納米材料在抗高溫鉆井液中的應用進展

羅源皓，林凌，郭擁軍，楊玉坤，熊貴霞，任仁，屈沅治

（1 西南石油大學化學化工學院，四川 成都 610500；2 西昌學院理學院，四川 西昌 615000；3 中國石油集團工程技術研究院有限公司，北京 102206）

近些年來，隨著全球油氣資源需求的快速增長和常規淺層油氣資源的枯竭，石油勘探與開發向著深層超深層油氣藏發展，但深層儲層埋深一般超過5000m，井底溫度可達180～260℃，對鉆井液抗高溫性能提出了更高的要求。鉆井液性能易受高溫的影響，高溫下鉆井液流變性能易趨于不穩定，濾失量增大，造成井壁失穩，發生井下坍塌、卡鉆、井噴等嚴重事故。提高鉆井液抗高溫性能的一般方法是在鉆井液中加入聚合物處理劑，高溫作用下，聚合物處理劑（如包被劑、降濾失劑、流型調節劑）的分子鏈易發生高溫降解、高溫解吸附和高溫交聯，使鉆井液濾失量和流變性能趨于難控制，需要通過加入更多聚合物處理劑來維護鉆井液性能，提高了鉆井的成本。同時，常規鉆井液處理劑（如封堵劑）顆粒多為微米級尺寸，難以封堵巖層中納米級裂隙。因此，研究人員開始尋找物理體積小、熱穩定性強、對環境無害的物質，用于抗高溫鉆井液。由于納米材料在物理化學、熱學、流體力學等方面與常規材料完全不同，具有優異的導熱性能和抗溫耐壓性能，允許研究人員通過改變納米材料的成分、類型和粒徑來改善鉆井液的流變性能，提高其降濾失效果和穩定井壁的能力。倪曉驍等將納米封堵劑加入油基鉆井液中，在不影響鉆井液流變性能的前提下，讓鉆井液150℃老化后高溫高壓（HTHP）濾失量由5.8mL降至2.4mL，破乳電壓提高58%，提高鉆井液的高溫穩定性。……