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1、(10)申请公布号 CN 103013469 A (43)申请公布日 2013.04.03 CN 103013469 A *CN103013469A* (21)申请号 201210523849.8 (22)申请日 2012.12.07 C09K 8/16(2006.01) (71)申请人 中国地质大学 （武汉） 地址 430074 湖北省武汉市洪山区鲁磨路 388 号 (72)发明人 蔡记华 袁野 王济君 谷穗 (74)专利代理机构 湖北武汉永嘉专利代理有限 公司 42102 代理人 邬丽明 唐万荣 (54) 发明名称 使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井 液性能的方法 (57) 摘要 本发。
2、明提供一种使用纳米二氧化硅改善不同 温度下水基钻井液性能的方法， 在基浆中加入纳 米二氧化硅分散液， 所述纳米二氧化硅分散液中 的纳米二氧化硅颗粒的质量占所述基浆和所述纳 米二氧化硅分散液质量总和的 5% 10%。由于纳 米二氧化硅材料的纳米级粒径关系， 可以进入泥 页岩地层的微小孔隙和裂缝之中， 从而提高水基 钻井液的封堵效果， 减缓钻井液向地层的渗透及 地层吸水后膨胀、 掉块的趋势， 提高井壁稳定性 ； 纳米二氧化硅可以通过增加体系的负电荷水平来 增强淡水基浆和膨润土基浆的稳定性 ； 纳米二氧 化硅能使基浆形成更加薄而致密的泥饼， 降滤失 效果明显。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1。
3、 页 说明书 9 页 附图 10 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 9 页 附图 10 页 1/1 页 2 1. 使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井液性能的方法， 其特征在于， 在基浆中 加入纳米二氧化硅分散液， 所述纳米二氧化硅分散液中的纳米二氧化硅颗粒的质量占所述 基浆和所述纳米二氧化硅分散液质量总和的 5% 10%。 2. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述纳米二氧化硅分散液是将纳米二氧化 硅颗粒分散于水得到的透明或乳白色的液体， 其密度为 1.20 1.21 克 / 立方厘米、 pH 值 9 11， 纳米二氧化。
4、硅的平均粒径为 10 20 纳米、 纳米二氧化硅质量浓度为 30%。 3. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述温度为室温 160。 4. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述基浆为淡水基浆或膨润土基浆。 5. 如权利要求 4 所述的方法， 其特征在于， 所述淡水基浆由水、 钠膨润土、 钙膨润土、 木 质素磺酸钠、 及褐煤树脂组成。 6. 如权利要求 5 所述的方法， 其特征在于， 以每 100 毫升水为基准， 钠膨润土为 6.43 克、 钙膨润土为 2.86 克、 木质素磺酸钠为 0.86 克、 褐煤树脂为 0.86 克。 7. 如权利要求 4 所述的方法， 其特征在。
5、于， 所述膨润土基浆由水和钠膨润土组成。 8. 如权利要求 7 所述的方法， 其特征在于， 以每 100 毫升水为基准， 钠膨润土为 8.57 克。 9. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 还包括根据基浆动切力变化情况在基浆中 加入聚合物型降粘剂的步骤。 10. 如权利要求 9 所述的方法， 其特征在于， 所述降粘剂为两性离子聚合物 XY-27 或 XY-28。 权 利 要 求 书 CN 103013469 A 2 1/9 页 3 使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井液性能的方法 技术领域 0001 本发明属于油气钻井领域， 尤其涉及一种使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基 钻井液性。
