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钻井液连续波传输相位偏移规律建模与分析
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作者 周博涛 苏义脑 王家进 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期77-82,共6页
钻井液连续波传输时因相位偏移导致的波形畸变是阻碍其现场应用的关键问题之一,探明相位偏移规律对于开发钻井液连续波信息传输技术具有重要意义。假设同一钻柱截面钻井液压力相等且钻井液流速存在径向分布,基于二维轴对称瞬态流动理论... 钻井液连续波传输时因相位偏移导致的波形畸变是阻碍其现场应用的关键问题之一,探明相位偏移规律对于开发钻井液连续波信息传输技术具有重要意义。假设同一钻柱截面钻井液压力相等且钻井液流速存在径向分布,基于二维轴对称瞬态流动理论,采用小信号分析方法,建立钻井液连续波相移模型并给出适用条件,最后采用地面试验进行验证。利用该模型分析频率、传输距离、钻井液密度及黏度、钻柱内径对相位偏移量的影响。结果表明:相位偏移量随频率、钻井液密度及传输距离增加而增大且变化趋势近似呈线性,随钻柱内径的增加而逐渐减小;钻井液黏度对相位偏移量几乎无影响;钻井液信道可看作线性相位信道。 展开更多
关键词 相位偏移 钻井液连续波 钻井参数 信号参数
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空气钻井工作特性分析与工艺参数的选择研究 被引量:62
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作者 苏义脑 周川 窦修荣 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期86-90,122,共6页
空气钻井是一种特殊的欠平衡钻井技术,采用具有极大压缩性的空气作为循环介质,具有钻速高、成本低、环保性好等优势,应用越来越广泛。空气钻井循环系统的压力分布、钻井装备的选择、钻井参数的合理配置与传统钻井方式相比有很大区别。... 空气钻井是一种特殊的欠平衡钻井技术,采用具有极大压缩性的空气作为循环介质,具有钻速高、成本低、环保性好等优势,应用越来越广泛。空气钻井循环系统的压力分布、钻井装备的选择、钻井参数的合理配置与传统钻井方式相比有很大区别。在国内外现有空气钻井理论研究的基础上,通过建立压力分布模型,推导计算公式,编程计算,得到了空气钻井中压力分布规律、压缩气体流速场分布特点、空气螺杆马达转速受压力温度影响的变化趋势以及流体温度模型的改变对循环系统中压力分布的影响等结果。在空气钻井的工艺参数研究中,主要进行了最小气量和合理钻速的选择计算,结果是:环空中过流截面增大会造成最小气量取值变大,过流截面由小变大处是携屑最困难的位置;给出了排气量为1.2m3/s时,通用算例的合理钻速取值。 展开更多
关键词 空气钻井 模型优化 工作特性分析 工艺参数计算 钻速选择
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初弯曲纵横弯曲梁的等效载荷法及其应用 被引量:17
3
作者 苏义脑 唐雪平 陈祖锡 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2004年第1期42-44,共3页
介绍一种求解初弯曲纵横弯曲梁的方法——等效载荷法,以及该方法在解决实际工程问题中的成功应用,为井下控制工具的研制和井眼轨道控制提供了理论依据.
