4纳米材料在石油天然气田开发中的应用进展.pdf

维普资讯 第25卷第2期 油 田 化 学 V01．25 No．2 2008年 6月25日 Oilfield Chemistry 25June，2008 文章编号：1000—4092(2008)02—0189—04 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(dE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 共聚物一 Si02纳米复合材料，PAM反相乳液，蒙脱石与AM、AA共聚交联纳米复合材料PLS。② 注水井增注用纳米材料： 主要为纳米聚硅，即 射线激活化学改性Si 。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：纳米相坡乳荆，纳米聚合铝硅絮凝卉j，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 l8。 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：TE25424：TE39：1圈 69 文献标识码 ：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问浸泡产生的岩 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纳米材料一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 人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 ／N滑油复合钻井液中，纳米颗粒的超强 收稿 日期：2007—10—08；修改日期：2007．12—18。 基金项 目：中国石油集团应用基础重点项 目成“膜技术保护