钻井液与完井液

作者：刘凡,蒋官澄,王凯,王玺,王金锡

单位：1. 中国石油大学(北京)石油工程学院, 北京 102249;；2. 中国石油大学石油工程教育部重点实验室, 北京 102249;；3. 中国石油集团钻井工程技术研究院海外钻井技术研究所, 北京 102206；

关键词：纳米材料, 水基钻井液, 页岩气开采, 流变调节, 纳米孔隙封堵

基金：

国家自然科学基金面上项目“井壁稳定性及钻井液低温流变性的控制方法研究”（51474231）；国家“十三五”科技重大专项“复杂结构井、丛式井设计与控制新技术”（2017ZX05009-003）；中国石油天然气集团公司“十三五”项目“乍得，尼日尔钻完井工厂化作业技术集成与应用”（2016D-4503）。

针对页岩气钻探中水基钻井液携岩、封堵纳米孔径、抑制页岩分散等方面需求，研制了一种直径约为30 nm的纳米层状材料LDP。在流变方面，120℃老化后，2% LDP悬浮液比6%钠膨润土具有更高的弹性模量、屈服应力和剪切稀释性，与0.5% PAC-LV溶液复配实验表明，1% LDP的增黏提切性能优于4%钠膨润土；同时，周期震荡应变扫描实验表明，LDP悬浮液在高低应变转换时具有更好的凝胶结构恢复和拆散性能；粒径分析、透射电镜分析表明，LDP比钠膨润土在水溶液和PAC-LV溶液中更容易形成明显的网状结构；在封堵方面，利用N2吸附分析了页岩在不同溶液浸泡后的孔隙，结果表明，LDP比纳米二氧化硅、钠膨润土具有更明显的封堵效果，扫描电镜分析揭示了LDP材料能够封堵页岩狭长纳米孔道。在页岩抑制方面，2% LDP抑制黏土线性膨胀率较清水降低45%，优于7% KCl，100℃页岩滚动回收率约为59.6%，与7% KCl基本一致，土块浸泡在2% LDP溶液96 h形貌完整。整体而言，LDP纳米材料在增黏提切、纳米孔隙封堵和页岩抑制方面有良好的效果，在页岩气高性能水基钻井液中有一定的应用前景。

来源：2018年第1期

《钻井液与完井液》期刊编辑部

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