关键词 纵横弯曲梁 初弯曲 等效载荷 工程力学 油气钻井工程 等效均布载荷 等效集中载荷 附加转角
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天然气水合物试采中节流螺旋管段微米级砂粒运移沉积规律数值模拟 被引量:5
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作者 苏义脑 陈烨 +3 位作者 孙晓峰 闫铁 曲晶瑀 段瑞溪 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期95-103,共9页
海洋天然气水合物(以下简称水合物)开采过程中需要考虑储层微米级砂粒突破井筒防砂设施后对井筒设备造成的磨损问题,而对于微米级砂粒(粒径小于44μm)随地层流体进入井筒后的运移、沉积、堵塞方面的研究尚未见到有文献报道。为此,以水... 海洋天然气水合物(以下简称水合物)开采过程中需要考虑储层微米级砂粒突破井筒防砂设施后对井筒设备造成的磨损问题,而对于微米级砂粒(粒径小于44μm)随地层流体进入井筒后的运移、沉积、堵塞方面的研究尚未见到有文献报道。为此,以水合物降压开采法中输送水流的节流螺旋管段的砂粒为研究对象,建立流道几何模型,进行数值模拟,研究微米级砂粒运移沉积规律,获得了不同条件下微米级砂粒临界不沉积水速。研究结果表明:①微米级砂粒主要堆积在复杂管路螺旋段,沉砂情况随着水速的增加而逐渐改善,其中螺旋段上部的砂粒清洁难度要大于螺旋段下部;②临界不沉积水速随着砂粒粒径和出砂浓度的增大而逐渐增大;③应用Buckingham-Π定理,对变量进行无量纲化,利用OriginPro 2019非线性拟合工具可以得到水合物试采局部复杂井段井筒沉砂浓度预测模型;④提出的砂沉积浓度比概念,结合沉积预测模型可方便计算微米级砂粒临界不沉积水速及判断井筒内沉砂情况。结论认为:提出了一种确定水合物试采局部复杂井段微米级砂粒临界不沉积水速的方法,得到了3种粒径、3种出砂浓度下微米级砂粒的临界不沉积水速;该项研究成果可以为安全合理安排水合物生产制度、降压幅度等提供依据。 展开更多
关键词 海洋 天然气水合物 降压法 微米级砂粒 数值模拟 临界不沉积水速 螺旋管 生产制度
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气体钻井钻头泥包风险预测及影响因素研究 被引量:3
5
作者 苏义脑 陈烨 +3 位作者 闫铁 孙晓峰 王丽敏 王克林 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期60-65,共6页
为深入研究气体钻井过程中地层出水后的岩屑运移情况、避免或减少钻头泥包风险、指导气体钻井的顺利实施,在分析出水量预测模型的基础上,引入工程岩土学中的稠度指标,将黏土的黏着界限作为泥包的临界条件,对地层出水后的泥包情况进行数... 为深入研究气体钻井过程中地层出水后的岩屑运移情况、避免或减少钻头泥包风险、指导气体钻井的顺利实施,在分析出水量预测模型的基础上,引入工程岩土学中的稠度指标,将黏土的黏着界限作为泥包的临界条件,对地层出水后的泥包情况进行数学建模,利用编制的计算机程序对所建模型进行求解计算,并对计算结果进行分析,预测泥包风险;然后对影响钻头泥包的岩性、钻头表面性质及钻井参数等因素进行分析。结果表明:1所建模型能够预测地层出水后形成泥包的时间,并以泥包时间为指标对钻头泥包风险进行预测,进行风险评级;2岩性及钻头表面性质对钻头泥包影响很大;3钻头泥包风险随着机械钻速、井口回压、井深和井径扩大率等的增加而降低。结论认为:从钻遇水层到钻头形成泥包,时间非常短暂,基本在数十分钟之内就会发生井下事故。因此,现场操作过程中,一定要提前做好对出水层的预测和转换钻井方式的准备工作;发生水侵后也可根据数值模拟结果采取适当的措施延缓发生钻头泥包的时间。 展开更多
关键词 气体钻井 水侵 钻具黏卡 稠度 黏着界限 钻头泥包 风险预测 数学模型
