建根1，步文洋2，张代维1，朱庆帅1（1. 重庆科技学院， 重庆 401331； 2. 中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井一公司， 辽宁 盘锦 124010）摘 要： 页岩气地层具有微纳米尺度的孔缝结构，只有微纳米级别的封堵颗粒才能形成有效封堵，维持井壁稳定，因此纳米材料作为钻井液封堵剂成为近年来研究的重点。
分析了纳米封堵剂的封堵原理，阐述了纳米封堵剂的封堵性能评价方法，概括了纳米封堵剂的研究现状，探讨了纳米封堵剂的研究现状及未来发展方向。
笔者认为，目前封堵实验评价方法多是基于实验完成的，因此有必要开展相关模拟实验研究，探讨颗粒封堵过程及封堵微观机制等；此外引入智能材料，实现纳米颗粒的智能化，根据不同地层条件来满足对页岩孔缝的致密封堵效果，阻缓滤液侵入，维持井壁稳定，纳米封堵剂的智能化将是未来钻井液封堵剂的发展方向。
关 键 词：纳米封堵剂； 井壁稳定； 智能化； 模拟实验中图分类号：TE254 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）03-0436-04随着非常规油气资源的不断勘探与开发，页岩气资源成为近年来研究的重点。
页岩气地层岩性主要以石英矿物为主，脆性指数大，岩石层理、微孔缝发育，井底压力下沿层理孔缝易发生脆性劈裂破坏，造成井壁失稳等。
当出现井下复杂情况时，给钻井施工带来极大困难与经济损失，严重影响地层钻进和石油开采的进展[1-3]。
实现对页岩气地层微孔缝的致密封堵，阻缓压力传递，能够有效解决井壁失稳问题。
页岩气地层多为微纳米级别的孔缝结构，只有微纳米尺度的封堵材料才能有效进行充填封堵，使岩石结构更加致密，提高物理力学性能，有效解决钻进过程中出现的井壁失稳问题，因此纳米封堵剂成为近年来研究的重点[3-6]。
包被抑制剂是钻井液用的一种处理剂
一、概述：在钻井过程中时常出现缩径、起下钻揽活塞、下钻遇阻、大段划眼等复杂情况，影响钻井效益及井下安全。
钻井工程使用的常规钻井液用聚合物包被剂中的残余单体(如丙烯酰胺AM、丙烯腈AN、丙烯酸AA等)为有毒物质，这些残余单体进入环境会造成污染。
另外，用于生产聚合物包被剂的单体价格偏高，而且聚合反应的成本也较高。
针对这些问题开发了一种高分子两性离子聚合物强力包被剂ST151，两性离子聚合物强力包被剂ST151具有特殊的分子结构，将有机物阳离子基团、阴离子基团和非离子基团引入在同一个分子链上，并可根据钻井工程、地层情况的要求调整分子结构设计，在钻井液中既能起到抑制钻屑分散及粘土膨胀的作用，又能够抑制井径缩小。
它主要有以下几种用途:（１）包被钻屑，抑制分散，以利于固相含量的控制；（２）抑制页岩水化膨胀，稳定井壁，抑制缩径和分散垮塌；（３）抑制油气层内粘土成分的膨胀，减小油气层渗透率的损害。
二、钻井液用两性离子聚合物强力包被剂ST151产品概述本产品为白色或微黄色粉末，是高分子水溶性聚合物。
高分子中有阳离子和阴离子等亲水基团，使其在抑制泥页岩水化作用的同时还具有抗温、抗钙镁和抗盐的能力。
是良好的钻井液用包被剂。
两性离子聚合物强包被剂ST151具有特殊的分子结构，将有机物阳离子基团、阴离子基团和非离子基团引入在同一个分子链上，并可根据钻井工程、地层情况的要求调整分子结构设计，达到所需泥浆性能，在钻井液中用作增粘剂，包被剂，且具有降滤失作用。
本品是通过对聚合物泥浆作用的深入研究，找出了现有聚合物泥浆中存在增强泥浆抑制性与维持泥浆性能之间的矛盾与根源的基础上研制出来的。
ST151的特殊结构，决定了其有显著不同于阴离子聚合物的作用机理和优越性能，该剂可以有效地抑制泥页岩的水化膨胀，控制地层造浆，并兼有改善流型和降低摩阻，有利于优化钻井。
可与各种聚合物组配，无论在淡水，海水和饱和盐水中都能发挥其功效。
本品分子量大，加之引入了一定比例的带正电基团，吸附能力强，更能有效地将岩屑包被好。
纳米技术在钻井完井液中的应用前景
第 一作 者 简 介 ： 毅 ， 王 工程 师 ， ９ ４年 生 ， ０ ３年 毕 业于 中 国石 油 大 学钻 井 专 业 ， 硕 士 学 位 ， 从 事 石 油 完 井 工 程 技 术 １７ ２０ 获 现 和 科 学研 究工 作 。地 址 ： 山东 省 东 营 市 北 一路 ８ ７号 ； ２ 电话 （ ５ ６ ７ ９ ６ ９ Ｅ ｍａｌ ｊｗｙ ０ ７ １ ３ ｃ ｒ 。 ０ ４ ） １５ ２ ； － ｉ ｗ ｓ ２ ０ ＠ ６ ．ｏ ： ｎ
