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沙特阿美公司纳米钻井液研究取得阶段成果-【zixun】

发布时间:2021-10-12 17:43:24 阅读: 来源:轻质隔墙板厂家

沙特阿美公司纳米钻井液研究取得阶段成果

中国页岩气网讯:在钻井过程中,水基或油基钻井液是油井内首先接触到储层的外来液体。大多数钻井液成分中都含有相当多的粒子。如果滤饼质量不好,侵入近井地带的液体及固体会与地层内的盐、黏土、石膏等发生反应,导致沉淀、黏土分散、地层孔喉堵塞等现象,对地层内油气水的流动造成阻碍。如何消除这些固相粒子侵入造成的损害,以及如何防止储层损害的发生,一直都是困扰石油工业的重要问题。

由于传统钻井液本身在物理、力学、化学、热力学及环境方面的相关性质方面存在很大不足,因此不能同时满足钻井及油藏环境中的某些特点问题。因此,工业上一直在寻找物理上微观、化学、热力学稳定、生物学可降解、与环境相配伍的化学剂、聚合物或天然原料,从而研制出适用于所有区域的油气藏勘探及开发的钻井液体系。由于纳米材料本身在物理化学、电学、热力学、流体动力学、相互作用位势等方面具有与传统材料完全不同的性质,因而被认为是在油气藏开采及现场应用中设计钻井液最有前途的原料。

在钻井/完井液中,如果包含有一种(或更多)粒子尺寸介于l~lOOnm之间的添加剂,那么就称之为纳米钻井/完井液。根据相关研究,当材料由常规宏观变为纳米级微观时,材料性质及反应规律都会发生显著变化。例如同为碳的同素异形体,碳纳米颗粒与常规碳材料(如石墨)的性质截然不同。与常规材料相比,纳米材料拥有非常大的比表面积,能够产生较大的表面力,因此极少量的纳米级添加剂(l%)就可以显著提升钻井液的性能。

沙特阿美公司选用三种浓度为0.5ppb的纳米材料作为钻井液添加剂进行实验。首先使用清水与聚合增粘剂初步配置纳米钻井液,但此时体系尚不稳定,还需要使用一部分其他添加剂。最终再加入普通增粘剂和三功能钻井液添加剂,来提高钻井液体系的粘度特性,在纳米粒子周围形成保护层,同时控制钻井液体系的滤失性能。

最终,在对钻井液配方进行多次修改后,确定了两个经济、环保的纳米钻井液配方,对其流变性、胶凝强度、滤液情况、泥饼情况进行实验分析,认为纳米钻井液具有很高的流变性,胶凝强度低且稳定,滤液量少,产生泥饼薄(图23)。实验证实纳米材料添加剂可以显著提升钻井液体系的各项性能指标。若要配置相同性能的钻井液体系,纳米添加剂用量更少、浓度更低。在钻井过程中,纳米钻井液体系可以有效控制循环损失,降低瞬时滤失并形成更加薄而韧的泥饼,高效清洁井壁,从而提高钻速,解决当前钻井工程中的许多问题(如卡钻、井下工具磨损等),最终节约钻井成本。

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