一种天然纳米添加剂在钻井泥浆滤失控制中的应用

王国军

摘要：天然纳米添加剂与传统材料相比优异性非常突出，在钻井泥浆中的应用比较广泛，通过对天然纳米添加剂的特性进行分析，综述了天然纳米技术在钻井泥浆滤失控制中的应用，并对天然纳米添加剂在钻井泥浆中的作用机理进行分析，找出天然纳米添加剂在钻井泥浆实际应用中所存在的问题，并提出相关的改进对策，有利于提高钻井泥浆的滤失控制。

关键词：天然纳米添加剂;钻井泥浆;应用

天然纳米技术是全新的科学技术，天然纳米添加剂作为天然纳米技术中的重要研究对象，凭借着独特的结构和性能，在各行各业中得到广泛应用，同样也涉及到钻井泥浆技术，利用天然纳米技术和钻井泥浆技术进行结合，可以充分利用天然纳米添加剂所独有的功能，降低摩阻，增加泥饼质量、协助成膜等作用，对提高钻井泥浆的滤失控制有着非常重要的作用。

1天然纳米添加剂封堵降滤失剂的探究

1.1天然纳米粒径分析

油基钻井泥浆体系中的颗粒级分布比较广泛，在各种乳化剂的作用下，粒径分布范围在50-200nm之间，这些天然纳米粒径乳液能够起到很好的封堵作用，根据地层泥页岩孔喉尺寸利用水基钻井泥浆中的小颗粒，由于粒径过大无法对其进行封堵，因此在进行纳米材料选择时，应当根据地层物性对纳米材料进行复配，从而达到封堵作用，油基钻井泥浆中的纳米材料能够有效较少入侵深度，提高井壁稳定性。

1.2无机天然纳米粒子的优选

对无机天然纳米粒子的优选过程，需要使用电位分析仪器对天然纳米离子进行测定，只有直径达到10nm以下的二氧化硅可以接枝柔性化聚合物。一般情况下，天然纳米二氧化硅的直径处于50nm，改性二氧化硅的直径也处于50nm，两者在水溶液中的直径可以达到100nm以上，由此可以说明该无机天然納米粒子在水溶液中会出现稳定分散。

1.3柔性聚合物的优选

为了能够获得优秀的柔性聚合物，可以将改性二氧化硅和乙烯基单体进行接枝，从而可以获得多种聚合物，将所获得的聚合物按照一定比例加入到膨润土浆中，并测定相应的滤失量。同时将改性二氧化硅分别于丙烯酸、聚乙烯醇进行接枝，从而获得更多的聚合物，重复上述操作，获得相应的滤失量，通过对各种滤失量进行对比分析，根据对比结果可知，改性的天然纳米二氧化硅与酰氨基单体进行接枝所获得聚合物效果最佳。

1.4天然纳米封堵降滤失剂的作用机理分析

通过研究可得，利用改性天然纳米二氧化硅和酰氨基单体进行接枝所获得聚合物，为天然纳米封堵降滤失剂。如果不对二氧化硅进行改性很难实现接枝聚合物，因此要实现天然纳米封堵降滤失剂，就必须对天然纳米二氧化硅进行改性处理，才能实现滤失控制作用。

1.5对天然纳米封堵降滤失剂的常规性能评价

通过对天然纳米封堵降滤失剂的常规性能进行评价，并对其流变性质和滤失量进行测试，通过数据分析可以看出，在同比例的膨润土基浆中，当天然纳米封堵降滤失剂的使用量达到1%时，流体的滤失量可以降低40%左右，并且该天然纳米材料的抗高温性能较强，对膨润土浆滤饼进行宏观和微观处理，发现使用天然纳米封堵降滤失剂的水溶液滤饼密度较小，且致密性更强，与其他同类产品进行比较，可以看出天然纳米封堵降滤失剂的性能最为优秀。

1.6天然纳米封堵降滤失剂封堵性能的评价分析

利用孔结构测试法可以对天然纳米封堵降滤失剂封堵性能力，将天然纳米添加剂加入泥页岩中，通过分析测定，可以看出加入降滤失剂后泥页岩中天然纳米级孔隙大幅度减少，当天然纳米孔隙度减少到60%以上后。利用岩心动态模型装置可以对降滤失剂进行检验，采用不同渗透率的砂管模型注入降滤失剂，将温度控制在120摄氏度下进行养护，可以测得水相渗透率，通过相关数据可以得知天然纳米添加剂降滤失控制在90%以上，由此可以看出降滤失剂具有优秀的封堵性能。

2天然纳米添加剂在钻井泥浆滤失控制应用中存在的问题以及发展趋势

2.1天然纳米添加剂在钻井泥浆滤失控制应用中存在的问题

天然纳米添加剂在钻井泥滤失控制应用中主要存在以下问题：

（1）在实际运用过程中，大多数认为天然纳米添加剂非常优秀，能够适应各种环境，但是这种想法非常错误。虽然天然纳米添加剂在钻井技术中非常优秀，但是由于天然纳米添加剂的自身特点，不能期待天然纳米添加剂能够解决多种问题，因此必须与钻井泥浆进行不断结合，并且需要选择合适的纳米处理剂，才可能解决钻井过程中所出现的问题。对于天然纳米的判定不能只是依靠颗粒直径大小来决定，纳米材料属于一种特定物质，纳米材料会受到物质的独特性和尺寸来进行限定。例如钻井泥浆中亚微米颗粒会以高分子状态存在，但是该颗粒并没有表现出独特的体积效应和表面效应，因此不能只是依靠物质直径来判断纳米材料，否则对于天然纳米添加剂的选择会出现错误，导致在进行配伍过程中出现问题。

（2）天然纳米添加剂的成本相对较高，与市场传统处理剂相比价格较高，因此在天然纳米添加剂使用的过程中，会降低纳米添加剂的数量，导致天然纳米添加剂的作用不能充分发挥。

2.2天然纳米添加剂在钻井泥浆滤失控制的发展趋势

利用天然纳米添加剂可以改善钻井泥浆性能，在未来钻井过程中应当注重对纳米材料理论以及作用机理的研究，充分利用天然纳米剂的效应，使钻井泥将体系更加多功能化，从而研发出性能更加优异、适用性强的纳米处理剂。随着纳米技术的不断完善和更新，利用科学的研究方法和设备仪器对钻井泥浆进行研究，从而更加准确的选择天然纳米添加剂。

3结束语

通过分析天然纳米添加剂在钻井泥浆中滤失控制问题，了解天然纳米材料的团聚机理，可以促进天然纳米添加剂在钻井泥浆中的良好分散，使天然纳米添加剂的封堵性能可以充分发挥，将天然纳米添加剂应用到钻井泥浆滤失控制中，可以有效提升油井产量，提高钻井泥将对油层的保护效果。

参考文献：

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