关键 词 纳米 技 术 钻 井 完 井 液 钻 井 液添 加 剂 防止 地 层 损 害 作 用 机 理
中 图分 类 号 ： ２ ４ ＴＥ ５ 文献 标 识 码 ： Ａ
微米技 术是 运 用 不 同技 术 对 颗 粒 尺 寸 进 行 控 制 ， 过对颗 粒尺 寸在 微 米级 的控 制达 到 控 制 物质 通 宏观性 质技 术 ， 纳米 技 术是 通 过 对 物质 在 纳 米级 而
的热 量 ， 到改 善钻 井 完井 液 内部 其 它 添加 剂 和 高 起
聚物性 能的作用 ， 进而 稳定钻井 完井液 的整体 性能 。
１ ２ 改善 流变性 ．
在纳 米 与 聚合 物复 合悬 浮体 系 中 ， 可能 不 同程
度地 存在 ３ 作 用 力 。首 先是 胶体 力 ， 来 源 于纳 种 它 米颗 粒 间的相互 作用 ， 是 由流体 的 极性 等性 质 控 它
经 过 纳 米 改性 的钻 井 完 井 液 处 理 剂进 行 了分 类研 究 。研 究 发 现 ， 米 级 钻 井 完 井 液 处 理 剂 的 性 能 良好 ， 有 优 良 纳 具
的润 滑 性及 油层 保 护 性 能 ， 经 过 细 化 的 纤 维 素 作 为超 细 碳 酸 钙 的替 代 品 ， 有 良好 的 暂堵 性 能 。 如 具
抗高温水基钻井液处理剂研究进展
API
923mL， 在
PAASDA， 相较 ， PAASDA
基 130C 井
液体系中,老化后API滤失为2. 2 mL,高温高压滤
失为8.2 mL,远优于其他降滤失剂。
疏
分子链中
的疏 基
的 团，疏水基团在水溶液中聚集产生缔合作用形成网
f
， 717N19]
。
2
等7/以新型疏水缔合聚合物SDH-N为主处理剂，
其 A在 的 ，D6T' 研究，随 理
论研究与生产工艺的发展，纳米材料应用前景广阔。
3总结与展望
为满足深部、超深部油气资源勘探开发的要求,
提高 基 井液体系的 高
，:$,
在抗高温聚合物处理剂方面进行了一系列的研究，
主要可总结为以下方面:①通过引入刚性基团或-
大侧链等方式增强优化分子结构，显著提高了聚合
等729] 用[
KH-552对纳米二氧化硅进行了改性，并以其为原料
自基
备的 s< 井液
LJ-1,纳米二氧化硅比表面积大,增大了 LJ-1的爛对
比热的贡献,使其更容易吸收热量，从而提高了体系
的
，LJ07
3% ，
井液体系
高高
7824mL，
AAnD 等
。
研究
纳米材
提高 基 井液@
理
，纳米材 的粒#、 面 等: 对
24改善聚集态结构
高分子
分子链的
7
构,通过疏水缔合、引入两性离子等方式改善聚合物
7
+提高
， 6多;-研究的
5;。
离子
分子链中/
、'离子
基团，正 电 之 的.电作用 利 提高
钻井液处理剂检验标准应用中的问题及分析
钻井液处理剂检验标准应用中的问题及分析杨文忠1 王 玲2 延 伟3 王凯月3 金玉寒4（1.中国石化胜利油田分公司物资管理配送中心；2.中国石化胜利油田分公司安全环保质量管理部；3.中国石化胜利油田分公司技术检测中心；4.中国石化胜利油田胜机石油装备有限公司）摘 要：钻井液处理剂标准是规范其生产和控制其质量的重要技术文件。
本文通过分析钻井液用处理剂标准中存在的同类处理剂检测方法不一致、指标要求各不同、操作中存在不规范的行为等问题，分析原因，从规范标准、试剂材料、检验方法和信息化建设等环节进行了分析，并提出建议，从而达到测试程序统一、操作简洁明确，提高了实验室检测工作效率，有利于钻井液处理剂产品质量的提高。