6、能的方法。 背景技术 0002 油气钻井过程中泥页岩地层井壁失稳的主要原因是泥页岩吸水后发生膨胀和掉 块。每年， 井壁失稳给世界石油工业造成的损失保守估计为 5 亿美元。 0003 但钻井液中的流体侵入泥页岩后， 钻井液所形成的液柱压力便传递到泥页岩的孔 隙中， 这会削弱钻井液对井壁的支撑作用， 引起泥页岩破坏和井壁失稳。 通常认为活度平衡 的油基钻井液可以解决泥页岩井壁失稳问题， 这是因为油和泥页岩之间没有相互作用， 自 然就不会引起井壁失稳。 但是， 如果水基钻井液中的流体侵入泥页岩的程度可以被最小化， 那么它相比油基钻井液将会是更好的选择， 因为它对环境破坏相对小， 成本更低。 0004。
7、 但是， 泥页岩纳米级的孔隙却使得传统的钻井液降滤失剂无法在其表面架桥并形 成泥饼。据研究发现 ： 加拿大博福特 - 麦肯齐盆地页岩气储层纳米级孔隙孔径范围为 7 45nm、 斯科舍盆地页岩气储层纳米级孔隙孔径范围为 8 17nm、 美国阿帕拉契亚盆地页岩 气储层纳米级孔隙孔径范围为 7 24nm， 阿拉达科盆地页岩气储层纳米级孔隙孔径范围为 20 160nm、 沃斯堡盆地页岩气储层纳米级孔隙孔径范围为 5 100nm， 统计发现 ： 北美地 区页岩气储层纳米级孔隙孔径主体为 8 100nm ； 而中国页岩气储层纳米级孔隙孔径范围 为 5 300nm， 主体为 80 200nm。 0005 因。
8、此， 如何寻找合适的架桥材料成为本领域亟待解决的难题。 同时， 该材料在降低 泥页岩渗透率并有效减缓水侵入泥页岩的同时， 也必须同时满足下面的条件 ： 即与基浆配 伍性好， 且能改善基浆在不同温度条件下的性能参数如塑性粘度、 动切力和滤失量等。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井液性能的方 法， 纳米二氧化硅材料在降低泥页岩渗透率并有效减缓水侵入泥页岩的同时， 能改善在不 同温度条件下的水基钻井液的性能参数 （如塑性粘度、 动切力、 滤失量） 。 0007 本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为 ： 使用纳米二氧化硅改善不同温度下水基钻井液性能的。
9、方法， 其特征在于， 在基浆中加 入纳米二氧化硅分散液， 所述纳米二氧化硅分散液中的纳米二氧化硅颗粒的质量占所述基 浆和所述纳米二氧化硅分散液质量总和的 5% 10%。 0008 上述方案中， 所述纳米二氧化硅分散液是将纳米二氧化硅颗粒分散于水得到的透 明或乳白色的分散液， 其密度为 1.20 1.21 克 / 立方厘米、 pH 值 9 11， 纳米二氧化硅的 平均粒径为 10 20 纳米、 纳米二氧化硅质量浓度为 30%。 0009 上述方案中， 所述温度为室温 160。 0010 上述方案中， 所述基浆为淡水基浆或膨润土基浆。 说 明 书 CN 103013469 A 3 2/9 页 4 。
10、0011 上述方案中， 所述淡水基浆由水、 钠膨润土 （后面简称钠土） 、 钙膨润土 （后面简称 钙土） 、 木质素磺酸钠 （后面简称木钠） 、 及褐煤树脂 （SPNH） 组成。 0012 上述方案中， 以每 100 毫升水为基准， 钠膨润土为 6.43 克、 钙膨润土为 2.86 克、 木 质素磺酸钠为 0.86 克、 褐煤树脂为 0.86 克。 0013 上述方案中， 所述膨润土基浆由水和钠膨润土组成。 0014 上述方案中， 以每 100 毫升水为基准， 钠膨润土为 8.57 克。 0015 上述方案中， 还包括根据基浆动切力变化情况在基浆中加入聚合物型降粘剂的步 骤。 0016 上述方。
11、案中， 所述降粘剂为两性离子聚合物 XY-27 或 XY-28。 0017 本发明的有益效果是 ： 1. 纳米二氧化硅材料因为其纳米级粒径关系， 可以进入泥页岩地层的微小孔隙和裂 缝之中， 从而提高水基钻井液的封堵效果， 减缓钻井液向地层的渗透及地层吸水后膨胀、 掉 块的趋势， 提高井壁稳定性 ； 2. 纳米二氧化硅可以通过增加体系的负电荷水平来增强淡水基浆和膨润土基浆的稳 定性 ； 3. 纳米二氧化硅可能会对基浆的动切力会有一定程度的增加 ； 如加入适量聚合物型 降粘剂如 XY-27， 可适当深井钻进的要求 ； 4. 纳米二氧化硅能使基浆形成更加薄而致密的泥饼， 降滤失效果明显。 从滤失量角。
