高温延迟交联聚丙烯酰胺凝胶堵漏剂的研究

利用热熔胶的热塑性,制备了热熔胶延迟引发剂。基于自由基聚合,以丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为单体合成了高温延迟交联聚丙烯酰胺凝胶堵漏剂。利用红外光谱和扫描电镜对高温延迟交联堵漏剂进行了结构表征,并对凝胶的成胶时间、封堵能力和抗温性能进行了测试。实验结果表明,引发剂成功被热熔胶包覆。此外,高温延迟交联堵漏剂性能评价实验表明,相比空白样,其可有效地延迟成胶时间,成胶时间为1～4 h可调;同时,该凝胶还具有优良的封堵性能,高温下可有效封堵4 mm缝宽缝板,承压4.83 MPa以上;凝胶具有良好的抗温能力,150℃热滚96 h后,破胶率仅5%。高温延迟交联凝胶保证了现场地下交联凝胶堵漏施工的顺利进行,可有效封堵裂缝型恶性漏失。      

高温延迟交联聚丙烯酰胺凝胶堵漏剂的研究

利用热熔胶的热塑性,制备了热熔胶延迟引发剂。基于自由基聚合,以丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为单体合成了高温延迟交联聚丙烯酰胺凝胶堵漏剂。利用红外光谱和扫描电镜对高温延迟交联堵漏剂进行了结构表征,并对凝胶的成胶时间、封堵能力和抗温性能进行了测试。实验结果表明,引发剂成功被热熔胶包覆。此外,高温延迟交联堵漏剂性能评价实验表明,相比空白样,其可有效地延迟成胶时间,成胶时间为1～4 h可调;同时,该凝胶还具有优良的封堵性能,高温下可有效封堵4 mm缝宽缝板,承压4.83 MPa以上;凝胶具有良好的抗温能力,150℃热滚96 h后,破胶率仅5%。高温延迟交联凝胶保证了现场地下交联凝胶堵漏施工的顺利进行,可有效封堵裂缝型恶性漏失。     

高温延迟交联聚合物堵漏剂的制备与性能

针对目前凝胶堵漏材料注入性差、高温成胶时间短等问题,以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为单体, 偶氮二异丁脒盐酸盐为引发剂,聚乙烯亚胺和N,N^''-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,以自由基聚合与聚合物交联 相结合的方法,研发了一种具有成胶强度高、高温成胶时间可控等优点的高温延迟交联聚合物堵漏剂PM-1,并 通过正交实验和单因素实验得到了PM-1 的最优制备条件,评价了PM-1 的注入性、成胶性和堵漏性,并分析了 PM-1 的高温延迟交联机理。结果表明,堵漏剂PM-1 的最佳制备条件为：单体质量分数为10%（AM、AMPS物质 的量比为4∶1）,聚乙烯亚胺加量为0.4%,N,N^''-亚甲基双丙烯酰胺加量为0.2%,偶氮二异丁脒盐酸盐加量为 0.1%,自制聚合物BRZ加量为1.2%;该堵漏剂具有良好的注入性能;堵漏剂在130 ℃下老化96 h 后仍可封堵粒 度1.7～4 mm的砂层,与惰性材料所形成的复合凝胶对5 mm的裂缝漏层承压能力达6 MPa;添加0.4%聚乙烯亚 胺能够使堵漏剂的交联时间延长3～5 h,可保证地下交联凝胶堵漏施工的顺利进行。     

高压注水井带压作业凝胶封堵体系性能评价

为满足高压注水井带压作业对凝胶封堵体系的强度、成胶时间以及可破胶的性能要求,采用丙烯酰胺 （AM）/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为二元聚合物体系、三羟甲基化合物（Smel30）为交联剂制备了一种 耐温抗盐凝胶封堵体系。研究了温度、无机盐、模拟油含量、剪切时间对凝胶体系成胶时间和凝胶强度的影响, 同时研究了破胶剂过硫酸钠用量对凝胶体系破胶效果的影响。结果表明,温度由40 ℃升至100 ℃时,凝胶体系 的成胶时间由23.5 h 缩短至2.0 h、凝胶强度由39.4 Pa 增至88.6 Pa。无机盐可使聚合物链间距离减小,成胶时间 缩短,凝胶强度略有增加;3 种无机盐对凝胶体系成胶时间和凝胶强度的影响从小到大依次为NaCl＜MgCl₂＜ CaCl₂。凝胶体系抗油污和抗剪切能力较强。加入1%～10%的模拟油可使凝胶体系的成胶时间由8 h 增至15 h, 凝胶强度的变化较小;在60 ℃、500 r/min 的条件下剪切60 min 后,成胶时间从7 h 增至17 h,但凝胶强度仍能保 持81%。凝胶体系的热稳定性较好,在60 ℃老化15 d 未出现明显脱水,且凝胶强度为67 Pa。过硫酸钠可以高效 低成本破胶,按体积分数为30%的量在凝胶体系中加入质量分数为30%的过硫酸钠,60 ℃下的破胶时间为20 h, 残液表观黏度为64.4 mPa·s,可以通过气体或清水将破胶残液顶替至地面,易于返排,满足现场施工要求。     