关键词：钻井液处理剂，标准，质量Problems and Analysis of the Application of Standards for Inspection ofDrilling Fluid Treatment AgentsYANG Wen-zhong1 WANG Ling2 YAN Wei3 WANG Kai-yue3 JIN Yu-han4（1.Material Management and Distribution Center of Sinopec Shengli Oilfield Branch; 2. QHSE Department of SinopecShengli Oilfield Branch; 3. Technology Inspection Center of Sinopec Shengli Oilfield Branch; 4. Shengji PetroleumEquipment Co., Ltd. of Sinopec Shengli Oilfield Branch）Abstract:The standard for drilling fluid treatment agents is an important technical document for regulating their production and controlling their quality. This article analyzes the problems such as inconsistent testing methods, different indicator requirements, and non-standard behavior in the operation of drilling fluid treatment agent standards.It analyzes the reasons in the aspects of specifications and standards, reagent materials, inspection methods, and information construction, and proposes suggestions to achieve unified testing procedures, clear and concise operation, and improve the efficiency of laboratory testing work. It is beneficial for improving the quality of drilling fluid treatment agent products.Keywords: drilling fluid treatment agent, standard, quality作者简介：杨文忠，高级工程师，检验管理主任师，从事油田化学剂检测工作。
纳米封堵钻井液_解释说明以及概述
纳米封堵钻井液解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本文将介绍和探讨纳米封堵钻井液，这是一种在石油工程领域中被广泛运用的技术。
纳米封堵钻井液是一种通过添加纳米材料来改进钻井液性能的方法。
随着科技的发展和人们对资源保护的需求增加，纳米技术在石油行业中得到了越来越多的关注和应用。
本文将系统地介绍纳米封堵钻井液的原理、优势以及使用情况，以帮助读者更好地了解这项技术。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、纳米封堵钻井液的解释说明、纳米封堵钻井液的概述、正文章节四标题和结论。
在引言部分，我们将介绍文章内容概述和结构安排，使读者能够清晰了解全文框架。
1.3 目的本文旨在向读者详细介绍纳米封堵钻井液，并且阐明其原理和优势。
通过了解该技术，读者能够更好地了解该领域的发展趋势，以及纳米封堵钻井液的应用前景。
此外，本文还旨在为石油工程和相关领域的从业人员提供参考，以帮助他们在实际工作中更好地应用纳米封堵钻井液技术，提高勘探和开采效率，并减少环境污染。
以上是“1. 引言”部分的详细内容。
这部分简要介绍了文章的概述、结构和目的，为读者提供了对全文内容的初步了解。
2. 纳米封堵钻井液的解释说明纳米封堵钻井液是一种用于油气钻井作业的特殊类型的封堵液体。
它由纳米级颗粒物质组成，这些颗粒在水或油基液中均匀分散。
纳米颗粒具有非常小的颗粒大小，通常小于100纳米，因此具有巨大的比表面积和良好的渗透性。
纳米封堵钻井液主要用于控制油气井中的漏失问题。
在油气开采过程中，经常会遇到岩石裂缝、孔洞或其他形状不规则的地层结构，导致油气漏失。
为了解决这个问题，工程师们发展出了纳米封堵钻井液。
其工作原理可以简单概括如下：当纳米封堵钻井液注入到孔隙或裂缝中时，由于其微小颗粒的特性，可以渗透进入更细小且难以达到的空间。
