一種天然納米添加劑在鉆井泥漿濾失控制中的應用

王國軍

摘要：天然納米添加劑與傳統材料相比優異性非常突出，在鉆井泥漿中的應用比較廣泛，通過對天然納米添加劑的特性進行分析，綜述了天然納米技術在鉆井泥漿濾失控制中的應用，并對天然納米添加劑在鉆井泥漿中的作用機理進行分析，找出天然納米添加劑在鉆井泥漿實際應用中所存在的問題，并提出相關的改進對策，有利于提高鉆井泥漿的濾失控制。

關鍵詞：天然納米添加劑;鉆井泥漿;應用

天然納米技術是全新的科學技術，天然納米添加劑作為天然納米技術中的重要研究對象，憑借著獨特的結構和性能，在各行各業中得到廣泛應用，同樣也涉及到鉆井泥漿技術，利用天然納米技術和鉆井泥漿技術進行結合，可以充分利用天然納米添加劑所獨有的功能，降低摩阻，增加泥餅質量、協助成膜等作用，對提高鉆井泥漿的濾失控制有著非常重要的作用。

1天然納米添加劑封堵降濾失劑的探究

1.1天然納米粒徑分析

油基鉆井泥漿體系中的顆粒級分布比較廣泛，在各種乳化劑的作用下，粒徑分布范圍在50-200nm之間，這些天然納米粒徑乳液能夠起到很好的封堵作用，根據地層泥頁巖孔喉尺寸利用水基鉆井泥漿中的小顆粒，由于粒徑過大無法對其進行封堵，因此在進行納米材料選擇時，應當根據地層物性對納米材料進行復配，從而達到封堵作用，油基鉆井泥漿中的納米材料能夠有效較少入侵深度，提高井壁穩定性。

1.2無機天然納米粒子的優選

對無機天然納米粒子的優選過程，需要使用電位分析儀器對天然納米離子進行測定，只有直徑達到10nm以下的二氧化硅可以接枝柔性化聚合物。一般情況下，天然納米二氧化硅的直徑處于50nm，改性二氧化硅的直徑也處于50nm，兩者在水溶液中的直徑可以達到100nm以上，由此可以說明該無機天然納米粒子在水溶液中會出現穩定分散。

1.3柔性聚合物的優選

為了能夠獲得優秀的柔性聚合物，可以將改性二氧化硅和乙烯基單體進行接枝，從而可以獲得多種聚合物，將所獲得的聚合物按照一定比例加入到膨潤土漿中，并測定相應的濾失量。同時將改性二氧化硅分別于丙烯酸、聚乙烯醇進行接枝，從而獲得更多的聚合物，重復上述操作，獲得相應的濾失量，通過對各種濾失量進行對比分析，根據對比結果可知，改性的天然納米二氧化硅與酰氨基單體進行接枝所獲得聚合物效果最佳。

1.4天然納米封堵降濾失劑的作用機理分析

通過研究可得，利用改性天然納米二氧化硅和酰氨基單體進行接枝所獲得聚合物，為天然納米封堵降濾失劑。如果不對二氧化硅進行改性很難實現接枝聚合物，因此要實現天然納米封堵降濾失劑，就必須對天然納米二氧化硅進行改性處理，才能實現濾失控制作用。

1.5對天然納米封堵降濾失劑的常規性能評價

通過對天然納米封堵降濾失劑的常規性能進行評價，并對其流變性質和濾失量進行測試，通過數據分析可以看出，在同比例的膨潤土基漿中，當天然納米封堵降濾失劑的使用量達到1%時，流體的濾失量可以降低40%左右，并且該天然納米材料的抗高溫性能較強，對膨潤土漿濾餅進行宏觀和微觀處理，發現使用天然納米封堵降濾失劑的水溶液濾餅密度較小，且致密性更強，與其他同類產品進行比較，可以看出天然納米封堵降濾失劑的性能最為優秀。

1.6天然納米封堵降濾失劑封堵性能的評價分析

利用孔結構測試法可以對天然納米封堵降濾失劑封堵性能力，將天然納米添加劑加入泥頁巖中，通過分析測定，可以看出加入降濾失劑后泥頁巖中天然納米級孔隙大幅度減少，當天然納米孔隙度減少到60%以上后。利用巖心動態模型裝置可以對降濾失劑進行檢驗，采用不同滲透率的砂管模型注入降濾失劑，將溫度控制在120攝氏度下進行養護，可以測得水相滲透率，通過相關數據可以得知天然納米添加劑降濾失控制在90%以上，由此可以看出降濾失劑具有優秀的封堵性能。

2天然納米添加劑在鉆井泥漿濾失控制應用中存在的問題以及發展趨勢

2.1天然納米添加劑在鉆井泥漿濾失控制應用中存在的問題

天然納米添加劑在鉆井泥濾失控制應用中主要存在以下問題：

（1）在實際運用過程中，大多數認為天然納米添加劑非常優秀，能夠適應各種環境，但是這種想法非常錯誤。雖然天然納米添加劑在鉆井技術中非常優秀，但是由于天然納米添加劑的自身特點，不能期待天然納米添加劑能夠解決多種問題，因此必須與鉆井泥漿進行不斷結合，并且需要選擇合適的納米處理劑，才可能解決鉆井過程中所出現的問題。對于天然納米的判定不能只是依靠顆粒直徑大小來決定，納米材料屬于一種特定物質，納米材料會受到物質的獨特性和尺寸來進行限定。例如鉆井泥漿中亞微米顆粒會以高分子狀態存在，但是該顆粒并沒有表現出獨特的體積效應和表面效應，因此不能只是依靠物質直徑來判斷納米材料，否則對于天然納米添加劑的選擇會出現錯誤，導致在進行配伍過程中出現問題。

（2）天然納米添加劑的成本相對較高，與市場傳統處理劑相比價格較高，因此在天然納米添加劑使用的過程中，會降低納米添加劑的數量，導致天然納米添加劑的作用不能充分發揮。

2.2天然納米添加劑在鉆井泥漿濾失控制的發展趨勢

利用天然納米添加劑可以改善鉆井泥漿性能，在未來鉆井過程中應當注重對納米材料理論以及作用機理的研究，充分利用天然納米劑的效應，使鉆井泥將體系更加多功能化，從而研發出性能更加優異、適用性強的納米處理劑。隨著納米技術的不斷完善和更新，利用科學的研究方法和設備儀器對鉆井泥漿進行研究，從而更加準確的選擇天然納米添加劑。

3結束語

通過分析天然納米添加劑在鉆井泥漿中濾失控制問題，了解天然納米材料的團聚機理，可以促進天然納米添加劑在鉆井泥漿中的良好分散，使天然納米添加劑的封堵性能可以充分發揮，將天然納米添加劑應用到鉆井泥漿濾失控制中，可以有效提升油井產量，提高鉆井泥將對油層的保護效果。

參考文獻：

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