12、度 来看， 加入纳米二氧化硅后的基浆的抗温能力从 100 120左右提高到 160， 故纳米 二氧化硅可作为一种抗高温降滤失剂来使用。 附图说明 0018 图 1 给出了纳米二氧化硅分散液 NP-A 中纳米二氧化硅的 TEM 图像。 0019 图 2 给出了纳米二氧化硅 NP-A 对淡水基浆电位的影响规律。 0020 图 3 给出了 5% 纳米二氧化硅 NP-A 对淡水基浆塑性粘度的影响规律。 0021 图 4 给出了 5% 纳米二氧化硅 NP-A 对淡水基浆动切力的影响规律。 0022 图 5 给出了 5% 纳米二氧化硅 NP-A 对淡水基浆滤失量的影响规律。 0023 图 6 给出了纳米二。
13、氧化硅分散液 NP-B 中 NP-B 的纳米二氧化硅 TEM 图像。 0024 图 7 给出了纳米二氧化硅 NP-B 对淡水基浆电位的影响规律。 0025 图 8 给出了 5% 纳米二氧化硅 NP-B 对淡水基浆塑性粘度的影响规律。 0026 图 9 给出了 5% 纳米二氧化硅 NP-B 对淡水基浆动切力的影响规律。 0027 图 10 给出了 5% 纳米二氧化硅 NP-B 对淡水基浆滤失量的影响规律。 0028 图 11 给出了纳米二氧化硅 NP-A 对膨润土基浆电位的影响规律。 0029 图 12 给出了 5% 纳米二氧化硅 NP-A 对膨润土基浆塑性粘度的影响规律。 0030 图 13 。
14、给出了 5% 纳米二氧化硅 NP-A 对膨润土基浆动切力的影响规律。 0031 图 14 给出了 5% 纳米二氧化硅 NP-A 对膨润土基浆滤失量的影响规律。 0032 图 15 给出了纳米二氧化硅 NP-B 对膨润土基浆电位的影响规律。 0033 图 16 给出了 5% 纳米二氧化硅 NP-B 对膨润土基浆塑性粘度的影响规律。 0034 图 17 给出了 5% 纳米二氧化硅 NP-B 对膨润土基浆动切力的影响规律。 说 明 书 CN 103013469 A 4 3/9 页 5 0035 图 18 给出了 5% 纳米二氧化硅 NP-B 对膨润土基浆滤失量的影响规律。 0036 图 19 给出了。
15、 10% 纳米二氧化硅 NP-A 对淡水基浆塑性粘度的影响规律。 0037 图 20 给出了 10% 纳米二氧化硅 NP-A 对淡水基浆动切力影响规律。 0038 图 21 给出了 10% 纳米二氧化硅 NP-A 对淡水基浆滤失量的影响规律。 0039 图 22 给出了 10% 纳米二氧化硅 NP-B 对淡水基浆塑性粘度的影响规律。 0040 图 23 给出了 10% 纳米二氧化硅 NP-B 对淡水基浆动切力影响规律。 0041 图 24 给出了 10% 纳米二氧化硅 NP-B 对淡水基浆滤失量的影响规律。 0042 图 25 给出了 10% 纳米二氧化硅 NP-A 对膨润土基浆塑性粘度的影响。
16、规律。 0043 图 26 给出了 10% 纳米二氧化硅 NP-A 对膨润土基浆动切力影响规律。 0044 图 27 给出了 10% 纳米二氧化硅 NP-A 对膨润土基浆滤失量的影响规律。 0045 图 28 给出了室温下含 10纳米二氧化硅 NP-A 的膨润土基浆泥饼的 SEM 图像。 0046 图 29 给出了 10% 纳米二氧化硅 NP-B 对膨润土基浆塑性粘度的影响规律。 0047 图 30 给出了 10% 纳米二氧化硅 NP-B 对膨润土基浆动切力影响规律。 0048 图 31 给出了 10% 纳米二氧化硅 NP-B 对膨润土基浆滤失量的影响规律。 0049 图 32 给出了室温下含。
17、 10纳米二氧化硅 NP-B 的膨润土基浆泥饼的 SEM 图像。 具体实施方式 0050 以下结合附图、 附表和实施例进一步对本发明进行说明， 但本发明的内容不仅仅 局限于下面的实施例。 0051 实施例 1 ： 本实施例提供一种使用纳米二氧化硅改善水基钻井液性能的方法， 纳米二氧化硅以分 散液的形式加入基浆之中， 纳米二氧化硅颗粒的质量占所述基浆和所述纳米二氧化硅分散 液质量总和的 5%。 0052 本实施例所选用的基浆为淡水基浆 （fresh water mud， 简称为 FWM） ， 其配方及基 本性能参数如表 1 所示。 0053 表 1 淡水基浆 （FWM） 配方及基本性能 本实施例。