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起下钻时的钻柱和液柱系统纵向振动过程分析 被引量:5
6
作者 苏义脑 季细星 《力学与实践》 CSCD 北大核心 1994年第5期29-33,共5页
本文建立了钻柱、钻柱内液柱和环空液柱的系统纵向振动方程,分析了起下钻时波动压力和反压差的影响因素,阐明了井下钻柱所受载荷的变化与大钩载荷的变化具有相同规律,为井下工况的预测、井下事故原因分析及井眼轨道控制系统控制信号... 本文建立了钻柱、钻柱内液柱和环空液柱的系统纵向振动方程,分析了起下钻时波动压力和反压差的影响因素,阐明了井下钻柱所受载荷的变化与大钩载荷的变化具有相同规律,为井下工况的预测、井下事故原因分析及井眼轨道控制系统控制信号的确定提供理论依据。 展开更多
关键词 钻柱 液柱 振动分析 钻井工程
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中空转子螺杆钻具外特性分析 被引量:3
7
作者 苏义脑 王家进 《石油机械》 北大核心 1996年第4期17-21,共5页
对中空转子螺杆钻具外特性的理论分析表明,随马达压降的增加,马达理论转速和理论效率下降,理论扭矩增大;而马达的理论输出功率先随压降增加而增大,压降达到某一临界值时,理论输出功率达到最大,随后逐渐减小,直至马达停转。中空... 对中空转子螺杆钻具外特性的理论分析表明,随马达压降的增加,马达理论转速和理论效率下降,理论扭矩增大;而马达的理论输出功率先随压降增加而增大,压降达到某一临界值时,理论输出功率达到最大,随后逐渐减小,直至马达停转。中空转子螺杆钻具马达的最大输出扭矩与泵排量密切相关,还受泄漏量的影响,即泄漏量增大最大输出扭矩就减小。中空转子螺杆钻具的临界排量随马达压降的增加而增大,是衡量其性能的一个重要指标。 展开更多
关键词 螺杆钻具 转速 功率 扭矩 效率 设计
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中空转子螺杆钻具外特性存在问题的讨论 被引量:2
8
作者 苏义脑 王家进 《石油机械》 北大核心 1996年第5期14-17,共4页
讨论了中空转子螺杆钻具转速软特性和中空分流功率损失的外特性问题,指出速度刚度与过载失速是评价中空转子螺杆钻具转速软特性的两个重要参数,同时分析了造成中空转子螺杆钻具转速特性变软的原因。通过计算某型中空转子螺杆钻具的额... 讨论了中空转子螺杆钻具转速软特性和中空分流功率损失的外特性问题,指出速度刚度与过载失速是评价中空转子螺杆钻具转速软特性的两个重要参数,同时分析了造成中空转子螺杆钻具转速特性变软的原因。通过计算某型中空转子螺杆钻具的额定失速、过载失速和额定功率损失,从量上分析了中空转子螺杆钻具转速特性软的程度及螺杆钻具高启动压降所带来的不利影响,进而说明中空转子螺杆钻具的转速特性有待于改进。 展开更多
关键词 螺杆钻具 转速 功率 效率 钻井
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水平井钻具组合大变形有限元分析 被引量:2
9
作者 苏义脑 张海 《石油钻探技术》 北大核心 1995年第1期1-4,共4页
给出了钻具组合大变形单元刚度的显式表达式。分析中既考虑了应变和位移间的非线性二次项,又通过大位移矩阵计算了刚体位移的大小。非线性方程组采用Newton-Raphson法求解,经相对位移收敛准则检验,收敛性良好。文中通... 给出了钻具组合大变形单元刚度的显式表达式。分析中既考虑了应变和位移间的非线性二次项,又通过大位移矩阵计算了刚体位移的大小。非线性方程组采用Newton-Raphson法求解,经相对位移收敛准则检验,收敛性良好。文中通过算例说明了水平并4种钻具组合大变形的物理特性。 展开更多
关键词 钻井 井底钻具组合 井眼轨迹 钻头 水平井