一旦进入其中，并通过凝胶化反应或物理吸附，在孔洞中形成一个稳定的、高度粘稠的封堵屏障。
该屏障具有优秀的密封性能，可以有效阻止油气的漏失。
纳米微球保护储层钻井液研究及应用
纳米微球保护储层钻井液研究及应用纳米微球保护储层钻井液研究及应用随着我国油气工业的发展，陆上和海洋油气储层探测的难度逐渐增大。
其中，遇到的最大的难题就是如何保护储层，防止钻井过程中的钻井液和泥浆对储层造成损害。
近年来，在纳米技术的不断发展和应用方面，纳米微球作为一种新型的油田化学品，已经被广泛应用于钻井液中。
本文将对纳米微球在保护储层钻井液中的研究及应用进行详细的阐述。
一、纳米微球的组成结构纳米微球是由聚合物、介质和聚离子三种化学物质组合而成的。
表面活性剂的加入改善了密度和毛细作用力之间的平衡，减少了表面张力，增强了微球的分散性和稳定性。
与普通微球相比，纳米微球具有粒径小、表面积大、吸收作用强和表面电性强等特点，对钻井液中的固体、液体和气体杂质都有很好的去除效果。
二、纳米微球的应用特点1.纳米微球在钻井液中的应用能够起到优异的稳定剂、过滤控制剂、颗粒输送剂和钻井液泥浆稳定化剂等多种作用，有利于提高钻井液的质量和钻井效率。
2.纳米微球能够显著提高钻井液的渗透能力和润湿性，从而增加钻进速度和提高钻孔质量。
3.纳米微球通过增加储层和钻井液之间的粘附力，提高了储层保护效果和钻井液对储层的侵蚀性。
4.纳米微球还能够有效降低钻井液的黏度和防止沉淀，从而减少了操作人员的耐心和钻井成本。
三、纳米微球保护储层钻井液的实际效果由于钻井液对储层的侵蚀性、毛细管作用和孔隙水力压力等因素的影响，评价储层保护效果是衡量一种钻井液的重要指标之一。
因此，本文以实际工程应用中的数据为依据，探讨纳米微球应用于保护储层钻井液的具体效果。
首先，纳米微球能够有效地减小钻井液对储层的侵蚀性，提高了储层的防护能力。
太阳能油田在某钻井工程的应用结果表明，使用纳米微球后，储层侵蚀程度明显降低，储层未被钻井液侵蚀的率提高了30%，降低了钻井带来的损害。
其次，纳米微球能够减少钻井液对地层的毛细作用和升水造成灭孔现象。
在柴达木盆地的某地块钻探中，通过添加纳米微球，升水时全井段与局部段的灭孔现象均得到了明显缓解，缩短了井眼应力消除时间和钻进时间，提高了钻井效率，提高了钻井液的性能。
聚合物类钻井液用处理剂的性能研究与对比
分 的研究 ，为此文中对多种常用的聚合物类钻井液用 处理剂进 行了综合 的系统 性研究 ，主要从 温度和盐类对其
性能的影响着手进行试 验 ，将其滤失量和流变性 数据进行 归纳对 比 ，找出它们 在钻井 液 中的作用规律 ，这些规
律对今后聚合物类 钻井液处理剂的开发及在现场 的合理高效使用具有重要的指导作用 。
（ １。 图 ）
￥４ １电动搅拌 器 （ ８０ 山东鄄城 永兴仪 器厂 ） ； ＺＮ Ｎ Ｄ Ａ型 六速旋 转粘 度 计 ；Ｓ ３钻井 液 滤 失量 测 Ｄ
定仪 ；Ｘ Ｒ ３ Ｇ Ｌ一 型数显式滚子加 热炉 （ 岛海通 青 达专用仪器厂） 钠膨润土 ，聚合 物类 钻井液 处理 剂 ：８Ａ １ ０ ５、
指导作 用 。
室 温 下 聚 合 物 类 处 理 剂 的 流 变性 和滤 失 量 实 验： ４ 在 ％膨 润土 基浆 中分 别加 入 ０ １ 的不 同聚合 ．％
物产品 ， 充分搅拌后 ， 用钻井液滤失量测定仪测其滤
失量 Ｆ ； 六 速 旋 转 粘 度 计 测 定 各 转 速下 的应 力 Ｌ用
Ｋ ＡＭ 、 Ｐ Ｐ ＿ ＡＣ 一 １ １ Ｓ 一 １ 、 Ｐ Ａ、 Ｆ 一 ３ ７ 、 ４ 、 Ｋ ＨＰ Ａ ６
由图 １ 可知 ，不 同种类 的聚合物在加量相同
时，即 ４ ％钠 膨润 土基浆／ ．％ 的聚合物 体系 的 ０１ Ｐ —Ｆ Ｖ Ｌ间仍存 在较 好 的相关 性 ：当 Ｐ Ｖ较 小时 ，
值。根据 Ｐ （ Ｖ 塑性粘 度 ） ＝ ６ ， ，Ｐ 动切 ０ ０一 。 Ｙ （ 。
力）＝（ ０ 一Ｐ ）２计算 出 Ｐ 和 ｙ 。 ３ ０ Ｖ／ Ｖ Ｐ
聚合物类处理剂的抗温抗盐实验 ：固定聚合物
处理 剂 的浓 度 不 变 ， 别 用 淡水 和 ２％ Ｎ Ｃ 溶 液 分 ０ ａ１
纳米技术在钻井液中的应用现状
、
