纳米乳液：一类新的化学添加剂载体

纳米乳液是一类粒径不大于500 nm的乳液.由于粒径很小,油水两相密度差造成的乳液分层现象消失.纳米乳液一经出现便立即得到了广泛应用,现主要应用于药物靶向输送、化妆品、食品等领域.据报道,大多数制备乳液的方法都是采用强力机械搅拌来实现(如提供高机械能量以克服表面积增大所增加的附加能),包括一些能源企业研制纳米乳液所采用的方法.基于相反转方法制备的纳米乳液已经广为人知,但缺乏统一的制备方法限制了纳米乳液在特殊的、高附加值产业上的应用.本文报道了一种制备粒径在30～80 nm之间的单分散纳米乳液的常规方法__过渡相反转方法,研究发现这种乳液在作为油田化学添加剂的载体方面已经有广泛的应用.纳米乳液具有长期的储存稳定性,加入一种或多种油田化学添加剂会使其带上电荷.而且,人们已经对控制纳米乳液形成、性质和稳定性的因素进行了深入研究.含有油田化学添加剂的纳米乳液可能在井下作业(防垢、酸化等方面)、流体安全(多种添加剂可能产生堵塞流)和清除沉淀物/洗井等方面有所应用.纳米乳液的长期稳定性和稀释浓乳液来制备纳米乳液的方法使得这种添加剂符合油田现场存放要求.     

乳液和乳化技术及其在钻井液完井液中的应用

本文对乳液和乳液稳定性特征进行了探讨，综述了乳液的分类和应用，并对乳液及乳化技术在钻井和完井液中的应用进行了总结，将其分为4类：油基钻井液体系、合成基钻井液乳液体系、外加乳液处理剂以及钻井液循环中形成的乳液。研究发现，石蜡纳米乳液对基浆的流变学性能影响不大，具有良好的粘土分散抑制性和较强的页岩分散抑制性，同时还具有突出的润滑性能和良好的油层保护性能。现场应用效果表明，这种乳液体系能够增强钻井液的润滑性能，起下钻正常，技术套管下入顺利，在水平井施工中钻具扭矩小，井壁稳定，动塑比高，无卡钻现象出现。从室内实验和现场应用看出，石蜡纳米乳液是一种性能突出的多功能处理剂，可能成为钻井液处理剂未来发展的一个方向。     

钻井液用纳米乳液RL-2的研究与应用

纳米乳液RL-2是通过物理和化学方法制备的一种新型的钻井液处理剂,具有纳米材料的特性.室内进行了RL-2的配方研究,并对纳米乳液RL-2的抑制性能、防塌性能和保护油层性能进行了评价,结果表明,纳米乳液RL-2与钻井液的配伍性好,具有好的抑制防塌、润滑性能和保护油气层能力.该乳液在胜利油田现场试验20口井,均取得了良好的效果,以在垦东405-平1井和桩23区块的应用为例,介绍了其实施情况.现场应用证明,以纳米乳液RL-2为主要处理剂的钻井液具有优异性能,使用该钻井液体系,井壁无坍塌,起下钻畅通,完井电测作业顺利,油气产量高;该钻井液适于水平井、大位移井、深井及探井的钻井施工. 同时,对纳米乳液RL-2的作用机理进行了深入的探讨.     

纳米乳液与微乳液在油气生产中的应用进展

纳米乳液一般指液滴粒径范围在50~200 nm的乳液,是油相(或水相)分散于水相(或油相)中形成的多相分散体系,是动力学稳定体系,制备过程中需要输入能量。而微乳液是由不相混溶的油、水和表面活性剂形成的外观均匀、透明、稳定的体系,是热力学稳定体系,可以自发形成。由于2者都具有稳定性高、油水增溶性能好、界面张力低等特点,同时2者可以灵活选用表面活性剂和分散相种类、含量等,配制成适合不同条件下的特定类型的纳米乳液和微乳液,因此在钻井液完井液、油基钻井液滤饼清洗、油气增产等方面具有重要的应用价值和前景。但由于纳米乳液与微乳液在外观、稳定性、制备方法等方面有很多相似之处,因此在实际应用和一些文献中常有混淆。分析了2者的相似与区别之处,给出了辨别2者的方法,介绍了他们的应用进展情况,以指导相关理论和实际生产应用。     