18、所选用的纳米二氧化硅分散液 NP-A（简称为 NP-A） 的基本性能参数如表 2 所 示。 0054 表 2 纳米二氧化硅分散液 NP-A 的基本性能参数 代号外观密度 /gcm-3平均粒径 /nm质量浓度 /%pH NP-A透明液体1.2110 20309-11 采用 CM12/STEM 透射电子显微镜观察纳米二氧化硅分散液 NP-A 中纳米二氧化硅颗粒 的形态， 其结果如图 1 所示。 0055 下面对加入纳米二氧化硅分散液 NP-A 后的基浆的主要性能参数进行评价 ： 1） Zeta 电位 采用 Malvern ZEN 3690 纳米粒度及 Zeta 电位测试仪测试， 淡水基浆和添加 N。
19、P-A 的淡 说 明 书 CN 103013469 A 5 4/9 页 6 水基浆的电位测试结果如图 2 所示。 0056 2） 平均粒径 采用Rise-2006激光粒度仪测试加入纳米二氧化硅分散液NP-A后的基浆平均粒径， 以 未加入纳米二氧化硅分散液的淡水基浆作为对比例， 结果如表 3 所示。可以看出， 质量浓度 为 5% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 可以降低淡水基浆的平均粒径。 0057 表 3 纳米二氧化硅 NP-A 对淡水基浆平均粒径的影响 配方平均粒径 /m 淡水基浆130.812 淡水基浆 5%NP-A128.522 3） 塑性粘度 采用 ZNN-D6 六速旋转粘度计和 。
20、OFITE 滚子加热炉测试加入纳米二氧化硅分散液 NP-A 后淡水基浆在室温 160范围内的塑性粘度， 结果如图 3 所示。 0058 需要说明的是， 由于纳米二氧化硅分散液中含有约 70% 的水， 所以分别在基浆中 加入与纳米二氧化硅分散液中所含水等量的水作为对比例， 以研究纳米二氧化硅材料对基 浆性能的影响。 “FWM 水 (NP-A)” 和 “FWM 水 (NP-B)” 分别表示在淡水基浆中加入与纳 米二氧化硅分散液 NP-A 和 NP-B 中的等量的水， 在膨润土基浆中亦同。 0059 4） 动切力 采用 ZNS-5A 中压滤失仪和 OFITE 滚子加热炉测试加入纳米二氧化硅分散液 N。
21、P-A 后淡 水基浆在室温 160范围内的动切力， 结果如图 4 所示。 0060 5） 滤失量 采用 ZNS-5A 中压滤失仪和 OFITE 滚子加热炉测试加入纳米二氧化硅分散液 NP-A 后的 淡水基浆在室温至 160范围内的滤失量， 结果如图 5 所示。 0061 实施例 2 ： 本实施例同实施例 1 大致相同， 纳米二氧化硅以分散液的形式加入基浆之中， 不同之处在于 ： 本实施例选用的纳米二氧化硅分散液 NP-B（简称为 NP-B） 与实施例 1 不同， 其基本性能参数如表 4 所示。 0062 表 4 纳米二氧化硅分散液 NP-B 的基本性能参数 代号外观密度 /gcm-3平均粒径 。
22、/nm质量浓度 /%pH NP-B乳白色液体1.2010 20309 采用 CM12/STEM 透射电子显微镜观察纳米二氧化硅分散液 NP-B 中纳米二氧化硅颗粒 的形态， 结果如图 6 所示。 0063 利用同实施例 1 相同的方法对加入纳米二氧化硅 NP-B 后的淡水基浆进行主要性 能参数 （Zeta 电位、 平均粒径、 基浆塑性粘度、 动切力和滤失量） 的测试， 测试结果分别如图 7、 表 5、 图 8 图 10 所示。由表 5 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 可以降低基浆的平均粒径。 0064 表 5 纳米二氧化硅 NP-B 对淡水基浆平均粒径的影响 。
23、配方平均粒径 /m 淡水基浆130.812 淡水基浆 5%NP-B128.585 实施例 3 ： 说 明 书 CN 103013469 A 6 5/9 页 7 本实施例同实施例 1 大致相同， 不同之处在于 ： 本实施例选用的基浆为膨润土基浆 （bentonite mud， 简称为 BM） ， 其配方及基本性能参数如表 6 所示。 0065 表 6 膨润土基浆 （BM） 配方及基本性能参数 水 /g 钠膨润土 /g密度 /gcm-3塑性粘度 /mPas动切力 /Pa滤失量 /mlpH 350301.0491515.59 利用同实施例 1 相同的方法对加入纳米二氧化硅 NP-A 后的膨润土基浆进。
