CN103013469A

CN103013469A - 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

Info

Publication number: CN103013469A
Application number: CN2012105238498A
Authority: CN
Inventors: 蔡记华; 袁野; 王济君; 谷穗
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: CN103013469B

Abstract

本发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。

Description

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

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能的方法。

背景技术

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。

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。

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。

因此，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

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）。

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%。

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%。

上述方案中，所述温度为室温～160℃。

上述方案中，所述基浆为淡水基浆或膨润土基浆。

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。

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。

上述方案中，所述膨润土基浆由水和钠膨润土组成。

上述方案中，以每100毫升水为基准，钠膨润土为8.57克。

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。

上述方案中，所述降粘剂为两性离子聚合物XY-27或XY-28。

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

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。

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。

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。

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。

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。

图6给出了纳米二氧化硅分散液NP-B中NP-B的纳米二氧化硅TEM图像。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

图13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。

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。

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。

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。

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。

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。

图19给出了10%纳米二氧化硅NP-A对淡水基浆塑性粘度的影响规律。

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。

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。

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。

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。

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。

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规律。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

图32给出了室温下含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

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。

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%。

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。

表1 淡水基浆（FWM）配方及基本性能

本实施例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。

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/g·cm^-3	平均粒径/nm	质量浓度/%	pH
						NP-A	透明液体	1.21	10～20	30	9-11

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。

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NP-A的淡水基浆的电位测试结果如图2所示。

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。

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/μm
		淡水基浆	130.812
淡水基浆＋5% NP-A	128.522

3）塑性粘度

采用ZNN-D6六速旋转粘度计和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。

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。

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NP-A后淡水基浆在室温～160℃范围内的动切力，结果如图4所示。

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。

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。

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/g·cm^-3	平均粒径/nm	质量浓度/%	pH
						NP-B	乳白色液体	1.20	10～20	30	9

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。

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。

表5 纳米二氧化硅NP-B对淡水基浆平均粒径的影响

配方	平均粒径/μm
		淡水基浆	130.812
淡水基浆＋5% NP-B	128.585

实施例3：

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。

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/g·cm^-3	塑性粘度/mPa·s	动切力/Pa	滤失量/ml	pH
							350	30	1.04	9	15	15.5	9

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。

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/μm
		膨润土基浆	1.714
膨润土基浆＋5% NP-A	1.693

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不同。

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。

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/μm
		膨润土基浆	1.714
膨润土基浆＋5% NP-B	1.683

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%。

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。

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%。

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（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。

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%。

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。

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。

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%。

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。

图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。

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。

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）。

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%。

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。

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%。

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。

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。

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%。

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。

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%。

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。

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。

由图13可以看出，质量浓度为5%的纳米二氧化硅NP-A的加入，对膨润土基浆动切力影响相对较小。

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%。

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-34.24mV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。

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。

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。

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%。

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%。

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％。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。

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%。

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160℃条件下，基浆塑性粘度增幅为100.0%。

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。

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48.4%；在160℃下，淡水基浆滤失量降低幅度为41.1%。

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。

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。

由图27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%。

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。

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。

由图30可以看出，质量浓度为10%的纳米二氧化硅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。

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76.7％；在160℃下，膨润土基浆滤失量降低幅度为62.7%。

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。

综上可以看出，①5%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；②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；③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；④5%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。

综上可以看出：①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；②10%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100℃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。

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。

Claims

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。