纳米羟基磷灰石制备方法研究进展

羟基磷灰石由于具有良好的环境相容性、生物活性和吸附等性能,在生物医学材料、环境功能材料、湿敏半导体材料、催化剂载体及抗菌功能材料等方面都有良好的应用前景。羟基磷灰石的尺寸和形貌对其性能和应用都有较大影响,纳米级羟基磷灰石显示了具有非同寻常的性能。因此,不同形貌的纳米羟基磷灰石的制备及性能,成为目前研究热点之一。本文对近期纳米羟基磷灰石的制备方法的研究进行了概括总结,介绍了液相沉淀法、水热法、溶胶凝胶法、微乳液法等制备羟基磷灰石方法的现状,总结了目前制备方法存在的优缺点,提出了相关研究的前景和方向。     

石蜡纳米乳液的性能影响因素及低能乳化法制备

目前所生产的石蜡纳米乳液粒度分布较宽,稳定性较差,能耗较高。因此,从节能和稳定性方面出发,研究低能条件下石蜡纳米乳液的制备具有现实意义。通过室内试验研究了表面活性剂的HLB值、表面活性剂含量、乳化温度、白油与石蜡质量比、无机盐加量等因素对石蜡纳米乳液性能的影响。根据石蜡纳米乳液性能影响因素研究结果,结合低能乳化法的特点,兼顾成本因素,确定了制备石蜡纳米乳液时的表面活性剂为非离子型表面活性剂A1和A2,最佳乳化条件为:白油、石蜡、表面活性剂和水的质量比为2∶2∶1∶5,乳化温度75 ℃,乳化时间30 min;给出了具体的石蜡纳米乳液低能乳化制备方法。对用低能乳化法制备的石蜡纳米乳液进行了性能评价,结果表明,采用低能乳化法制备的石蜡纳米乳液具有较好的抑制性、优异的润滑性、良好的保护油层效果,及对钻井液性能影响很小等优点。      

纳米膨润土复合体的研究与应用

针对目前油田现场所用天然膨润土的缺点,利用丙烯酰胺(AM)及其衍生物对天然膨润土进行插层,制成了纳米膨润土复合体,改善了其性能.介绍了纳米膨润土复合体的制备方法、插层结构,深入研究了其在钻井液中的性能.研究结果表明,不同种类的膨润土、丙烯酰胺及其衍生物对膨润土进行插层制备的纳米膨润土复合体的结构、性能是不同的,与普通膨润土相比,复合体极易配成胶体稳定性很好的浆液,具有更高的热稳定性能、抗污染能力和携岩能力.     

纳米石蜡乳液的研究及应用

采用反相乳化法制备出一种纳米石蜡乳液( BZ-GWN),该剂无荧光、环境保护性能好.室内实验评价结果表明,BZ-GWN具有好的抑制防塌性能、润滑性和油气层保护性能.该处理剂在华北油田和苏里格气田现场试验应用了5口井,介绍了其在泉75-10X和苏76-2-3H井的应用情况.现场应用表明,加入BZ-GWN的聚磺钻井液和钾盐聚合物钻井液具有良好的抑制性、防塌能力和润滑性;钻进中未发生井壁失稳垮塌现象,起下钻顺畅,水平段没有出现托压等现象,井眼规则,钻井施工顺利.     