24、行主要性能 参数 （Zeta 电位、 平均粒径、 基浆塑性粘度、 动切力和滤失量） 的测试， 测试结果如图 11、 表 7、 图 12 图 14 所示。由表 7 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 可以 降低膨润土基浆的平均粒径。 0066 表 7 纳米二氧化硅 NP-A 对膨润土基浆平均粒径的影响 配方平均粒径 /m 膨润土基浆1.714 膨润土基浆 5%NP-A1.693 实施例 4 ： 本实施例同实施例 3 大致相同， 纳米二氧化硅以分散液的形式加入基浆之中， 不同之 处在于 ： 本实施例选用的纳米二氧化硅分散液 NP-B（简称为 NP-B） 与实施例 3 。
25、不同。 0067 利用同实施例 1 相同的方法对加入纳米二氧化硅 NP-B 后的基浆进行主要性能参 数 （Zeta 电位、 平均粒径、 基浆塑性粘度、 动切力和滤失量） 的测试， 测试结果如图 15、 表 8、 图 16 图 18 所示。由表 8 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 可以降 低膨润土基浆的平均粒径。 0068 表 8 纳米二氧化硅 NP-B 对膨润土基浆平均粒径的影响 配方平均粒径 /m 膨润土基浆1.714 膨润土基浆 5%NP-B1.683 实施例 5 ： 本实施例同实施例 1 大致相同， 纳米二氧化硅以分散液的形式加入基浆之中， 不同之 处在。
26、于 ： 纳米二氧化硅 NP-A 颗粒的质量占所述淡水基浆 （FWM） 和所述纳米二氧化硅分散液 质量总和的 10%。 0069 利用同实施例 1 相同的方法对加入纳米二氧化硅 NP-A 后的淡水基浆进行主要性 能参数 （基浆塑性粘度、 动切力和滤失量） 的测试， 测试结果如图 19 图 21 所示。 0070 实施例 6 ： 本实施例同实施例 2 大致相同， 纳米二氧化硅以分散液的形式加入基浆之中， 不同之 处在于 ： 纳米二氧化硅 NP-B 颗粒的质量占所述淡水基浆 （FWM） 和所述纳米二氧化硅分散液 质量总和的 10%。 0071 利用同实施例 1 相同的方法对加入纳米二氧化硅 （NP-。
27、B） 后的淡水基浆进行主要 性能参数 （塑性粘度、 动切力和滤失量） 的测试， 测试结果如图 22 图 24 所示。 0072 实施例 7 ： 本实施例同实施例 3 大致相同， 纳米二氧化硅以分散液的形式加入基浆之中， 不同之 处在于 ： 纳米二氧化硅颗粒 NP-A 的质量占所述膨润土基浆 （BM） 和所述纳米二氧化硅分散 液质量总和的 10%。 0073 利用同实施例 1 相同的方法对加入纳米二氧化硅 NP-A 后的膨润土基浆进行主要 说 明 书 CN 103013469 A 7 6/9 页 8 性能参数 （塑性粘度、 动切力和滤失量） 的测试， 测试结果如图 25 图 27 所示。 007。
28、4 图28给出了含10纳米二氧化硅NP-A的膨润土钻井液所形成泥饼的扫描电镜显 微镜 （SEM） 图像。可以看到， 粒径在 20nm 左右的粒子均匀而致密地沉积在泥饼表面。 0075 实施例 8 ： 本实施例同实施例 4 大致相同， 纳米二氧化硅以分散液的形式加入基浆之中， 不同之 处在于 ： 纳米二氧化硅颗粒 NP-B 的质量占所述膨润土基浆 （BM） 和所述纳米二氧化硅分散 液质量总和的 10%。 0076 利用同实施例 1 相同的方法对加入纳米二氧化硅 NP-B 后的膨润土基浆进行主要 性能参数 （塑性粘度、 动切力和滤失量） 的测试， 测试结果如图 29 图 31 所示。 0077 图。
29、 32 给出了含 10纳米二氧化硅的膨润土钻井液所形成泥饼的扫描电镜显微镜 （SEM） 图像。 0078 由图 1 可以看出， 分散液中纳米二氧化硅 NP-A 的平均粒径在 10 20nm 之间。 0079 由图 2 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 淡水基浆的 Zeta 电位从-39.39mV增至-46.76mV。 这说明纳米二氧化硅NP-B可以通过增加负电荷水平来增 强淡水基浆的稳定性 （电势绝对值越大， 基浆就越稳定， 下同） 。 0080 由图 3 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 特别是在温度超过 80后， 会增加不同温。