料 和胶体颗粒尺寸都在 １ ０ ｍ 范围， ～１０ｎ 但两者有 本质 的 区别 。胶体 科技 的研 究对 象是 宏观 的胶 体分 纳米技术是 ２ 世纪 ８ 年代末诞生并崛起 的高 散 体 系或 称为 纳 米 微粒 分 散 体 系 ， ０ ０ 而不 是 胶 体 颗粒 新科 技 ， 的基 本 涵 义是 指 在 纳米 尺 寸 范 围 内研 究 本 身 。纳米技 术 的主要 研究 对象 是纳 米材 料本 身及 它 物质 的组 成 ， 过 直接操 纵和 安排 原 子、 子而创 造 其 由此 导致 的宏观 特征 ， 通 分 但更 侧重 于微 观本 质 。 新物质 。同时纳 米 技术 又是一 门以许多 现代 科学 技 １ ２ ２ 研 究任 务不 同 ．． 术为 基础 的科 学技 术 ， 现 代 科学 和 现代 技术 结 合 是 胶体 科 技 主 要揭 示胶 体 分散 体 系 的规 律 ， 重 侧 的产物 ， 内容 十分 广泛 。 目前 ， 中国主要 是材 料 于体 系 的表 观 行 为 ， 组 成 胶 体体 系 的材 料性 质 关 其 在 与 （ ） 面， 学 方 纳米 材料 是纳 米技 术发 展的重 要基 础 ， 也 系不 大 。纳米 技术 主要 揭示纳 米材 料本 身 特有 的规 是 纳米 技术 最重 要 的研 究对象 。纳 米材 料是 指晶粒 律 ， 主要任 务是 创造 新物 质和 新材 料 。 或颗 粒 尺寸 在 １ １ ０ｎ 数 量级 的超 细材料 。常规 １ ２ ３ 研 究手段 不 同 ～ ０ ｍ ．． 材 料 的 晶 粒或 颗 粒 尺 寸 在 １ ～ ｌ ０ ｇ 的数 量 级 ， ０ Ｏ０ ｍ 胶 体 科 技研 究的 手段 主 要 是 采用 宏观 的 方法 ， 微米 材 料晶 粒或 颗粒 尺寸 在 １ ｍ 的数量 级 ， 微米 不需 要 先进 的精 密 仪 器 ； 纳米 技 术 的 研 究则 必 须 亚 而 材 料的 晶粒 或颗 粒尺寸 在 １ ０ｎ 的数量级 ， 格意 借 助 特别 精 密 的仪 器 ， ０ ｍ 严 如扫 描 隧道 显 微镜 和 原 子 力 义 的纳 米材 料 的 晶粒 或 颗粒 尺 寸 在 １ ０ｎ 的数 显 微镜 等 。 ～１ ｍ 正是 由于需 要 的研究 手段 不 同 ， 致 了纳 导 量级 ， 广义 的纳 米材 料则 包括 了亚微 米材 料 。 而 纳米 米 技术 的诞 生 比胶 体科 技 晚 １０多年 。 ０ 材料 可分 为纳 米颗 粒材 料 、 纳米 晶粒材 料 、 纳米复 合 ２ 纳米 技术 在钻 井液 中 的应用 材料 。 而按 纳米 结构 被 约束 的空 间维数 ， 将纳米 材 可 钻 井液是 紧 紧围绕 着粘 土颗 粒 的利用 和抑 制而 料分 为 ： 零 维 的 纳 米 颗 粒 材 料 ， 粒 径 不 大 于 ２ ① 即 发展 的 。 在钻 井液 中加入 各 种处 理剂 ， 是为 了改 变粘 ｎ 的纳 米粒 子 ， 称原 子簇 （ ） ②一 维 纤维 纳 米 土性 质 ， 其保 持合 适 的颗粒 状 态 ， ｍ 亦 团 ； 使 保持 钻 井液 合理 材料， 两个 方 向的尺 寸为 纳米 尺度 ， 长度 显著大 于 直 的流 变性 、 造壁 性 、 润滑性 和 抑制性 。由于 粘土 在钻 径 ， 碳 纳 米管 ； 二 维层 状 纳 米 材 料 ， 如 ③ 仅厚 度 方 向 井液 中 的分散 过程 ， 颗粒 表面 聚集 了大 量 的负 电荷 ， 为 纳米 尺度 ， 长度 和宽 度 尺寸显 著大 于厚 度 ， 称膜 负 电性 钻井 液 处理 剂 的 加入 ， 一 步 加 剧 了粘 土 的 亦 进 材料 ； 三维 纳米 材料 ， ④ 三维 方 向上 的尺寸 都在 纳米 分散 ， 导致 颗粒 比表面 的 增大 。 充分 水化 的钻 井液 中 尺度 ， 等轴 微 晶 。 如 分 散 的粘土 颗粒 直径 为 ０ Ｏ ５－ ｇ 具有 较大 的 比 ． ０ ￣ ２ ｍ， － 纳米 材料 的表 面原 子数 与总 原子 数之 比随 晶粒 表 面 和较 高 的 负 电性 ， 将 钻井 液 的 负 电荷 进 一 步 要 或 颗 粒 尺 寸 的 变 小 而 急 剧 增大 引 起 的 性 质 上 的 变 降低 ， 就需 要 开 发 出一 种 呈 正 电性 、 粒 粒 径 极 小 、 颗 化 。随粒 子线 尺寸 的减 小 ， 比表 面积 会显 著增大 ， 其 比表 面积 极大 的钻 井液 处 理 剂 ， 就 是 正 电性 纳 米 这
