为了最大限度地开发油气资源，需要采取合适的保护油气层技术，以提高油气井的生产能力。目前，纳米材料用于保护储层的方法主要有两类：使用合适的纳米材料，可在岩石裂缝或孔隙间形成高质量的密封膜，起到良好的堵漏效果；选择合适的纳米钻井液体系，它能在井壁表面形成低渗透率的泥饼，可减少钻井液对储层的污染。

    1、纳米级储层保护材料

    Lécolier等在交联聚合物凝胶中加入可膨胀的聚合物颗粒和胶体物质，研制了一类新型的纳米复合有机/无机凝胶。该纳米复合凝胶不会对环境造成污染，产品可以直接由各组分的干粉混合而制备，从而在现场直接用干粉混合物与水混合即可制备封堵流体。这种纳米复合有机/无机凝胶具有良好的黏着性、伸缩性和较高的凝胶强度，且承压能力强，能在井下温度和压力下大范围封堵漏层，特别是严重的循环漏失层如天然裂缝层，效果显著，在循环漏失处理领域有着重要的应用价值。

    Baker Hughes开发了一种可变形的纳米级封堵聚合物MAX-SHIELDTM，该纳米材料可在裂缝或孔隙表面沉淀下来，在压差进一步作用下起到压实和变形作用，从而在孔缝表面生成一层密封膜。现场试验表明，该聚合物能有效减少孔隙压力传递，从而起到防止冲刷和井筒坍塌、提高井眼稳定性的作用。此外，当将该纳米聚合物和其它抑制剂一起使用时，可在微裂缝或孔喉表面形成一种性能良好的半透膜，对储层起到较好的保护效果。这种纳米级封堵聚合物具有防止压差卡钻、稳定井壁的作用，环保经济，在控制渗漏和漏失处理领域具有广泛的应用前景。

    Bicetano等以碳酸钙、石灰岩、碳酸镁、氧化镁、碎坚果壳、沥青、黏土、陶瓷碎片和苯乙烯嵌段共聚物等为原料，制备了一类热固性纳米复合物颗粒（比重为0.75数1.75），并将该球形纳米颗粒作为复合添加剂加到钻井完井液中，对其漏失性进行了研究。实验结果表明，含有该纳米复合物颗粒的水基钻井液、油基钻井液、反相乳化钻井液和合成基钻井液等都形成了低渗透性的坚硬泥饼，从而提高了井眼的稳定性，降低了储层漏失和对地层的伤害，起到良好的保护储层的作用。

    柯扬船等通过熔融插层法，以层间距1.98nm的有机蒙脱土与聚丙烯（PP）熔融共混生成纳米复合材料，经熔融纺丝和牵伸技术制备了功能性超短纤维。研究结果表明该功能性超短纤维可纺性较好。XRD分析表明蒙脱土层间距由1.18 nm增大到1.98 nm，蒙脱土均匀地分散在PP基体上。SEM分析表明超短纤维表面和端面颗粒以50数70 nm均匀分散。将不同直径的超短纤维加入钻井液中，发现超短纤维在钻井液中的分散性较好，可显著提高钻井液的增黏性能，且降滤失效应显著（当直径达100 μm时，30 min滤失量可降低10 mL）。这种超短纤维改性的钻井液体系可快速形成致密屏蔽暂堵层，有望对油气储层产生良好的保护效果。

    2、纳米级储层保护钻井液体系

    在油气勘探开发过程中，由于传统钻井液的抑制性差、固相含量高，储层极易发生水敏反应，水锁效应造成油层孔喉被堵塞，严重损坏油气层。

    胜利油田研制出一种具有超强抑制性和良好保护油气层特性的新型钻井液体系——成膜强抑制纳米封堵钻井液体系。现场应用表明，该钻井液体系有着超强的地层抑制性和超低固相含量，其特有的成膜性还会在地层形成封堵性有机膜，从而实现对地层的“零伤害”。该钻井液体系不仅有效减少了钻井液对地层的污染，还成功避免了水敏性地层开发过程中油气层堵塞、采收率降低等现象的发生，原油产量明显提高。

    白小东等以纳米胶乳NM-1和无机纳米颗粒NMTO 为主剂合成的水基纳米钻井液可形成完全不透水、厚度约为50数60 μm的隔离层，其膜效率为65%。该钻井液的API 滤失量在120 min 后随时间变化的增量几乎为零，且其承压能力在3.5 MPa以上，这说明该钻井液有着较好的隔离层效应。将成膜后的岩心进行切片，用扫描电镜分析半透膜的内部微观结构，发现该半透膜是通过胶团堵孔、纳米胶乳粒子-聚合物网络结构的共同作用而形成的；隔离层是在半透膜的基础上通过乳胶粒的变形、填充、高温黏结而形成的。因此，该钻井液可以在钻井液-井壁表面上形成较好的半透膜及隔离层，能阻止外来物质的侵入，从而提高了井壁的稳定性，有效地保护了储层。

    崔迎春等在强抑制性水基钻井液中加入2%纳米材料，合成了一种新型的NM钻井液，将其应用于胜利油田和中原油田不同油区的水敏性地层和低渗透油层中的30多口井中。现场应用表明，NM钻井液具有优良的流变性，抑制性强、润滑防塌能力良好、携砂能力强、流变参数合理、性能稳定，页岩回收率较高，润滑性能良好，滤失量低（特别是高温高压滤失量较低），抗温性好。该体系与处理剂配伍性好，油层保护效果好，渗透率恢复值较高；现场转化使用方便，可以满足钻井工程的需要，取得了很好的安全钻进和油气层保护效果。

    Amanullah等以商业化的纳米材料和纳米稳定剂为原料，合成了一类纳米级钻井液，其具有良好的流变性和滤失性，可在井壁上形成一层超薄、致密、分散均匀的泥饼，减小了高渗透地层的压差卡钻事故的发生。此外，它还可以降低钻具和井壁间的摩擦阻力。因而该钻井液对于减小斜井、水平井、大位移井和多侧钻井作业的扭矩和阻力将起到极其重要的作用。与普通钻井液相比，该水基钻井液可显著地减小流体对油气储层的伤害，控制流体的漏失，提高钻头在极硬地层的破岩速度。