钻井液用纳米乳液slnr的研究应用

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1、钻井液用纳米乳液SLNR的研究应用郭保雨王宝田江智君袁丽（胜利石油管理局钻井泥浆公司）摘要本文主要介绍了纳米乳液SLNR处理剂的制备和性能评价。纳米乳液SLNR是通过物理和化学方法制备的一种新型的钻井液处理剂，具有纳米材料的特性。室内研究和现场应用表明，以该处理剂为主的钻井液具有良好的抑制性、润滑性及油气层保护效果。关键词纳米乳液钻井液抑制润滑防卡油气层保护目前，纳米技术和纳米材料的研究和应用在世界上方兴未艾，在油田勘探开发中也得到应用[1]。但在钻井液方面还是一个空白。纳米乳液SLNR是通过物理和化学方法制备的一种新型的纳米钻井液处理剂，它利用纳米材

2、料具有下列特点：1、表面效应，即具有非常大的比表面积和很高的表面活性。2、小尺寸效应，即由于颗粒尺寸的变小，比表面的显著增大，所引起的宏观物理性质的变化，来改变钻井液胶体的性质。室内研究表明，以该处理剂为主的钻井液具有良好的抑制性、润滑性及油气层保护效果。该纳米乳液SLNR在胜利油田现场试验20多口井，均取得了良好的效果。室内实验一、纳米乳液SLNR的配方研究1、主要成分体系：有机物质、油相，水相，表面活性剂或助剂。2、制备方法液相法是目前实验室和工业上广泛采用的纳米材料制备方法，其优点是颗粒的化学组成、形状和大小易控制，可制备多组分复合粒子，可均匀添

3、加微量有效成份等，特别适合于制备组成均匀、纯度高的纳米材料。此方法特点：产量高、成本低、适合于大规模工业化生产。本研究开发的纳米乳液SLNR是采用了液相法。3、纳米乳液SLNR的影响要素1）、有机材料对多种材料的结构进行分析，发现主要由直链烷烃组成，含有很少量的支链烷烃和环烷烃，分子量分布较窄，平均分子量约为300-500的物质，具有较为明确的熔化区间，H/C值接近于2，最适应于纳米乳液的制备。2）、表面活性剂表面活性剂对纳米乳液的影响见表1表1表面活性剂对纳米乳液的影响编号表面活性剂A1/%表面活性剂A2/%复配体系HLB值平均粒度（nm）10.56

4、0.449.00-20.530.479.97234.030.540.4610.08222.040.550.4510.19126.050.560.4410.3099.460.570.4310.4076.770.580.4210.51106.880.590.4110.61110.990.600.4010.72124.5100.610.3910.83243.7110.620.3810.93262.3120.630.3711.04336.23）、油剂比油剂比对纳米乳液的影响见表2表2油剂比对纳米乳液性质的影响油剂比乳液外观乳液稳定性平均粒径/nm5:1白色不透

5、明放置一天破乳>5004:1乳白色微泛蓝光离心依然稳定180-1903:1乳白色微泛蓝光离心依然稳定≈1003:2乳白色半透明离心依然稳定<1004）、乳化时间乳化时间对纳米乳液的影响见表3和图1表3乳化时间对纳米乳液的影响乳化时间/min乳液外观乳液稳定性平均粒径/nm15白色略黄放置一天破乳>100020白色不透明放置一天破乳>80030乳白色微泛蓝光离心依然稳定≈10040乳白色微泛蓝光离心依然稳定≈100图1乳化时间对纳米乳液的影响二、纳米乳液性能评价1、对般土浆性能的影响将纳米乳液加入粘土悬浮体中，纳米乳液与粘土悬浮颗粒将形成“复合体”[2]

6、，随体系中粒子浓度的增加，流变学参数逐渐增加，浓度足够大时，混合体系发生胶凝。表4是4%的般土浆悬浮体的流变学性能随着纳米乳液加量的变化，可见，随着纳米乳液加量的增加，体系粘度切力逐步增加，API滤失量逐渐变大。4%的般土浆加入1%的纳米乳液表观粘度提高率110%、动切力提高率125%。表4粘土悬浮体的流变学性能随纳米乳液加量的变化加量（%，w/v）φ600φ300φ200φ100φ6φ3API失水（ml）01077644260.115118644370.5171210854461.02115121076522、抑制防塌性能（1）线性膨胀称取10.00

7、g处理过的钙质蒙脱土，在压片机上用10Mpa压力维持5min制得样品片，再用所配20mL溶液浸泡，并在NP-01页岩膨胀仪上测定浸泡过程中的线性膨胀高度，将2%SLNR加入蒸馏水中，8小时的膨胀高度为2.65mm，而10%KCl加入蒸馏水的膨胀高度为6.94mm。（2）页岩回收率页岩回收率见表5表5不同介质中页岩滚动分散的结果分散介质回收率（%）去离子水27.47％KCl43.82％纳米乳液SLNR70.03、润滑性能在基浆中加入2%纳米乳液SLNR，50℃温度下用极压润滑仪测其性能如下：表6极压润滑性能试验钻井液类型润滑系数降低率基浆0.63——基浆

8、+2%纳米乳液SLNR0.1478%为更好的评价钻井液在地层条件下的摩阻情况，采用高温高压粘附