30、度条件下淡水基浆的塑性粘度。如在 140条件下， 基浆塑性粘度增 幅为 69.2% ； 在 160条件下， 基浆塑性粘度增幅为 95.0%。 0081 由图 4 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 特别是在温度超 过 100后， 会大幅增加淡水基浆的动切力。如在 140条件下， 淡水基浆动切力增幅为 642.9。此时， 可考虑加入聚合物型的降粘剂 （如 XY-27） ， 将动切力控制在合适的范围。 0082 由图 5 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 可以显著减低不同 温度条件下淡水基浆的滤失量。如在室温条件下， 淡水基浆的滤失量降。
31、低幅度为 41.4% ； 在 140下， 淡水基浆的滤失量降低幅度为22.7； 在160下， 淡水基浆的滤失量降低幅度为 41.4%。 0083 由图 6 可以看出， 分散液中纳米二氧化硅 NP-B 的平均粒径在 10 20nm 之间。 0084 由图 7 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 淡水基浆的 Zeta 电位从-39.39mV增至-47.32mV。 这说明纳米二氧化硅NP-B可以通过增加负电荷水平来增 强淡水基浆的稳定性。 0085 由图 8 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 特别是在温度超过 80后， 会增加不同温度条件。
32、下淡水基浆的塑性粘度。如在 140条件下， 基浆塑性粘度增 幅为 75% ； 在 160条件下， 基浆塑性粘度增幅为 81.8%。 0086 由图 9 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 特别是在温度超 过 100后， 会大幅增加淡水基浆的动切力。如在 140条件下， 淡水基浆动切力增幅为 500.0。此时， 可考虑加入聚合物型的降粘剂 （如 XY-27） ， 将动切力控制在合适的范围。 0087 由图 10 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 可以显著减低不 同温度条件下淡水基浆的滤失量。如在室温条件下， 淡水基浆的滤失量降低幅度为。
33、 48.4% ； 在 140下， 淡水基浆的滤失量降低幅度为 20.0 ； 在 160下， 淡水基浆的滤失量降低幅 度为 40.0%。 说 明 书 CN 103013469 A 8 7/9 页 9 0088 由图 11 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 膨润土基浆的 Zeta 电位从 -34.24mV 增至 -46.53mV。这说明纳米二氧化硅 NP-A 可以通过增加负电荷水 平来增强膨润土基浆的稳定性。 0089 由图 12 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 对膨润土基浆塑 性粘度影响相对较小。 0090 由图 13 可以看出，。
34、 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 对膨润土基浆动 切力影响相对较小。 0091 由图 14 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 可以显著减低不 同温度条件下膨润土基浆的滤失量， 特别是温度超过 120后， 其降滤失的效果更加明显。 如在室温条件下， 膨润土基浆的滤失量降低幅度为 37.8% ； 在 140下， 膨润土基浆的滤失 量降低幅度为 54.3 ； 在 160下， 膨润土基浆的滤失量降低幅度为 61.5%。 0092 由图 15 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 膨润土基浆的 Zeta 电位从 -34.2。
35、4mV 增至 -48.50mV。这说明纳米二氧化硅 NP-A 可以通过增加负电荷水 平来增强膨润土基浆的稳定性。 0093 由图 16 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 对膨润土基浆塑 性粘度影响相对较小。 0094 由图 17 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 对膨润土基浆动 切力影响相对较小。 0095 由图 18 可以看出， 质量浓度为 5% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 可以显著减低不 同温度条件下膨润土基浆的滤失量， 特别是温度超过 120后， 其降滤失的效果更加明显。 如在室温条件下， 膨润土基浆的滤失量降低幅度。