用于提高石油采收率的纳米技术研究进展
用于提高石油采收率的纳米技术研究进展摘要：在我国目前的石油生产领域，注水开发油田主体已进入高含水量、高收获发展阶段。
中国的油田多为陆相沉积，油层多样性大，原油中的蜡和芳烃含量高，粘度高，因此水的收集效率较低，平均约为35%。
作为现代科学研究的优先事项，纳米技术在纳米技术研究过程中在石油领域逐步发展，中国发展了活性纳米钻井技术、纳米减压技术和注入技术，具有提高石油回收率的良好应用效果。
关键词：石油采收率；纳米技术；研究进展；引言早年间石油开采技术手段较为单一，采收率较低，导致石油开采不充分不彻底，大量可开采的石油资源难以有效开采，整体价值无法充分发挥。
近年来随着科学技术的不断进步，石油开采的自动化、智能化程度也在不断提升，先进开采技术的引入使得石油采收率显著提升，整个石油行业也迎来了新的发展方向。
1纳米技术概述纳米技术是使用单个原子和一种分子制造物质的科学技术。
所研究物质的结构在1米至100米之间。
它以动态力学、智能量子、量子力学、计算机技术等许多现代科学技术为基础，并产生许多分支，如纳米物理学、纳米化学和纳米生物学。
纳米技术始于扫描隧道显微镜的发明，由此诞生了纳米技术，科学家德雷克斯勒博士于1986年正式提出了分子纳米技术的概念。
目前对纳米技术的研究主要涉及纳米材料、纳米动力学、纳米生物学和药理学以及纳米电子。
由于纳米技术及其相关研究的独特性质越来越深入，并在许多部门和领域逐步得到应用，这些技术目前主要集中在航空和空间、信息技术和生物技术领域。
今天，随着纳米技术的迅速发展，在石油部门的逐步应用，通过纳米技术回收石油的技术可以提高与传统技术相比的石油回收效率，并通过充分利用优势和特点，为石油部门提供新的发展思路。
2纳米材料提高采收率机理纳米材料应用在提高回收率方面的作用机制与其物理化学性质有关。
研究得出结论认为，纳米材料的回收率提高是由于其独特的物理化学性质，如体积小、特定表面以及良好的表面和界面性质。
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文章编号:1000-2634(2007)S1-0043-03钻井液用纳米处理剂研究3白小东a,蒲晓林b,郑艳a(西南石油大学:a.材料科学与工程学院,b.石油工程学院,四川成都610500)摘要:纳米材料由于具有某些特殊的功能而越来越被钻井液界所重视。
介绍了纳米材料的基础理论知识,阐述了纳米材料“四大效应”的概念;分析了目前钻井液中纳米处理剂研究及应用方面存在的误区,特别强调了对纳米处理剂的认识和使用方式等问题;综述了国内外纳米材料作为钻井液处理剂的研究进展;对钻井液纳米处理剂的制备方法进行了总结,认为可以从无机纳米粒子表面改性、聚合物/蒙脱土插层复合、分子自组装形成纳米膜、微乳液纳米级分散等方法进行研究;对纳米技术可在稳定井壁和保护储层等方面发挥巨大作用寄予了厚望。
关键词:钻井液;纳米技术;研究进展;纳米处理剂;制备方法中图分类号:TE254.4 文献标识码:A 纳米技术是最近发展起来的前沿新兴科学技术,纳米技术与信息技术、生物技术一起被并列为当代三大技术。
将纳米技术与钻井液技术结合,利用纳米材料所具有的独特功能,如能起到降低摩阻、增强泥饼质量、协助成膜等作用,这必将对钻井液技术的发展起到革命性的推动作用。
国内外学者已经开始了有益的探索或开展了尝试性的应用技术研究,且研究多集中在钻井液纳米处理剂的研发和应用上。
这标志着纳米技术已经开始向钻井液领域渗透,是非常重要和有意义的。
1 纳米技术基础理论纳米(n m)是一个长度单位,1n m=10-9m,1nm 的长度约相当于3～5个氢(H)原子紧密地排列在一起所具有的长度。
纳米技术是指在纳米尺度范围内,研究电子、原子和分子的内在规律和特征,并用于制造各种物质的一门崭新的综合性科学技术。
纳米材料是指由极细晶粒组成、特征维度尺寸在纳米量级(1～100n m)的固体材料。
由于这种材料的尺度处于原子簇和宏观物体的交接区域,故而具有“四大效应”[1,2]:(1)表面效应纳米材料的表面效应是指纳米材料的表面原子数与总原子数之比随晶粒或颗粒尺寸的变小而急剧增大引起的性质上的变化。
表1给出了球形颗粒的比表面积和表面原子数随颗粒直径变化的对照表。
