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1、第25卷第2期油田化学Vol.25No.22008年6月25日OilfieldChemistry25June,2008文章编号:100024092(2008)0220189204X纳米材料在石油天然气田开发中的应用进展柯扬船,魏光耀(重质油加工国家重点实验室(中国石油大学(北京)),北京昌平102249)摘要:综述了纳米材料在油气田开发的各个领域的应用,涉及原理、制备、性能、应用工艺、现场应用效果。①钻井完井液处理剂:具层状结构的水滑石LDHs及正电胶MMH,蒙脱石、水滑石插层聚合纳米复合材料,AM共聚物2SiO2纳米复合材料,PAM反相乳液,蒙脱石与AM、AA共聚交联
2、纳米复合材料PLS。②注水井增注用纳米材料:主要为纳米聚硅,即γ射线激活化学改性SiO2。③调剖堵水用纳米材料:PLS,纳米有机金属活性复合物,类水滑石纳米材料,聚合物微球。④驱油用纳米材料:非gemini小分子双季铵盐,可通过分子自组装在固体表面形成分子沉积膜。⑤其他:纳米相破乳剂,纳米聚合铝硅絮凝剂,纳米防腐涂料。提出了这类材料的“纳米效应”的概念,指出在油气田开发中纳米材料及其应用环境条件都应严格选择。参18。关键词:纳米材料;纳米复合材料;钻井液完井液处理剂;注水井增注剂;调剖堵水剂;驱油剂;综述+中图分类号:TE383:TE254.4:TE39:TE869文献
3、标识码:A在油田开发中,表面活性剂、水溶性和交联聚合1纳米材料在钻井、完井液中的应用物、正电胶体、聚合醇等都获得了成功应用。在当前复杂地层开发的重大目标下,传统技术与新技术结纳米材料应用于钻井液和完井液旨在有效解决合、创制与应用是发展的必然。纳米技术的持续创井壁稳定和储层保护等钻进问题,提高钻速,缩短钻新和应用深化将促进传统石油开发技术的发展,并井周期,减少钻井液对油气层长时间浸泡产生的岩产生①多功能助剂和处理剂;②形态可控的新介质壁不稳定性。在复杂地层、极端环境和超深井钻探材料;③纳米材料2岩石多尺度作用表征方法;④纳中,纳米材料应使工作液满足极端条件如高温、高盐米材
4、料独特的减量、再用与循环3R特性,等。等,获得多功能性和适应性。纳米材料要在石油开采中取得显著效果,必须纳米材料在钻井液和完井液中的应用可通过在与地层开采技术融合集成。特别是,要依据可能产入井工作液中添加纳米相颗粒或纳米复合材料来实生的纳米效应,选择适当地层,解决传统技术所不能现。纳米颗粒直接加入工作液中通常会因相互作用解决或难以解决的问题:如微裂缝堵漏、流固性、孔发生团聚而产生纳米负效应。为获得纳米正效应,渗透性、抗温抗盐、减量化及其他多功能性。本文结如流变、润湿、修饰、增黏、成膜、运移等高效性能,必合现有工作,对国内外近年来有关纳米材料特别是须首先解决纳米相均匀分散
5、问题,依据纳米复合钻纳米复合材料在石油开发各方面的研究与应用状况完井液的滤失、防塌、润滑和流变等特性,建立纳米进行分析综述,指出一些地层区域和开采领域的应尺度效应关系来指导应用。如在纳米材料与非离子用关键和发展方向。表面活性剂/润滑油复合钻井液中,纳米颗粒的超强X收稿日期:2007210208;修改日期:2007212218。基金项目:中国石油集团应用基础重点项目“成膜技术保护储层机理及技术研究”(项目编号07A20403),国家自然基金项目“重油多核芳烃研究”(项目编号20776157)。作者简介:柯扬船(1964-),男,教授,研究员,石油大学(华东)石油工程系钻井
6、工程(钻井液)专业学士(1986)、吉林大学化学系高分子化学与物理专业硕士(1991)、博士(1996),通讯地址:102249北京市昌平区府学路18号中国石油大学(北京)重质油加工国家重点实验室,电话:010289733270,E2mail:key@cup.edu.cn。190油田化学2008年表面效应避免了表面活性剂在孔隙运移中的大量损米聚硅,其主要成分是SiO2,它是利用γ射线激活失,可避免油气流通道因流失的表面活性剂而乳的添加剂进行化学改性的产物,形状类似球形,呈团[1]化,产生伤害性堵塞;在要求防塌润滑、抑制性和簇状分布,离散颗粒尺寸在10～500nm,粒径在
7、10保护油气特性的钻井中,利用纳米尺度效应所形成～20nm分布较均匀。按改性方法不同纳米聚硅可的钻井液体系能有效抑制微蜡晶体尺寸变大,可产分为憎水、亲水、双重润湿性三种,用于油田增注的生多功能性甚至是微米颗粒不能达到的效应;利用纳米聚硅具有强憎水性,憎水率在99%以上,在砂聚合醇钻井液抗盐抗高温特性和浊点效应,通过加岩颗粒表面能产生物理吸附并改变其润湿性,提高入多尺度纳米材料可调控该体系修补、防塌和保护水相渗透率,降低注水的流动阻力;在孔隙运移时,油气层功能。既抑制已水化堵塞的孔道,又产生表面束缚水或控[9]双金属层状氢氧化物水滑石LDH
