納米技術在學術領域和應用研究領域得到越來越廣泛的應用。一般來說納米材料尺寸小于100nm，由于表面積與體積比的增加，納米材料具有不同于其他小尺寸材料的物理化學性質。納米復合材料的力學和化學性能的顯著改善，使得納米材料應用前景越來越廣泛。

 

  在鉆井液和隔離液中使用納米技術將為添加劑的發展帶來革命性的變革。水泥基體中嵌有微小尺寸的彈性體，可防止漏失與氣竄，但它們的摻入阻礙了強度的提高。通過向水泥漿中添加納米二氧硅顆粒使該問題得到解決。本文實驗表明納米二氧化硅能提高水泥漿性能，有助于早期強度的形成及較高抗壓強度的形成，實現持續鉆進節約時間。

 

  實驗過程混合所有漿料，使用現行的API標準和程序進行測試，其中干燥的添加劑與水泥混合，液體添加劑溶于水。用水量根據密度大小進行調節。除非特別說明，所有的測試都在190°F進行。在3000 psi下測試抗壓強度，11000 psi下進行稠化時間測試。其中使用的膠體材料是一種商品，納米二氧化硅分散劑粉末活性15%、粒徑5-7nm，它很穩定保質期長達六個月。膠體和納米二氧化硅以不同的比例混合，監測系統可監測其力學性能尤其是抗壓強度的變化。在190°F時讓水泥漿漏失20min測試其漏失量。

 

  結果與分析表1是納米二氧化硅對抗壓強度的影響。為了體現納米二氧化硅的優勢，用微米二氧化硅作對比試驗。從表1可以看出每添加0.2gal/sk的納米二氧化硅，強度形成速率就會從172 psi/hr增大到460psi/hr。從抗壓強度—時間圖的線性部分可以計算強度形成速率。不含納米二氧化硅的成分稱為控體，水泥復合材料的最終強度是控體或控體中加微米二氧化硅的三倍。與控體相比，含有納米二氧化硅的水泥漿的流變性能略高，但仍可澆注和泵送。

 

  通常情況下，水泥漿中含有不同的添加劑，其大小一般是微米級。添加少量的納米二氧化硅不能顯著影響其力學性質，因為一旦這些粒子聚集在一起就不能達到預期的效果。在攪拌水泥漿的過程中，向其中加入納米二氧化硅、膠體和水。由于都是納米級物質—納米二氧化硅顆粒和膠體顆粒有可能結合在一起，將有利于提高早期強度。

 

  1.添加納米二氧化硅能改善水泥的力學性能，尤其是抗壓強度。

 

  2.添加納米二氧化硅也能提高水泥早期抗壓強度，節省鉆井時間，減少鉆井成本。

 

  3.納米材料在一定程度上有助于減少濾失量。

 

  4.納米材料溫度適用范圍廣，可適用于不同的設計方案和現場條件。

 

  5.由于協同作用，納米材料很容易和其他水泥漿添加劑組合以達到所需性能。