纳米膜结构新型水基钻井液技术研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第25卷第2期钻井液与完井液Vo1．25NO．22008年3月DRIIIINGFIUID＆CoMPIETIONFIUIDMar．2008文章编号：1001—5620(2008)02—0001—03纳米一膜结构新型水基钻井液技术研究屈沅治孙金声苏义脑(中国石油集团钻井工程技术研究院．j京)摘要从纳米技术与钻井液技术相结合的角度出发，通过在水基钻井液中添加纳米复台二。抗高温降滤失剂NC(两亲性嵌段聚合物蒙脱土纳米复合材料)，优化设计出了具有优良降滤失性能及高膜效率的纳米一膜结构新型水基

2、钻井液。性能评价和膜效率测试结果表明，优选出的NC加量为1的纳米膜结构新型水基钻井液在220℃高温下具有优良的降滤失性和抑制性能，能抗2NaC1或0．5CaC1的污染，摸效率为78．2。借助SEM从微观角度探讨了纳米复合型抗高温降滤失剂的作用机理。关键词纳米复合材料降滤失刺膜效率半透膜水基钻井液中图分类号：TE254．3文献标识码：A在油气钻井过程中，为确保井壁稳定，有效避免有良好的降滤失性能。优化出了纳米一膜结构新型泥页岩的水化膨胀j，应充分运用半透膜渗透原理．水基钻井液配方如下。在钻井液中添加能使其形成膜结构的处理剂。从14怀安土+1NC+3SMC+3纳米技术

3、与钻井液技术相结合的角度出发，通过在SPNH+0．5FA367水基钻井液中添加纳米复合型抗高温降滤失1．1抗温性能剂l3j，优化设计出了具有优良降滤失性能及高膜纳米一膜结构新型水基钻井液抗温性见表1。效率的纳米一膜结构新型水基钻井液。该钻井液利由表1可以看出，该水基钻井液性能随温度的变化用其含有的纳米复合型抗高温降滤失剂与泥页岩相幅度不大，抗温性能优良，在220℃下热滚16h后，互作用形成具有半透膜性质的膜结构，通过调控钻其在220oC下的高温高压滤失量仅为20mL。井液中水的活度，使泥页岩在渗透作用下产生去水表1纳米一膜结构新型水基钻井液抗温性化作用，从而增强泥

4、页岩的强度，保持钻井过程中的井壁稳定，有效避免一系列井下复杂情况的发生。1性能评价纳米复合型抗高温降滤失剂(NC)们是一种蒙脱土片层以纳米级分散在两亲性嵌段聚合物基体中的新型纳米复合材料，其两亲性嵌段聚合物是苯乙烯、丙烯酰胺两种极性不同的单体在引发剂及链转注：实验条件：常温老化24h，热滚后冷却至常温，在搅移剂作用下生成的含有亲水性聚丙烯酰胺链段和疏拌罐中高速搅拌5min。水性聚苯乙烯链段的嵌段聚合物。在水基钻井液中添加该新型处理剂，采用正交设计实验法，在所选择1．2抑制性的变量因子水平范围内，以钻井液的高温高压滤失分别在蒸馏水、4膨润土浆、4膨润土+1量作为主要

5、评价指标，使得优化设计出的钻井液具NC和1、2、3配方中加入10粒径为2．0～3．2基金项目：中国石油天然气集团公司应用基础研究项目(03A20203)“纳米一膜结构封堵型水基钻井液机理研究”和中国石油天然气股份有限公司科技创新基金项目(060511-2—8)“水基钻井液中新型纳米复合材料的研究”联合资助。第一作者简介：屈沅治，博士，1975年生，现在从事钻井液技术及油气井工程应用研究工作。地址：北京市学院路2o号钻井液所；邮政编码100083；电话(010)62098361；E—mail：yuanzhiqu@petrochina．corn．cn。维普资讯http

6、://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com2钻井液与完井液2008年3月mm的钻屑(取自冀东油田G63—33井井深2083m的偏摩尔体积，0．018L／moL；n、n分别为岩样处)，于120C下热滚16h后，钻屑的回收率分别为孑L隙流体和模拟液的水活度。1．8、15．3、53．2、77．1、42．0和48．0。实验用的岩12,在21(质量分数)NaC1溶液由此可以看出，添加了1NC与未添加NC的水基(a一0．80)中充分浸泡，使得该岩样孑L隙流体水活钻井液相比，岩屑回收率大幅度提高，纳米一膜结构度近似等于NaC1溶液的水活度。实验岩心渗透

7、率新型水基钻井液的岩屑回收率最高，为77．19／6，证为52×10肛m。。在模拟液流速为2．0mL／h、温明NC能有效抑制岩屑的水化膨胀和分散，具有优度为21．8。C的条件下，对该钻井液(口一0．83)及未异的抑制性能。2、3配方如下。添加NC的3配方(a一0．832)钻井液进行了压力24膨润土+4SMC+2SPNH+2随时间的实时测试，结果见图1及图2。从图1、图XHL沥青粉+2CMJ一3+0．5KPAN2可以看出，该钻井液与岩心孑L隙流体的压差能在34怀安土+3SPNH+0．5FA367+短时间内趋于稳定，最大渗透压差为3．92MPa；而3％SMC3配方钻井液

8、与岩心孑L