為了最大限度地開發(fā)油氣資源，需要采取合適的保護油氣層技術，以提高油氣井的生產(chǎn)能力。目前，納米材料用于保護儲層的方法主要有兩類：使用合適的納米材料，可在巖石裂縫或孔隙間形成高質量的密封膜，起到良好的堵漏效果；選擇合適的納米鉆井液體系，它能在井壁表面形成低滲透率的泥餅，可減少鉆井液對儲層的污染。
1、納米級儲層保護材料
Lécolier等在交聯(lián)聚合物凝膠中加入可膨脹的聚合物顆粒和膠體物質，研制了一類新型的納米復合有機/無機凝膠。該納米復合凝膠不會對環(huán)境造成污染，產(chǎn)品可以直接由各組分的干粉混合而制備，從而在現(xiàn)場直接用干粉混合物與水混合即可制備封堵流體。這種納米復合有機/無機凝膠具有良好的黏著性、伸縮性和較高的凝膠強度，且承壓能力強，能在井下溫度和壓力下大范圍封堵漏層，特別是嚴重的循環(huán)漏失層如天然裂縫層，效果顯著，在循環(huán)漏失處理領域有著重要的應用價值。
Baker Hughes開發(fā)了一種可變形的納米級封堵聚合物MAX-SHIELDTM，該納米材料可在裂縫或孔隙表面沉淀下來，在壓差進一步作用下起到壓實和變形作用，從而在孔縫表面生成一層密封膜。現(xiàn)場試驗表明，該聚合物能有效減少孔隙壓力傳遞，從而起到防止沖刷和井筒坍塌、提高井眼穩(wěn)定性的作用。此外，當將該納米聚合物和其它抑制劑一起使用時，可在微裂縫或孔喉表面形成一種性能良好的半透膜，對儲層起到較好的保護效果。這種納米級封堵聚合物具有防止壓差卡鉆、穩(wěn)定井壁的作用，環(huán)保經(jīng)濟，在控制滲漏和漏失處理領域具有廣泛的應用前景。
Bicetano等以碳酸鈣、石灰?guī)r、碳酸鎂、氧化鎂、碎堅果殼、瀝青、黏土、陶瓷碎片和苯乙烯嵌段共聚物等為原料，制備了一類熱固性納米復合物顆粒（比重為0.75數(shù)1.75），并將該球形納米顆粒作為復合添加劑加到鉆井完井液中，對其漏失性進行了研究。實驗結果表明，含有該納米復合物顆粒的水基鉆井液、油基鉆井液、反相乳化鉆井液和合成基鉆井液等都形成了低滲透性的堅硬泥餅，從而提高了井眼的穩(wěn)定性，降低了儲層漏失和對地層的傷害，起到良好的保護儲層的作用。
柯?lián)P船等通過熔融插層法，以層間距1.98nm的有機蒙脫土與聚丙烯（PP）熔融共混生成納米復合材料，經(jīng)熔融紡絲和牽伸技術制備了功能性超短纖維。研究結果表明該功能性超短纖維可紡性較好。XRD分析表明蒙脫土層間距由1.18 nm增大到1.98 nm，蒙脫土均勻地分散在PP基體上。SEM分析表明超短纖維表面和端面顆粒以50數(shù)70 nm均勻分散。將不同直徑的超短纖維加入鉆井液中，發(fā)現(xiàn)超短纖維在鉆井液中的分散性較好，可顯著提高鉆井液的增黏性能，且降濾失效應顯著（當直徑達100 μm時，30 min濾失量可降低10 mL）。這種超短纖維改性的鉆井液體系可快速形成致密屏蔽暫堵層，有望對油氣儲層產(chǎn)生良好的保護效果。
2、納米級儲層保護鉆井液體系
在油氣勘探開發(fā)過程中，由于傳統(tǒng)鉆井液的抑制性差、固相含量高，儲層極易發(fā)生水敏反應，水鎖效應造成油層孔喉被堵塞，嚴重損壞油氣層。
勝利油田研制出一種具有超強抑制性和良好保護油氣層特性的新型鉆井液體系——成膜強抑制納米封堵鉆井液體系。現(xiàn)場應用表明，該鉆井液體系有著超強的地層抑制性和超低固相含量，其特有的成膜性還會在地層形成封堵性有機膜，從而實現(xiàn)對地層的“零傷害”。該鉆井液體系不僅有效減少了鉆井液對地層的污染，還成功避免了水敏性地層開發(fā)過程中油氣層堵塞、采收率降低等現(xiàn)象的發(fā)生，原油產(chǎn)量明顯提高。