36、为 32.4% ； 在 140下， 膨润土基浆的滤失 量降低幅度为 54.6 ； 在 160下， 膨润土基浆的滤失量降低幅度为 54.6%。 0096 由图 19 可以看出， 质量浓度为 10% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 会增加不同温度 条件下淡水基浆的塑性粘度。如在 140条件下， 基浆塑性粘度增幅为 157.14% ； 在 160 条件下， 基浆塑性粘度增幅为 85.71%。 0097 由图 20 可以看出， 质量浓度为 10% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 特别是在温度 超过 100后， 会大幅增加淡水基浆的动切力。如在 140条件下， 淡水基浆动切力增幅为 328.6。。
37、此时， 可考虑加入聚合物型的降粘剂 （如 XY-27） ， 将动切力控制在合适的范围。 0098 由图 21 可以看出， 质量浓度为 10% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 可以显著减低不 同温度条件下淡水基浆的滤失量。如在室温条件下， 淡水基浆的滤失量降低幅度为 56.3% ； 在 80下， 淡水基浆的滤失量降低幅度为 66.7% ； 在 160下， 淡水基浆的滤失量降低幅度 为 40.3%。 0099 由图 22 可以看出， 质量浓度为 10% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 会增加不同温度 条件下淡水基浆的塑性粘度。如在 140条件下， 基浆塑性粘度增幅为 47.4% ； 在 1。
38、60条 件下， 基浆塑性粘度增幅为 100.0%。 0100 由图 23 可以看出， 质量浓度为 10% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 特别是在温度 超过 100后， 会大幅增加淡水基浆的动切力。如在 140条件下， 淡水基浆动切力增幅为 1166.7。此时， 可考虑加入聚合物型的降粘剂 （如 XY-27） ， 将动切力控制在合适的范围。 0101 由图 24 可以看出， 质量浓度为 10% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 可以显著减低 说 明 书 CN 103013469 A 9 8/9 页 10 不同温度条件下淡水基浆的滤失量。比如在室温条件下， 淡水基浆的滤失量降低幅度为 48。
39、.4% ； 在 160下， 淡水基浆滤失量降低幅度为 41.1%。 0102 由图 25 可以看出， 质量浓度为 10% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 总体上对膨润土 基浆的塑性粘度影响不是很大。 0103 由图 26 可以看出， 质量浓度为 10% 的纳米二氧化硅 NP-A 的加入， 总体上能增加膨 润土基浆的动切力。如在 80下， 膨润土基浆动切力增幅为 22.2； 在 160下， 膨润土基 浆动切力增幅为 320.0。此时， 可考虑加入聚合物型的降粘剂 （如 XY-27） ， 将动切力控制 在合适的范围。 0104 由图 27 可以看出， 质量浓度为 10% 的纳米二氧化硅 NP-。
40、A 的加入， 可以显著减低不 同温度条件下膨润土基浆的滤失量。特别是温度超过 100后， 其降滤失效果的更加明显。 比如在室温条件下， 膨润土基浆滤失量降低幅度为 50.0% ； 在 140下， 膨润土基浆滤失量 降低幅度为 78.7 ； 在 160下， 膨润土基浆滤失量降低幅度为 56.3%。 0105 由图 28 可以看出， 粒径在 20nm 左右的纳米二氧化硅 NP-A 粒子均匀而致密地沉积 在泥饼表面。 0106 由图 29 可以看出， 质量浓度为 10% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 对膨润土基浆塑 性粘度的影响不大。 0107 由图 30 可以看出， 质量浓度为 10% 的纳。