纳米石蜡乳液封堵材料的合成与性能评价

采用乳状液转换点法（EIP法）和乳化剂在油中法相结合,以Span80、Tween80为复合乳化剂,并加入乳化助剂疏水缔合羟乙基纤维素（HMHEC）制备出性能稳定的纳米石蜡乳液。其中,复合乳化剂的HLB值为10.5,浓度为11%,乳化助剂HMHEC浓度为0.6%,纳米乳化石蜡乳液平均粒径在65 nm。制备的纳米石蜡乳液稳定性良好,静置24 h的纳米石蜡乳液沉降稳定性良好,24 h的沉降率在5%左右。与常用钻井液处理剂的配伍性实验结果表明,抑制剂NH₄-HPAN和增黏剂XC会使纳米石蜡乳液粒径增大,超过100 nm;纳米石蜡乳液与其他钻井液处理剂的配伍性良好。封堵实验结果表明,纳米石蜡乳液对页岩级泥饼孔隙具有良好的封堵能力,封堵率可以达到92.59%,封堵效果优于无机纳米封堵材料氧化锌和碳酸钙。      

强抑制乳液钻井液在玛北1井二开钻井中的应用

针对玛北1井二叠系长裸眼井壁失稳问题,筛选了强抑制乳液钻井液体系,通过系列乳液处理剂和稳定剂的选择,使得乳液粒级从纳米级至微米呈广谱分布,增强了钻井液体系的封堵性和乳液稳定性。室内评价和现场应用结果表明,强抑制乳液钻井液体系具有很好的抑制、润滑、封堵等性能,玛北1井二开井段起下钻顺利,钻头工作正常,表明强抑制乳液钻井液体系具有良好的井壁稳定能力,应用效果显著。     

一种新型压裂液纳米助排剂的研制及性能评价

目的解决现有常规助排剂易被储层吸附、难以作用于较深储层孔隙的问题,以及现有纳米助排剂乳液粒径偏大,难以进入致密孔隙储层的问题。 方法通过相转变组分(PIC法)制备了一种新型纳米助排剂,该助排剂乳液粒径较小,表面张力较低且抗地层吸附特性突出。 结果该纳米乳液的粒径在100 nm以下,且长期保持稳定。以纳米乳液作为表面活性剂载体,在被吸附之后,表面张力为44.198 mN/m,接触角为93.08°;而相同配方的非乳液助排剂,在被吸附之后,表面张力为48.123 mN/m,接触角91.24°。计算毛细管阻力均为负数,表现为孔隙对液体的排斥力,纳米乳液的排斥力是非乳液的2.28倍。 结论该纳米乳液中残余的表面活性剂含量更高,更有利于抵抗储层的吸附,能作用于更深的储层孔隙,更利于孔隙排液,有效地解决了常规助排剂作用距离短的问题。      

水包油乳液型复合泥饼清除剂的室内研究

针对裂缝性致密砂岩储层存在的高密度油基钻井液固相颗粒侵入以及泥饼难以清除等问题,开发出一种高效率、抗高温、低成本的水包油型复合泥饼清除剂。复合泥饼清除剂由混合酸、抗高温渗透剂、清洗剂、乳化剂等组成。通过对复合泥饼清除剂——水包油型乳液体系以及新型泥饼清除剂——纳米乳液体系的对比研究分析表明,在洗油方面以及溶蚀泥饼结构方面,复合泥饼清除剂效果优于纳米乳液。该复合泥饼清除剂的稳定性能强,抗温可达120℃;在静态条件下泥饼清除率可以达到90%以上,在动态条件下清除后岩心渗透率恢复值可以达到89%,最佳作业时间为8 h。在目前求降本增效的形势下,该复合泥饼清除剂剂配方简单,性能优良,解堵时间较短,能够有效改善和提高岩心渗透率恢复值。      

纳米技术在钻井液中的应用进展

纳米材料添加剂是当前钻井液领域的研究热点之一。在钻井液中添加纳米材料可以实现控制流变性、提高抗温性能、降低滤失量、提高润滑性等效果。通过分析纳米SiO2、纳米CaCO3、C 纳米材料、纳米乳液等纳米材料的物质结构、物理性质和化学性质，简述了它们在钻井液中的作用机理、使用效果、现场实例及应用现状。提出了根据材料独特理化性质针对性使用、构建数学模型预测纳米添加剂效果以及通过复配降低纳米添加剂成本等建议。     

