纳米技术在钻井液中的应用探讨

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;纳米材料是指晶粒或颗粒尺寸在1～100nm范围的超细材料,纳米材料是纳米技术发展的重要基础和重要研究对象.介绍了纳米材料的特性,分析了纳米技术与胶体科技的区别.从胶体科技在钻井液中应用的角度,分析探讨了纳米技术在钻井液应用中存在的问题:不能简单地将粒径在纳米尺度范围的颗粒称作纳米材料,否则就会得出最原始的细分散钻井液就是纳米钻井液的荒唐结论;向钻井液中加入纳米级颗粒不仅会影响钻井液的流变性(尤其是塑性粘度),而且由于加入材料的高的比表面积,必然吸附一部分钻井液处理剂,减少了处理剂的有效含量,另外增大了细颗粒损害油气层的机会;纳米颗粒使用性能不稳定.对纳米技术在钻井液领域应用提出了建议.     

钻井液粒度分布初探

利用ＳＡＬＤ—１１００激光粒度仅对钻井液粒度分布进行了测量试验，包括时间、膨润上含量、Ｎａ２ＣＯ３加量、处理剂对钻并液粒度分布影响的试验，发现膨润上颗粒在水中能够迅速水化分散，最终趋于细分散的稳定状态及分散聚结平衡状态；随膨润土含量的增加，钻井液体系中大颗粒含量增多，小颗粒含量减少；当Ｎａ２ＣＯ３加量适当时，钻井液体系水化分散性最好。     

钻井液电性与抑制性的关系研究

钻井液是最先接触油气层的外来流体，在一定的压差下总会或多或少地侵入储层，如果钻井液滤液与储层不配伍，很可能引起粘土水化膨胀、水锁、乳化及化学沉淀，导致对储层的损害。通过实验研究了处理剂对粘土颗粒电性及水化特性的影响，分析了粘土颗粒电性与水化抑制性之间的关系。得出的研究结果可用于指导研制或优选工作液处理剂、优化工作液配方、分析处理荆作用机理和建立新的抑制性评价方法。     

无粘土相正电性钻井液完井液体系研究

研究了无粘土相正电性钻井液完井液配方，该钻井液完井液是一种在正电状态下分散的胶体体系，全部由阳离子处理剂配制而成。对无粘土相正电性钻井液完井液的ζ电位变化规律、流变参数、抑制性、抗高温、抗粘土污染、抗盐污染及保护油气层等进行了试验。结果表明，该体系具有独特的性能，ζ电位大于20mV，具有极强的抑制粘土分散能力，能够最大限度地避免粘土颗粒侵入油层而造成的损害；ζ电位高，胶体稳定，流变参数等各项性能指标均能满足现场施工要求；阳离子处理剂能保持钻屑的不分散，有利于钻屑的清除；随粘土量的增加，吸附阳离子聚合物的量也随之增加，由于阳离子聚合物有效浓度的降低，所以正电性钻井液完井液粘度下降；无粘土相正电性钻井液完井液具有很好的保护油气层效果，能有效换制油层粘土膨胀，渗透率恢复值高，适应于强水敏油层及易造成固相伤害油层的开发。     

纳米成膜剂NM-1的合成及其在钻井液中的应用研究

纳米钻井液处理剂具有超强吸附、降低摩阻以及细微堵孔的能力，能更好地稳定井壁和保护储层。利用微乳液聚合法合成了有机纳米成膜剂NM-1。Mastersizer2000型激光粒度仪的测定结果表明，NM-1的平均粒径为65nm。对比研究了NM-1与成膜剂CH1203B、CMJ-2、PVA、纳米SiO2对钻井液流变性和API滤失性能的影响，得出NM-1具有较好的控制滤失和降黏作用；成膜实验证明了NM-1在岩心端面形成了不透水隔离膜；抗盐实验表明NM-1在低浓度下的抗盐能力较强，浓度一旦大干5％时其抗盐能力较差，可以通过改变乳化剂的类型（如用非离子型表面活性剂）来提高其抗盐能力。     