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水平井井眼轨迹控制研究浅谈 被引量:13
10
作者 苏义脑 《钻采工艺》 CAS 北大核心 1992年第4期101-107,共7页
井眼轨迹控制技术是水平钻井整套技术的关键环节。本文以讲座形式介绍井眼轨迹控制的方法,论述了水平井与定向井在井眼轨迹控制方面的差别,水平井轨迹控制的若干基本概念和控制指标、误差来源以及如何将常规公式用于控制过程中的方案调... 井眼轨迹控制技术是水平钻井整套技术的关键环节。本文以讲座形式介绍井眼轨迹控制的方法,论述了水平井与定向井在井眼轨迹控制方面的差别,水平井轨迹控制的若干基本概念和控制指标、误差来源以及如何将常规公式用于控制过程中的方案调整设计、工具选择和轨迹预测。本文还简述了设计水平井钻柱组合(包括井底钻具组合)的若干注意事项和水平井轨迹控制工艺的要点。 展开更多
关键词 水平井 井身质量 井眼轨迹 控制
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油基钻井液对导向螺杆钻具定子橡胶体积膨胀的影响 被引量:2
11
作者 苏义脑 《钻井液与完井液》 CAS 1992年第6期23-25,共3页
关键词 水平钻井 油基泥浆 导向器 钻井泥浆 钻具
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井下动力钻具串联组合及串联机理分析 被引量:1
12
作者 苏义脑 张润香 《石油机械》 北大核心 1994年第5期24-28,59,共6页
分析了以两根螺杆钻具串联而成的组合钻具的工作特性及转矩、压降、排量、轴向力等问题。讨论了涡轮-螺杆串联组合钻具的工作特性和匹配问题,并将涡轮钻具、螺杆钻具和涡抢-螺杆串联组合钻具的特性进行了对比,指出在井下动力钻具尚... 分析了以两根螺杆钻具串联而成的组合钻具的工作特性及转矩、压降、排量、轴向力等问题。讨论了涡轮-螺杆串联组合钻具的工作特性和匹配问题,并将涡轮钻具、螺杆钻具和涡抢-螺杆串联组合钻具的特性进行了对比,指出在井下动力钻具尚以螺杆钻具为主的我国,不宜发展串联组合钻具。 展开更多
关键词 螺杆钻具 涡轮钻具 串联 钻具
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中空转子螺杆钻具转速软特性的改善
13
作者 苏义脑 王家进 《石油机械》 北大核心 1996年第6期21-25,共5页
介绍了用稳流阀来稳定中空转子螺杆钻具中孔分流量,从而达到改善中空转子螺杆钻具转速软特性的方法;在分析稳流阀稳流特性的基础上,结合马达压降与钻压的关系导出了马达转速与钻压的关系。带稳流阀的中空转子螺杆钻具与普通中空转子... 介绍了用稳流阀来稳定中空转子螺杆钻具中孔分流量,从而达到改善中空转子螺杆钻具转速软特性的方法;在分析稳流阀稳流特性的基础上,结合马达压降与钻压的关系导出了马达转速与钻压的关系。带稳流阀的中空转子螺杆钻具与普通中空转子螺杆钻具的转速-钻压特性对比,说明带稳流阀的中空转子螺杆钻具具有较硬的转速特性,改善了普通中空转子螺杆钻具在大负载下严重失速的特性;采用带稳流阀的中空转子螺杆钻具要比普通中空转子螺杆钻具有更高的效率,大负载下机械钻速可提高40%。 展开更多
关键词 螺杆钻具 转速 转子 钻井 稳定流动
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连续控制钻井技术在我国的初步实践
14
作者 苏义脑 陈元顿 《西部探矿工程》 CAS 1994年第6期23-26,共4页
在介绍导向钻井系统及连续控制钻井技术的基础上,分析了我国实验与推广连续控制钻井技术的可行性;最后提出了几点认识和建议。
关键词 导向钻具 连续控制 钻井 采油井
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超低渗透钻井液提高地层承压能力机理研究 被引量:40