白小東等以納米膠乳NM-1和無機納米顆粒NMTO 為主劑合成的水基納米鉆井液可形成完全不透水、厚度約為50數(shù)60 μm的隔離層，其膜效率為65%。該鉆井液的API 濾失量在120 min 后隨時間變化的增量幾乎為零，且其承壓能力在3.5 MPa以上，這說明該鉆井液有著較好的隔離層效應。將成膜后的巖心進行切片，用掃描電鏡分析半透膜的內(nèi)部微觀結構，發(fā)現(xiàn)該半透膜是通過膠團堵孔、納米膠乳粒子-聚合物網(wǎng)絡結構的共同作用而形成的；隔離層是在半透膜的基礎上通過乳膠粒的變形、填充、高溫黏結而形成的。因此，該鉆井液可以在鉆井液-井壁表面上形成較好的半透膜及隔離層，能阻止外來物質的侵入，從而提高了井壁的穩(wěn)定性，有效地保護了儲層。
崔迎春等在強抑制性水基鉆井液中加入2%納米材料，合成了一種新型的NM鉆井液，將其應用于勝利油田和中原油田不同油區(qū)的水敏性地層和低滲透油層中的30多口井中。現(xiàn)場應用表明，NM鉆井液具有優(yōu)良的流變性，抑制性強、潤滑防塌能力良好、攜砂能力強、流變參數(shù)合理、性能穩(wěn)定，頁巖回收率較高，潤滑性能良好，濾失量低（特別是高溫高壓濾失量較低），抗溫性好。該體系與處理劑配伍性好，油層保護效果好，滲透率恢復值較高；現(xiàn)場轉化使用方便，可以滿足鉆井工程的需要，取得了很好的安全鉆進和油氣層保護效果。
Amanullah等以商業(yè)化的納米材料和納米穩(wěn)定劑為原料，合成了一類納米級鉆井液，其具有良好的流變性和濾失性，可在井壁上形成一層超薄、致密、分散均勻的泥餅，減小了高滲透地層的壓差卡鉆事故的發(fā)生。此外，它還可以降低鉆具和井壁間的摩擦阻力。因而該鉆井液對于減小斜井、水平井、大位移井和多側鉆井作業(yè)的扭矩和阻力將起到極其重要的作用。與普通鉆井液相比，該水基鉆井液可顯著地減小流體對油氣儲層的傷害，控制流體的漏失，提高鉆頭在極硬地層的破巖速度。
1、納米級儲層保護材料
Lécolier等在交聯(lián)聚合物凝膠中加入可膨脹的聚合物顆粒和膠體物質，研制了一類新型的納米復合有機/無機凝膠。該納米復合凝膠不會對環(huán)境造成污染，產(chǎn)品可以直接由各組分的干粉混合而制備，從而在現(xiàn)場直接用干粉混合物與水混合即可制備封堵流體。這種納米復合有機/無機凝膠具有良好的黏著性、伸縮性和較高的凝膠強度，且承壓能力強，能在井下溫度和壓力下大范圍封堵漏層，特別是嚴重的循環(huán)漏失層如天然裂縫層，效果顯著，在循環(huán)漏失處理領域有著重要的應用價值。
Baker Hughes開發(fā)了一種可變形的納米級封堵聚合物MAX-SHIELDTM，該納米材料可在裂縫或孔隙表面沉淀下來，在壓差進一步作用下起到壓實和變形作用，從而在孔縫表面生成一層密封膜。現(xiàn)場試驗表明，該聚合物能有效減少孔隙壓力傳遞，從而起到防止沖刷和井筒坍塌、提高井眼穩(wěn)定性的作用。此外，當將該納米聚合物和其它抑制劑一起使用時，可在微裂縫或孔喉表面形成一種性能良好的半透膜，對儲層起到較好的保護效果。這種納米級封堵聚合物具有防止壓差卡鉆、穩(wěn)定井壁的作用，環(huán)保經(jīng)濟，在控制滲漏和漏失處理領域具有廣泛的應用前景。
Bicetano等以碳酸鈣、石灰?guī)r、碳酸鎂、氧化鎂、碎堅果殼、瀝青、黏土、陶瓷碎片和苯乙烯嵌段共聚物等為原料，制備了一類熱固性納米復合物顆粒（比重為0.75數(shù)1.75），并將該球形納米顆粒作為復合添加劑加到鉆井完井液中，對其漏失性進行了研究。實驗結果表明，含有該納米復合物顆粒的水基鉆井液、油基鉆井液、反相乳化鉆井液和合成基鉆井液等都形成了低滲透性的堅硬泥餅，從而提高了井眼的穩(wěn)定性，降低了儲層漏失和對地層的傷害，起到良好的保護儲層的作用。
