在二氧化增强的水基钻井液上移植的Zwitterionic纳米复合材料用于高温和高盐度的深度资源开发
Fardin Talebi Sarokolai1, Yousef Shiri2
1Faculty of Mining, Petroleum and Geophysics Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran.
Scientific reports
|December 18, 2025
概括
一种新的二氧化 (TiO2) 纳米复合材料添加剂增强了水基钻井流体 (WBDFs),用于挑战高压,高温和盐水环境. 这种先进的材料提高了热稳定性和过控制,这对于高效的石油和天然气勘探至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 石油工程是石油工程中的一个.
背景情况:
- 高压,高温 (HPHT) 和盐水钻井条件需要在水基钻井液 (WBDF) 中提高热和过稳定性.
- 现有的添加剂往往难以满足这些极端环境的苛刻性能要求.
研究的目的:
- 开发一种多功能添加剂,以提高WBDF在HPHT和盐水条件下的性能.
- 为了合成和表征一个zwitterionic聚合物移植的二氧化 (TiO2) 纳米复合材料.
- 为了评估添加剂对本顿基WBDF的风湿性质,热稳定性和过控制的影响.
主要方法:
- 通过自由基聚合烯胺 (AM),AMPS,NVP和DMDAAC的合成TiO2纳米复合物到西兰改性TiO2纳米颗粒.
- 使用结构和热分析,风学测量,流体损失测试和过蛋糕分析进行表征.
- 使用泽塔电位和动态光散射 (DLS) 评估体稳定性,并通过扫描电子显微镜 (SEM) 评估表面形态.
主要成果:
- 该纳米复合材料表现出高达300°C的优异热稳定性,在高达30%重量%的NaCl.Cl中保持性能.
- 将其纳入WBDF中显著改善了质性质 (例如,增加了塑料粘度,表面粘度和收益率点) 和剪切稀释行为.
- 观察到流体损失 (在低条件下高达35%,在HPHT下高达23%) 和过蛋糕厚度 (在低条件下高达75%,在HPHT下高达62%) 的大幅降低.
- 功能化的TiO2提供了优越的性能,相比于纯粹的zwitterionic聚合物,归因于协同稳定和强化.
结论:
- 开发的TiO2-zwitterionic纳米复合材料作为WBDF的强大的热稳定器和过控制器.
- 这种添加剂提供了适合具有挑战性的HPHT和盐水钻探环境的下一代性能.
- 这些发现突显了纳米粒子聚合物纳米复合材料在先进的钻井流体应用中的潜力.
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