表1 球形颗粒的比表面积和表面原子数 随颗粒直径变化的对照表[2]颗粒直径/nm比表面积/(m2/g)表面原子占总原子数的百分比/%109020518040245080190099 随粒子线尺寸的减小,其比表面积会显著增大,表面原子所占的百分数会显著增加,这将使其表面原子配位数严重失衡且具有非常高的表面能,由此使纳米材料具有非常高的化学活性,易于通过与外界原子结合而获得稳定。
(2)小尺寸效应随着颗粒尺寸的量变,在一定的条件下会引起颗粒性质的质变。
由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。
(3)量子尺寸效应由于单个纳米粒子所包含的原子数很少,因而将产生与通常含有无限多个原子的块状材料完全相异的现象,这种特殊的现象称之为纳米材料的微观量子尺寸效应,即纳米材料能级量子化效应。
(4)宏观量子隧道效应微观粒子具有穿越宏第29卷 增刊1 西南石油大学学报 Vol.29 S1 2007年 8月 Journal of S outh west Petr oleu m University Aug 2007 3收稿日期:2006-10-25基金项目:中国石油天然气集团公司项目“工作液及处理剂作用原理研究及新型处理剂开发”(03A20203)。
作者简介:白小东(1978-),男(汉族),四川南充人,讲师,博士研究生,主要从事钻井完井液和油田化学材料方面的研究工作。
观系统势垒的能力,称之为隧道效应。
已经发现宏观物理量如微小颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量以及电荷等也具有隧道效应,它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化。
有关纳米技术的知识还不仅限于此,只有充分掌握了相关的纳米技术知识,才能把纳米技术与钻井液技术有机地结合起来,指导钻井液纳米处理剂和相关技术的研究。
2 应用纳米处理剂存在的问题钻井液技术经过多年的发展已日趋稳定、成熟,在理论上很难有新的突破。
钻井液组分单一化、处理剂的多功能化以及新型钻井液体系的建立成了新的研究热点,钻井液处理剂和体系颗粒的纳米化便是研究热点之一。
但是,在研究和应用方面仍然存在很多问题,主要表现在以下方面:(1)夸大了纳米处理剂的功能不少钻井液工作者在对纳米技术的理解认识上还存在误区,一提到纳米处理剂就会想到其具有“四大效应”,比其它处理剂的性能绝对要好得多。
其实不然,某种纳米处理剂可能只是在某一方面有较好的性能或者辅助增强其它方面的性能,而不是万能药膏。
(2)纳米材料直接加入钻井液纳米材料粒径非常小,比表面积极大,如果不经过表面处理就直接加入到钻井液中,其必然会出现团聚现象或者吸附钻井液中的大量处理剂到纳米材料表面以求达到体系能量的最小化从而导致钻井液的性能变坏。
(3)材料费用和使用量的矛盾纳米处理剂加量少了起不到预期效果,加量多了成本太高。
(4)对纳米处理剂的作用机理研究不够钻井液工作者似乎更关心处理剂的作用效果,如果对作用机理认识不够,就没有正确的理论来指导纳米处理剂的开发。
上述问题的存在说明我们对纳米技术的认知程度还不够,这就要求我们不仅要是钻井液专家还要是纳米材料方面的专家。
3 钻井液用纳米处理剂研究进展目前,国内外学者已经开始了有益的探索或开展了尝试性的应用技术研究。
中国石化石油勘探开发研究院、胜利石油管理局和山东大学共同承担了中国石化科技开发部《纳米技术在钻井液完井液中的应用研究》项目,通过此项攻关研究,欲达到以下目标:①研究成功正电纳米钻井液处理剂;②研究成功一种新型纳米润滑剂;③形成一种新型防塌保护油层钻井液体系和新型纳米润滑工艺技术。
目前,该项研究取得了一些阶段性成果,用研究出的新材料形成的钻井液,经在胜利油田3口井中试验,取得了明显效果[3]。
华东石油大学和胜利油田联合开发了一种纳米硅基聚合物,通过该聚合物在岩石孔隙上的吸附,可改变岩石的表面润湿性和渗透率[4]。
胜利油田成功研制了一种纳米乳液RL22,以该处理剂为主配制的钻井液具有良好的抑制性、润滑性和油气层保护效果[5]。
西南石油学院和中国石油勘探开发研究院共同承担了中国石油天然气集团总公司《纳米-膜结构封堵型水基钻井液研究》项目,通过研究,建立起纳米-膜结构封堵型水基钻井液作用理论与配套实验评价方法,最终形成一套纳米-膜结构封堵型水基钻井液应用基础理论与实用新技术。