柯?lián)P船等通過熔融插層法，以層間距1.98nm的有機蒙脫土與聚丙烯（PP）熔融共混生成納米復合材料，經(jīng)熔融紡絲和牽伸技術制備了功能性超短纖維。研究結果表明該功能性超短纖維可紡性較好。XRD分析表明蒙脫土層間距由1.18 nm增大到1.98 nm，蒙脫土均勻地分散在PP基體上。SEM分析表明超短纖維表面和端面顆粒以50數(shù)70 nm均勻分散。將不同直徑的超短纖維加入鉆井液中，發(fā)現(xiàn)超短纖維在鉆井液中的分散性較好，可顯著提高鉆井液的增黏性能，且降濾失效應顯著（當直徑達100 μm時，30 min濾失量可降低10 mL）。這種超短纖維改性的鉆井液體系可快速形成致密屏蔽暫堵層，有望對油氣儲層產(chǎn)生良好的保護效果。
2、納米級儲層保護鉆井液體系
在油氣勘探開發(fā)過程中，由于傳統(tǒng)鉆井液的抑制性差、固相含量高，儲層極易發(fā)生水敏反應，水鎖效應造成油層孔喉被堵塞，嚴重損壞油氣層。
勝利油田研制出一種具有超強抑制性和良好保護油氣層特性的新型鉆井液體系——成膜強抑制納米封堵鉆井液體系。現(xiàn)場應用表明，該鉆井液體系有著超強的地層抑制性和超低固相含量，其特有的成膜性還會在地層形成封堵性有機膜，從而實現(xiàn)對地層的“零傷害”。該鉆井液體系不僅有效減少了鉆井液對地層的污染，還成功避免了水敏性地層開發(fā)過程中油氣層堵塞、采收率降低等現(xiàn)象的發(fā)生，原油產(chǎn)量明顯提高。
白小東等以納米膠乳NM-1和無機納米顆粒NMTO 為主劑合成的水基納米鉆井液可形成完全不透水、厚度約為50數(shù)60 μm的隔離層，其膜效率為65%。該鉆井液的API 濾失量在120 min 后隨時間變化的增量幾乎為零，且其承壓能力在3.5 MPa以上，這說明該鉆井液有著較好的隔離層效應。將成膜后的巖心進行切片，用掃描電鏡分析半透膜的內(nèi)部微觀結構，發(fā)現(xiàn)該半透膜是通過膠團堵孔、納米膠乳粒子-聚合物網(wǎng)絡結構的共同作用而形成的；隔離層是在半透膜的基礎上通過乳膠粒的變形、填充、高溫黏結而形成的。因此，該鉆井液可以在鉆井液-井壁表面上形成較好的半透膜及隔離層，能阻止外來物質的侵入，從而提高了井壁的穩(wěn)定性，有效地保護了儲層。
崔迎春等在強抑制性水基鉆井液中加入2%納米材料，合成了一種新型的NM鉆井液，將其應用于勝利油田和中原油田不同油區(qū)的水敏性地層和低滲透油層中的30多口井中。現(xiàn)場應用表明，NM鉆井液具有優(yōu)良的流變性，抑制性強、潤滑防塌能力良好、攜砂能力強、流變參數(shù)合理、性能穩(wěn)定，頁巖回收率較高，潤滑性能良好，濾失量低（特別是高溫高壓濾失量較低），抗溫性好。該體系與處理劑配伍性好，油層保護效果好，滲透率恢復值較高；現(xiàn)場轉化使用方便，可以滿足鉆井工程的需要，取得了很好的安全鉆進和油氣層保護效果。
Amanullah等以商業(yè)化的納米材料和納米穩(wěn)定劑為原料，合成了一類納米級鉆井液，其具有良好的流變性和濾失性，可在井壁上形成一層超薄、致密、分散均勻的泥餅，減小了高滲透地層的壓差卡鉆事故的發(fā)生。此外，它還可以降低鉆具和井壁間的摩擦阻力。因而該鉆井液對于減小斜井、水平井、大位移井和多側鉆井作業(yè)的扭矩和阻力將起到極其重要的作用。與普通鉆井液相比，該水基鉆井液可顯著地減小流體對油氣儲層的傷害，控制流體的漏失，提高鉆頭在極硬地層的破巖速度。