纳米技术在提高原油采收率方面的应用新进展

文中对纳米技术在提高原油采收率方面的应用作了介绍和评述,涉及原理、制备、性能、工艺、现场应用效果等方面。其中。较详细地介绍了改进的纳米粒分散体系和纳米乳液的作用机理及提高采收率的效果,适合复杂地层和苛刻环境的纳米硅凝胶、纳米聚合物微球封堵技术．以及纳米复合压裂增产技术等方面的基础理论研究和应用情况。     

The Development and Application of a Novel Polyamine Water-based Drilling Fluid

Polyamine water-based drilling fluid has been used around the world in recent years. The authors investigated the key additive SDJA-1 as polyamine shale hydration inhibitor. Results indicate that SDJA-1 can suppress clay hydration effectively and provide a pH buffer effect. Polyacrylamide and nano-emulsion ZX-8 were selected as shale encapsulator and lubricant, respectively. The properties of polyamine water-based drilling fluid including inhibition, lubrication and toxicity were evaluated compared with other inhibitive water-based drilling fluids and conventional oil-based drilling fluid. Results show the fluid outperforms other water-based drilling fluids and approaches to the performance of oil-based drilling fluid. Furthermore, the system is non-toxic and environmental friendly, superior to oil-based drilling fluid. This system was successfully applied on well Tian 310 in Shengli oilfield. A caliper log was run which indicated the highest quality wellbore ever recorded in the entire block.     

长庆气田碳质泥岩防塌钻井液技术

针对长庆气田碳质泥岩段井壁失稳造成井下复杂频发、侧钻率高的问题,开展了岩样的微观结构、阳离子交换容量、矿物组成及理化性能分析,测试了钻井液对岩石力学特性及坍塌压力的影响,确定了碳质泥岩坍塌机理及防塌钻井液技术研发思路。通过实验优选出封堵剂、抑制剂等钻井液处理剂,综合采用纳米乳液、软硬结合的封堵技术,形成了强封堵强抑制高性能钻井液体系配方。该体系的HTHP滤失量≤ 6 mL,API滤失量≤ 2 mL,石盒子砂岩封堵率≥ 85%,人造岩心线性膨胀降低率≥ 60%。在长庆气田现场试验18口井,钻遇碳质泥岩后侧钻率降低至16.7%,平均钻井周期缩短30 d,达到预期效果,该钻井液技术满足长庆气田碳质泥岩井段安全钻进的需要。      

GDS—I油层封堵剂的研制与应用

介绍了GDS－I封堵剂封堵机理,通过室内试验,确定了封堵剂原材料,调凝剂,使用浓度,使用温度等。就地层水对封堵剂的影响进行了试验,并以封堵剂技术性能为依据,证明了GDS－I封堵剂的优越性。15 次应用表明,该封堵剂配制容易,施工简单,封堵强度高,封堵效果好,对类似的油藏封堵具有较好的应用前景。     

氮气膨胀剂的研究与应用

氮气膨胀剂水泥浆体系主要由氮气膨胀剂、不渗透油井水泥降失水剂和减阻剂等组成，其中膨胀剂由氮气发气材料、稳气材料和特种表面活性剂组成。通过评价氮气膨胀剂对水泥浆体系膨胀率、稠化时间及抗压强度影响，考察了氮气膨胀剂与S902配伍性及氮气膨胀剂的抗盐性。结果表明，氮气膨胀剂能显著提高水泥膨胀率、对稠化时间和抗压强度无影响，具有良好的抗盐性及配伍性。新型防气窜水泥浆体系在胜利油田的直井、定向井、水平井等井中应用，固井优质率达到85％，合格率达到了100％，取得了较好的经济效益和社会效益。