聚合醇钻井液抑制性评价的新方法

文章介绍了一种新的钻井液抑制性评价方法－粒度分布法。应用先进的激光粒度仪对钻井液及处理剂抑制粘土水化分散进行研究，依据机理的正确性与实验的准确性，建立了聚合醇防塌剂的抑制性检验方法，为钻井液及处理剂的抑制性评价方法开辟了新的途径。     

钻井液电性与抑制性的关系研究

钻井液是最先接触油气层的外来流体,在一定的压差下总会或多或少地侵入储层,如果钻井液滤液与储层不配伍,很可能引起粘土水化膨胀、水锁、乳化及化学沉淀,导致对储层的损害。通过实验研究了处理剂对粘土颗粒电性及水化特性的影响,分析了粘土颗粒电性与水化抑制性之间的关系。得出的研究结果可用于指导研制或优选工作液处理荆、优化工作液配方、分析处理剂作用机理和建立新的抑制性评价方法。     

高密度钻井液粒度分布特征研究

利用激光粒度分析仪测定了塔里木油田迪那区块高密度钻井液及其在膨润土和加重剂的不同加量下的粒度分布特征.分析结果表明,随膨润土含量增加,钻井液体系中大颗粒含量增多,小颗粒含量减少;高分子聚合物对细粒黏土有比较明显的聚合作用;钻井液对加重剂有包被作用,活化重晶石亲水性强于铁矿粉;钻井液粒度分布主要与粘附有黏土的活性重晶石固相颗粒粒度分布有关.     

固相化学清洁剂ZSC-201的研究应用

在使用水基钻井液钻泥页岩地层时常常发生井眼膨胀、缩径、坍塌等问题。介绍了一种固相化学清洁剂ZSC-201。室内性能评价结果表明，ZSC-201具有良好的抑制地层和钻屑水化分散的能力，可以配合高分子量聚合物清除钻井液中的有害固相，减小钻井液中亚微粒子含量，保证钻井液清洁；对阴离子型防塌剂和聚合物类处理剂有增效作用；具有用量小，与其他处理剂配伍性好等特点。5口井的应用表明，使用ZSC-201固相化学清洁剂，平均井径扩大率为10．18％，解决了上部地层水化膨胀、缩径问题，保证了起下钻的畅通；在钻井中膨润土含量上升缓慢，钻井液粘度、切力容易控制，维护简单，减少了处理剂的使用种类和用量，避免了替换钻井液．节约了钻井液成本；有效控制了固相含量，有利于提高机械钻速。     

新型抗高温高密度纳米基钻井液研究与评价

针对高密度钻井液体系抗高温和低黏的需求以及纳米材料优异的物理化学特性,在高密度钻井液中引入了一种纳米材料HTSi-01.纳米材料HTSi-01是一种白色蓬松粉体改性纳米二氧化硅,其平均粒径在20 nm左右,比表面积大于600 m2/g,能在黏土颗粒和处理剂分子不饱和残键上形成牢固的物理化学吸附,从而显著改善钻井液润滑性,降低体系的黏度和切力,并能增强泥饼的致密性,降低体系的滤失量.通过一系列处理剂及其浓度优选和处理剂配伍性实验研究,得到了抗180℃高温、密度达2.36 g/cm3的新型纳米基钻井液体系.该钻井液体系具有优异的流变性及滤失造壁性能,抑制性良好,抗盐在29％以上,抗氯化钙达0.5％,48 h沉降稳定性良好,能悬浮和携带岩屑,并降低钻井液当量循环密度,满足高温高压深井钻进的需要.     