15
作者 孙金声 苏义脑 +1 位作者 罗平亚 刘雨晴 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2005年第5期1-3,共3页
通过超低渗透钻井液高温高压条件下侵入岩石深度实验、侵入岩石深度实验后的岩心清除泥饼前后岩心承压能力实验、提高裂缝承压能力实验、钻井液中加入零滤失井眼稳定剂前后岩心滤失量随时间变化关系实验,以及超低渗透钻井液在滤液进入... 通过超低渗透钻井液高温高压条件下侵入岩石深度实验、侵入岩石深度实验后的岩心清除泥饼前后岩心承压能力实验、提高裂缝承压能力实验、钻井液中加入零滤失井眼稳定剂前后岩心滤失量随时间变化关系实验,以及超低渗透钻井液在滤液进入岩心浅层后封堵孔隙的电子显微照片分析可知,超低渗透钻井液提高地层承压能力机理是利用特殊聚合物处理剂,在井壁岩石表面浓集形成胶束,依靠聚合物胶束或胶粒界面吸力及其可变形性,封堵岩石表面较大范围的孔喉,在井壁岩石表面形成致密超低渗透封堵膜,有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层。超低渗透钻井液在井壁表层能快速形成渗透率为零的封堵层,在井壁的外围形成保护层,钻井液及其滤液完全隔离不会渗透到地层深处,可实现接近零滤失。零滤失井眼稳定剂通过在井壁表面形成超低渗透膜及增强内泥饼封堵强度大幅度提高了岩心承压能力,这样在现场应用中就能提高漏失压力和破裂压力梯度,扩大安全密度窗口。 展开更多
关键词 超低渗透钻井液 地层承压能力 封堵 井眼稳定 安全密度窗口
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快速钻进钻井液技术新进展 被引量:33
16
作者 屈沅治 孙金声 苏义脑 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2006年第3期68-70,共3页
综述了近年来国内外快速钻进钻井液技术的发展现状,分析了添加ROP增速剂的快速钻进钻井液技术的作用机理。快速钻进钻井液应有好的流变性、润湿性、低固相含量及合适的分散性。在水基钻井液中,通过添加ROP增速剂来提高钻速的机理是在钻... 综述了近年来国内外快速钻进钻井液技术的发展现状,分析了添加ROP增速剂的快速钻进钻井液技术的作用机理。快速钻进钻井液应有好的流变性、润湿性、低固相含量及合适的分散性。在水基钻井液中,通过添加ROP增速剂来提高钻速的机理是在钻井液原有的流变性、固相含量及分散性的基础上,大大改善其润滑性,从而降低扭矩来实现的。提出了新型快速钻进钻井液设计中应注意的问题。 展开更多
关键词 水基钻井液 快速钻进 ROP增速剂 综述
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水基半透膜钻井液技术的研究与应用 被引量:14
17
作者 林喜斌 孙金声 苏义脑 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2005年第6期5-8,共4页
介绍了一种新型的有机硅酸盐半透膜剂BTM-2。通过钻屑回收率、泥球浸泡、抑制膨润土造浆、抗污染、抗温等试验及半透膜效率测定,评价了半透膜剂及半透膜钻井液的性能,有机硅酸盐半透膜钻井液具有高半透膜性能、强的抑制泥页岩水化膨胀... 介绍了一种新型的有机硅酸盐半透膜剂BTM-2。通过钻屑回收率、泥球浸泡、抑制膨润土造浆、抗污染、抗温等试验及半透膜效率测定,评价了半透膜剂及半透膜钻井液的性能,有机硅酸盐半透膜钻井液具有高半透膜性能、强的抑制泥页岩水化膨胀、分散的能力、良好的抗钻屑污染能力和高温流变性。现场应用表明,该钻井液体系抑制能力强,防塌效果好,井径扩大率小,井径规则。 展开更多
关键词 半透膜剂 水基钻井液 抗污染 抗温 抑制作用
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聚丙烯酰胺类纳米材料的研究进展 被引量:10