4 纳米处理剂制备方法研究纳米材料的制备方法较多,常用的有:蒸发冷凝法、溅射法、微波法、金属有机化学气相沉积法等,但这些方法制备出来的都是原始纳米材料,要作为钻井液添加剂必须经过二次处理;同时,纳米处理剂是通过加入到溶液中而起作用的。
考虑到以上因素,笔者认为可以从以下方面进行纳米处理剂的研发。
(1)无机纳米粒子表面改性[6,7]无机纳米颗粒的表面改性方法有:化学包覆改性、沉淀反应改性、胶囊化改性、高能表面改性等,而化学包覆改性是最常用的一种改性方法。
化学包覆是利用有机物分子中的官能团在无机粉体表面的吸附或化学反应对颗粒表面进行包覆使颗粒表面改性的方法。
除利用表面官能团改性外,这种方法还包括利用游离基反应、螯合反应、溶胶吸附等进行表面包覆改性。
无机纳米粒子可以用纳米Si O2、纳米Ca2 CO3、纳米Ti O2、纳米Fe2O3、纳米Zn O等。
表面改性剂的种类很多,目前还没有一个权威的分类方法,常用的改性剂有偶联剂、表面活性剂、有机低聚物、不饱和有机酸、有机硅、水溶性高分子等。
(2)聚合物/蒙脱土插层复合[8,9]蒙脱土为2∶1型层状硅酸盐,每个单位晶胞由2个硅氧四面体中间夹带一层铝氧八面体构成,两者之间靠共用氧原子连接,结构极为牢固。
每层的厚度约为1nm,长宽各约100nm,层间距大约为144西南石油大学学报 2007年n m左右。
这种天然矿物长期以来用作油田钻井液增粘剂,起调节密度、携带岩屑、改善流体粘度等作用。
层状结构和阳离子交换性能使其不仅用于水基钻井液,也通过与有机季铵盐的交换反应用于有机钻井液。
用插层复合法可以将蒙脱土制成聚合物/蒙脱土纳米复合材料。
插层复合法过程为:首先将单体或聚合物插入经插层剂处理后的层状硅酸盐片层之间,进而破坏硅酸盐的片层结构,使其剥离成厚为1nm、长宽均为100nm左右的层状硅酸盐基本单元,并均匀分散在聚合物基体中,以实现高分子与粘土类层状硅酸盐在纳米尺度上的复合。
(3)分子自组装形成纳米膜[10]利用有机(无机)阴阳离子的静电吸附作用,通过异性离子的单层交替分子沉积,制备有序的纳米超薄膜。
这种有序纳米超薄膜的沉积是一种平衡态过程,层间以离子键结合,且每层沉积后表面是活性离子,可以连续沉积形成多层有序的自组装超薄膜。
分子膜具有很低的表面能,良好的化学惰性、热稳定性、力学稳定性,膜与底材结合牢固,无毒无污染等特点。
这一技术在采油领域的应用取得了成功,其原理可以借鉴到钻井液中来。
(4)微乳液纳米级分散该方法的研究思路是在钻井液体系中加入一种或几种高效乳化剂,通过强烈的搅拌,直接在井下高温高压条件下形成纳米级的乳化液滴。
乳化剂的乳化能力、抗温抗盐能力是关键,同时钻井液在井下的搅拌强度没有在地面上的机械搅拌强度大,所以该法有一定的难度。
总之,纳米处理剂最终要在液体淹没、高温高压条件下起作用,所以,纳米处理剂的研究必须从溶液入手,同时,从上述几种方法也可以看出,纳米材料与聚合物的复合是研究的主流。
5 纳米技术应用展望纳米技术的特点在于当材料的颗粒大小达到纳米级时,将使材料呈现四大效应,四大效应的出现,将给纳米钻井液处理剂带来一些意想不到的优异性能,从而大大改善和提高钻井液的使用性能。
目前努力把钻井液处理剂纳米化的主要出发点是:钻井液材料颗粒的细化,必然使其比表面积增大,这样就大大增加了它与其它物质发生吸附反应的机会和程度。
实际上,这只是利用了纳米材料四大效应中的一大效应,显然,真正纳米钻井液材料的性能表现还不仅限于此。
纳米技术与钻井液技术结合,必然在提高油气钻井的效率,提高石油勘探开发的综合效益方面有新的突破。
但必须注意,不能一哄而上。
因此,必须找准有针对性的应用方向,如正电胶钻井液技术就是一个较好的切入点。
再如利用纳米技术,研制一种具有强抑制性的保护油气层钻井液体系和相应的新技术,有效地解决钻井过程中的井壁稳定(纳米材料渗入页岩微细孔道后产生封堵作用,从而阻止钻井液滤液向水敏性泥页岩地层的侵入)和油气层保护问题(纳米材料渗入油气层孔隙后形成纳米膜,使地层表面保持中性润湿,消除毛管阻力效应,有利于提高采收率),也是一个切入点。
当然,在钻井过程中,直接发挥纳米材料高的表面活性,在钻具表面和井壁表面形成纳米膜,有效地降低钻具的摩阻,降低钻大斜度井、水平井、多分枝井和大位移井的难度。