PMMA纳米胶乳在钻井液中性能评价.pdfVIP

学兔兔 第27卷 第1期 钻 井 液 与 完 井 液 V_Ol_27 No．1 2010年 1月 DRILLING FLUID＆ COMPLET10N FLUID Jan．2010 文章编号：1001-5620(2010)01—0008—03 PMMA纳米胶乳在钻井液中的性能评价 白小东 ，蒲晓林 (1．西南石油大学材料科学与工程学院，成都；2．西南石油大学石油工程学院，成都) 摘要 在油气勘探钻井过程中，如在钻井液中添加纳米胶乳，利用纳米粒子的 “球轴承”作用，可以降低摩 阻，防止卡钻；同时利用纳米胶粒在一定温度下的可变形特性，可以更好地封堵地层微孔隙，形成致密泥饼，降 低钻井液滤失量。利用种子乳液聚合法合成了一种钻井液用纳米胶乳(PMMA)，其平均粒径为73 nm。透射电镜 分析结果表明，PMMA纳米乳胶颗粒大致呈球状，分散均匀。性能评价结果表明，1％PMMA纳米胶乳溶液的页 岩回收率为68％，且与KC1复配使用后效果更好；在4％膨润土浆中加入1％PMMA后，黏度略有降低，滤失量 降低了约40％，润滑系数降低了80％左右，泥饼黏附系数降低了约40％；加有2％PMMA的聚磺钻井液的砂床 封堵滤失量和膜结构密封度滤失量分别为10 mL和2 mE，在180。C下仍具有良好的沉降稳定性。以上结果表明， PMMA纳米胶乳具有一定的降黏、降滤失性能，较强的封堵能力，良好的抑制性、润滑性能和高温稳定性能。 关键词 纳米胶乳；钻井液添加剂；钻井液性能 中图分类号：TE254．3 文献标识码：A 纳米胶乳一般指粒子尺寸在几纳米到1 pm范 置于涂有PVA膜的铜网上，用磷钨酸染色，室温 围内、由合成聚合物或天然高分子构成的亚微米 干燥，利用透射电子显微镜观察胶粒形态，见图1。 级的胶体体系，或点阵、微点阵体系[1-2]o纳米胶 从显微镜下可以观察到，PMMA乳胶粒大致呈球形 乳不仅具有较强的井壁稳定能力，而且还具有较 颗粒状，粒径差别不大，分散均匀，基本未出现成 好的润滑和油层保护性能[31o John T．Pursley和 团黏结现象，其中的块状薄层为胶乳中未分离的乳 Glenn Penny等人发明了一种纳米胶乳，其用量为 化剂所形成的细小泡沫。 0．1％～0．5％，在保护储层和提高采收率方面有较好 的效果[4-5]0中国石油勘探开发研究院利用有机阳离 子盐作为插层剂对钠型膨润土进行直接插层改性， 制得了纳米膨润土，其在降滤失、增黏等方面性能 优异，且其在钻井液中具有良好的配伍性能 ]。由 此可见，钻井液处理剂的纳米化已成为提高石油和 天然气勘探开发效益的必然趋势。利用种子乳液聚 合法合成了一种钻井液用纳米胶乳(PMMA)，激光 粒度仪的检测结果表明，该纳米胶乳粒子的平均粒 径为73 nm。对其在钻井液中的性能进行了评价。 图1 PMMA纳米胶乳在显微镜下的胶粒形态 1 PMMA纳米胶乳的表征 1．2 粒度分布 用Mastersizer 2000型激光粒度仪对合成出的 1．1 乳胶粒形态 纳米胶乳进行表征，测定PMMA纳米胶粒的粒径 将PMMA纳米胶乳(自制)稀释至一定浓度， 分布范围，结果见图2。通过统计计算，胶粒平均 基金项目：受国家自然科学基金 “基于钻井液一井壁界面的膜形成技术与膜传递过程研究”资助。 第一作者简介：白小东，讲师，博士，主要从事钻井完井液和高分子材料方面的教学和研究工作。