41、米二氧化硅 NP-B 的加入， 为不同温度条 件下膨润土基浆动切力有较大幅度的增加。如在 80条件下， 膨润土基浆动切力增幅为 137.5 ； 在 160条件下， 膨润土基浆动切力增幅为 284.6。此时， 可考虑加入聚合物型 的降粘剂 （如 XY-27） ， 将动切力控制在合适的范围。 0108 由图 31 可以看出， 质量浓度为 10% 的纳米二氧化硅 NP-B 的加入， 可以显著减低不 同温度条件下膨润土基浆的滤失量。特别是温度超过 100后， 其降滤失效果的更加明显。 比如在室温条件下， 膨润土基浆滤失量降低幅度为 52.4% ； 在 140下条件下， 膨润土基浆 滤失量降低幅度为 7。
42、6.7 ； 在 160下， 膨润土基浆滤失量降低幅度为 62.7%。 0109 由图 32 可以看出， 粒径在 20nm 左右的纳米二氧化硅 NP-B 粒子均匀而致密地沉积 在泥饼表面。 0110 综上可以看出， 5% 的纳米二氧化硅可以通过增加体系的负电荷水平来增强淡 水基浆和膨润土基浆的稳定性 ； 当 5% 的纳米二氧化硅加入基浆， 基浆颗粒平均粒径均有 所减小 ； 当温度超过 80时， 5% 的纳米二氧化硅能显著增加淡水基浆的塑性粘度和动切 力， 可考虑在其中加入一定量聚合物型降粘剂如 XY-27， 以适应深井钻进的要求 ； 而 5% 的 纳米二氧化硅对膨润土基浆性能的影响不大 ； 5%。
43、 的纳米二氧化硅对淡水基浆的降滤失 效果非常明显。从这个角度来看， 纳米二氧化硅可使基浆的抗温能力从 120左右提高到 160。 因此， 它在有效降低泥页岩渗透率、 减少水侵蚀的同时， 还可作为一种抗高温降滤失 剂使用。 0111 综上可以看出 ： 当温度超过 100时， 10% 的纳米二氧化硅能显著增加淡水基浆 的塑性粘度和动切力 ； 而 10% 的纳米二氧化硅对膨润土基浆塑性粘度的影响不大， 但对其 动切力增加较大。 可考虑在其中加入一定量聚合物型降粘剂如XY-27， 以适应深井钻进的要 求 ； 10%的纳米二氧化硅对淡水基浆的降滤失效果非常明显。 从这个角度来看， 纳米二氧 化硅可使基浆。
44、的抗温能力从 100左右提高到 160。因此， 它在有效降低泥页岩渗透率、 说 明 书 CN 103013469 A 10 9/9 页 11 减少水侵蚀的同时， 还可作为一种抗高温降滤失剂使用。 0112 显然， 上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例， 而并非对实施方式的限制。 对 于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变 动仍处于本发明创造的保护范围之内。 说 明 书 CN 103013469 A 11 1/10 页 12 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN。
45、 103013469 A 12 2/10 页 13 图 4 图 5 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103013469 A 13 3/10 页 14 图 8 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 103013469 A 14 4/10 页 15 图 11 图 12 图 13 说 明 书 附 图 CN 103013469 A 15 5/10 页 16 图 14 图 15 图 16 说 明 书 附 图 CN 103013469 A 16 6/10 页 17 图 17 图 18 图 19 说 明 书 附 图 CN 103013469 A 17 7/10 页 18 图 20 图 21 图 22 说 明 书 附 图 CN 103013469 A 18 8/10 页 19 图 23 图 24 图 25 说 明 书 附 图 CN 103013469 A 19 9/10 页 20 图 26 图 27 图 28 图 29 说 明 书 附 图 CN 103013469 A 20 10/10 页 21 图 30 图 31 图 32 说 明 书 附 图 CN 103013469 A 21 。