Schiefer hat eine spezielle Bruchporenstruktur, die meisten davon sind Mikrokapillarporen mit kleinem Porenhals und geringer Permeabilität. Es ist schwierig, einen dichten Filterkuchen an der Bohrlochwand zu bilden, was zu einem erhöhten Filtrationsverlust und einer leichten Hydratation des Gesteins führt, was zum Einsturz der Bohrlochwand führt.
Durch die Zugabe von Nanomaterialien zur Bohrflüssigkeit kann der Porenhals im Nanomaßstab wirksam abgedichtet werden, um so die Bohrlochwand zu stabilisieren und das Reservoir zu schützen.
Die Größe und Konzentration des zum Abdichten verwendeten Materials sind die entscheidenden Faktoren, die dafür sorgen sollten, dass kein Eindringen entsteht und außerdem dünne und zähe Schlammkuchen entstehen können.
Herkömmliche Verstopfungsmittel wie Bentonit und Baryt haben eine Partikelgröße, die weit über der durchschnittlichen Porenhalsgröße von Schiefer liegt, wodurch das Problem der Poren im Mikrometerbereich nur gelöst werden kann. Es ist schwierig, den Filtrationsverlust zu verhindern, und sie sammeln sich normalerweise an der Oberfläche an, ohne tief in die Leckageschicht einzudringen. Sie erreichen weder die Dichtwirkung noch bilden sie einen kompakten Filterkuchen, um den Filtrationsverlust zu reduzieren.
Nanomaterialien verfügen über besondere Eigenschaften wie Kleingrößeneffekt und Oberflächeneffekt, einen geringeren Verbrauch, im Einklang mit dem Entwicklungstrend von Bohrspülungen zu einer geringen oder keiner festen Phase, und verfügen außerdem über hervorragende Schmiereigenschaften und rheologische Eigenschaften, was sich positiv auf die Verbesserung der Dispersionsleistung auswirkt und Benetzungsleistung der Bohrflüssigkeit. Die Dichtwirkung ist besser und die Schlammkuchendicke beträgt weniger als 1 mm.
(Der Unterschied zwischen Schlammkuchen vor und nach Zugabe eines starren Nanometer-Verstopfungsmittels）
Nanomaterialien haben eine extrem hohe Oberflächenaktivität, lassen sich leicht mit anderen Atomen verbinden, sind stabil und weisen eine hohe chemische Aktivität auf.
Darüber hinaus sind die Partikel von Nanomaterialien im Allgemeinen 1-100 Nanometer groß und gleichmäßig verteilt. Sie dringen leicht in die Mikrorisse von Schiefer ein, spielen eine füllende und stabilisierende Rolle, können die Risse besser abdichten und eine dichte Versiegelungsschicht bilden um Filtrationsverluste zu verhindern.
Kern vor der Zugabe von Stopfenmittel. Kern nach Zugabe von 1 Prozent Stopfenmittel
Aufgrund ihrer physikalischen Blockierungswirkung können Nanomaterialien die Rheologie von Bohrflüssigkeiten verbessern, ihre thermische Stabilität, die Kompaktheit des Schlammkuchens und die Schmierfähigkeit verbessern.
Daher spielen Nanomaterialien eine wichtige Rolle in Bohrflüssigkeiten, die den Filtrationsverlust reduzieren, die Schmierleistung verbessern, die Tragfähigkeit der Formation verbessern, das Bohrloch stabilisieren und das Reservoir schützen können.