可水泥化钻井泥浆技术

使用兼具钻井液和固井液功能的工作液进行钻井和固井,可解决传统固井施工中存在的水泥浆不能完全顶替环空内钻井液及泥饼的问题,具有施工时间短、节约人力和物力的优点.本文综述了可水泥化泥浆技术的优越性和实施方法。     

欠平衡钻井完井液技术的研究与应用

本文介绍了胜利油田欠平衡钻井完井液技术的室内研究,以及欠平衡钻井液在罗151－11井,离741平,平1井,王平1井的成功应用,三口井的应用证明,合理选择钻井完井液体系是实现欠平衡钻井成功的关键,在欠平衡钻井完井的施工中,采用合理的保护油气层措施,提高油井产能,是欠平衡钻井的宗旨,本文介绍了欠平衡钻井实践,为今后同一地区类似储层或其经地层类似储层的欠平衡钻井提供了宝贵的经验。     

国外钻井液处理剂调查

介绍了国外用于钻井液与完井液的处理剂现状。对泥浆处理剂的市场品种变化情况进行了分析,在此基础上提出了在泥浆处理剂的应用和研制中应注意的问题.     

复合盐水钻井液缓蚀剂DFP的研制及应用

用极化电阻法和动态腐蚀模拟法测定了工业生产的和专门合成的五种缓蚀剂在钠盐水和复合盐水中的缓蚀性、抗氧性和耐温性，研究了筛选出的两种缓蚀剂（ＴＰＣ和ＴＰＡ）的极化曲线，考察了它们在复合盐水泥浆中缓蚀性的浓度依赖关系，在此基础上研制出缓蚀剂ＤＦＰ：配入除氧组分的１∶２的ＴＰＣ＋ＴＰＡ。此剂在室内评价中缓蚀率达８４％，两口井多井段现场检测中缓蚀率在８０％以上，与饱和复合盐水钻井液的配伍性良好。     

聚合物钻井液降粘剂PT-1的研究

以水作溶剂、过氧化物为引发剂,用顺丁烯二酸酐和乙烯基类、丙烯酸类单体合成了聚合物钻井液降粘剂 PT-1。采用红外光谱、差热和热失重分析方法测定了聚合物的结构和性能。室内试验结果表明,PT-1具有降粘效果好、热稳定性好和抗盐钙污染能力强等优点,性能优于 SMT 和 XY-27。     

新型防塌阳离子聚合物泥浆的研究与应用

本文第一部分报道了以粘土包被剂SP-Ⅱ、降滤失剂CHSP－Ⅰ、防塌剂WFT-666、降粘剂GN-1四种阳离子型泥浆处理剂为基础的新型防塌阳离子聚合物泥浆的配方、性能特别是耐固相污染性能；第二部分介绍了该泥浆在塔里木、河南、南海西部、渤海等油田40余口井应用概况，详细报道了在塔里木、塔中、牙哈地区五口井，英买力地区YM24井，南海W12-1-2井使用的情况。     

阳离子聚合物正电胶泥浆研究与应用

根据正电胶MMH对储层损害小，MMH-粘土结构具有强触变性的特点，把正电胶MMH引入阳离子聚合物泥浆，组成了阳离子聚合物正电胶泥浆，成功地解决了塔里木盆地塔中地区井壁坍塌问题，也取得了保护油气层的效果。     

香豆胶性质的研究

本文介绍了香豆胶的原料、化学结构、水溶液粘度和流变性、交联及交联剂、水基冻胶性能。香豆胶水基压裂液已在116口井试用,效果明显。     

消泡剂和消泡机理

本文详细综述了泡沫的形成条件及构成泡沫稳定存在的因素:液膜弹性、表面粘度、溶液粘度、电双层斥力和熵双层斥力、气泡间气体的扩散;从消泡剂的进入系数和铺展系数以及憎水颗粒的去润湿作用,论述了消泡机理;讨论了构成消泡剂的功能性组份。     

粉状防塌润滑剂FRH-C的研制

在 Ｆ Ｒ Ｈ Ａ和 Ｆ Ｒ Ｈ Ｂ 的基础上,由极性化沥青、皂化沥青、固体润滑剂、调质剂等制成了粉状的防塌润滑剂 Ｆ Ｒ Ｈ Ｃ,在制备中实现了沥青在粉末状态下的皂化。室内性能评价结果表明, Ｆ Ｒ Ｈ Ｃ 具有良好的抑制泥页岩膨胀的性能、降滤失特别是高温高压滤失的性能及降低泥饼粘滞系数的性能,与川西南矿区目前常用的聚合物、聚磺等水基钻井液配伍性良好,使用方便。