18
作者 屈沅治 孙金声 苏义脑 《油田化学》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期273-276,222,共5页
综述了丙烯酰胺聚合物(共聚物)纳米材料的研究进展。前言中指出了油气钻采领域应用这类材料的前景。扼要介绍了通过反相乳液聚合制备的丙烯酰胺聚合物纳米微粒。重点介绍了丙烯酰胺聚合物/黏土纳米复合材料制备原理,包括蒙脱土晶体的层... 综述了丙烯酰胺聚合物(共聚物)纳米材料的研究进展。前言中指出了油气钻采领域应用这类材料的前景。扼要介绍了通过反相乳液聚合制备的丙烯酰胺聚合物纳米微粒。重点介绍了丙烯酰胺聚合物/黏土纳米复合材料制备原理,包括蒙脱土晶体的层状结构、有机化处理的蒙脱土和插层方法及近期合成的多种这类纳米复合材料如纳米复合材料型水凝胶、插层型纳米复合材料、剥离型纳米复合材料等。最后介绍了专为油气钻采研发的3种纳米材料:乙酸铬交联聚丙烯酰胺/蒙脱土纳米复合材料型水凝胶,可用于油田堵水调剖;具有核-壳结构的部分水解聚丙烯酰胺/蒙脱土纳米微粒,可用作钻井液处理剂;有机/无机纳米复合材料型凝胶,可用作钻井堵漏剂。图2参30。 展开更多
关键词 丙烯酰胺聚合物 纳米微粒 聚合物/黏土纳米复合材料 纳米复合材料型水凝胶 油田化学剂 钻井液处理剂 综述
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泥浆脉冲信号的传输速度研究 被引量:72
19
作者 刘修善 苏义脑 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2000年第5期24-26,共3页
依据非定常流动原理 ,提出了泥浆脉冲信号传输速度的计算公式 ,它涵盖了薄、厚壁管的各种边界条件以及气体和固体含量的耦合影响 ,对正、负泥浆脉冲信号都适用 ,符合钻井工程实际。研究表明 :泥浆脉冲信号的传输速度对含气量比较敏感 ;... 依据非定常流动原理 ,提出了泥浆脉冲信号传输速度的计算公式 ,它涵盖了薄、厚壁管的各种边界条件以及气体和固体含量的耦合影响 ,对正、负泥浆脉冲信号都适用 ,符合钻井工程实际。研究表明 :泥浆脉冲信号的传输速度对含气量比较敏感 ;由于固体浓度会影响到流体的密度和压缩性 ,所以对传输速度也有较大影响。在常规钻井条件下 ,负脉冲信号的传输速度比正脉冲信号约高出 1 0 %。 展开更多
关键词 油井 井眼轨迹 钻井液 脉冲信号 传输速度
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新型纳米复合材料的膜效率研究 被引量:10
20
作者 屈沅治 孙金声 苏义脑 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2008年第2期32-35,共4页
新型纳米复合材料是一种纳米尺寸的蒙脱土片层分散在两亲性嵌段聚合物基体中形成的复合材料,既具有两亲性嵌段聚合物的优点,又融合纳米复合材料的长处,已被证实可用作水基钻井液抗高温降滤失剂。通过吸附等温线法测定了泥页岩岩心孔隙... 新型纳米复合材料是一种纳米尺寸的蒙脱土片层分散在两亲性嵌段聚合物基体中形成的复合材料,既具有两亲性嵌段聚合物的优点,又融合纳米复合材料的长处,已被证实可用作水基钻井液抗高温降滤失剂。通过吸附等温线法测定了泥页岩岩心孔隙流体的水活度,采用渗透压差法评价了新型纳米复合材料的膜效率,结果表明,新型纳米复合材料与无机离子配合使用,能显著提高模拟液体系的膜效率,模拟液体系具有明显的半透膜效应,其膜效率高达75.7%,远大于其它无机盐模拟液体系的膜效率。探讨了该新型纳米复合材料提高模拟液膜效率的作用机理。 展开更多
关键词 纳米复合材料 膜效率 水活度 半渗透膜 钻井液
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