塔河油田碳酸盐岩储层恶性漏失空间堵漏凝胶技术

塔河油田10区某些碳酸盐岩储层段缝洞发育,且非均质性强、漏失空间大,常规桥堵技术很难实现有效封堵。聚合物凝胶易充填于漏失通道,通过自身交联强度以及与漏层壁面的黏结性实现有效封堵。以部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）、六亚甲基四胺（HMTA）、对羟基苯甲酸甲酯（NIPAGIN）为核心处理剂,研制出了储层用抗高温堵漏凝胶。通过性能评价可知:该抗高温堵漏凝胶表观黏度在40~45 mPa·s范围内,140℃下成胶时间在4~10 h内可控;利用裂缝钢铁岩心（长5 cm）进行封堵能力评价,凝胶可有效封堵2~5 mm缝隙,封堵压力可达2.5 MPa,并在18 d内保持良好的封堵能力,22d后可实现自破胶返排;使用破胶剂可进一步提高破胶效率,在8 h内实现凝胶解除。该堵漏凝胶既可实现高效封堵,又能有效解堵,对储层段恶性漏失有着广泛的应用前景。      

MFR高温调剖剂室内实验评价

MFR高温调剖剂由6．5％木质素磺酸钙（Ca-LS)与6．5％的交联剂改性糠醛树脂（MFR）组成,该凝胶液在150－300℃下能形成性能稳定的凝胶。温度越高,成胶时间越短,加热时间越长,凝胶强度越高。凝胶在300℃时很稳定,耐酸、盐。岩心实验表明,该堵剂的封堵率大于99％,单位突破压力大于100kPa/cm,说明该凝胶液是一种性能良好的高温调剖剂。     

改性淀粉-丙烯酰胺接枝共聚调堵剂的动态成胶性能

深部封堵技术是改善窜流型油藏开发效果的关键技术之一。改性淀粉-丙烯酰胺接枝共聚体系是新型的聚合物凝胶调堵剂。采用30m超长填砂管，模拟了吉林扶余油田的基质和高渗透条带，研究了这种调堵剂在油藏运穆过程中的动态成胶性能。研究结果表明，该调堵剂在运移过程中仍能形成凝胶，其初始成胶时间与在静态条件下基本相同，但完全成胶时间比在静态条件下长；调堵剂完全成胶后，具有很强的封堵能力，封堵系数高达30000。     

碱木素高温堵剂增韧改性实验研究

碱木素堵剂具有优良的耐温耐盐性能,但存在韧性差、易破碎、有效期短等缺点。针对这一问题,通过在常规碱木素堵剂中添加增韧剂以提高体系韧性,研究了碱木素、交联剂与增韧剂各组分加量、pH值、温度、矿化度和反应时间等因素对体系成胶性能的影响,通过测量凝胶体系的模量和红外结构表征考察了堵剂的韧性改善情况,通过填砂管物模实验评价了堵剂的封堵效果。结果表明,配方为6.0%碱木素、5.0%交联剂和0.5%增韧剂韧性改善碱木素高温凝胶在120℃下的成胶时间为8 h、成胶强度为0.048 MPa。该体系可在7~11 pH值范围内成胶,耐盐达20×10~4mg/L、耐温140℃。凝胶体系的弹性大于黏性,凝胶弹性模量随增韧剂加量的增大而增加。凝胶堵剂封堵能力和耐冲刷性较好,封堵率达97%以上,可以用于高温高盐油田缝洞型油藏调剖堵水作业。     

改性高分子魔芋粉堵漏剂在石油开发中的应用

通过对天然高分子魔芋粉进行改性，制备了一种新型堵漏剂。探讨了pH值、接枝单体、交联剂等对凝胶强度和成胶时间的影响，利用红外光谱法对成胶机理进行了探讨。结果表明，该凝胶堵漏剂对于油气层部位的裂缝具有较好的堵漏作用。     

共混胶高温堵剂实验室研究

钠粘土与AM单体共混，在130℃下与引发剂和交联剂反应生成共混胶。该共混胶体系中含钠土6％，单体AM6％～7％，引发剂Y100-200mg／L，交联剂J1％～1．5％。钠土的加入，延缓了成胶时间，提高了热稳定性。该共混胶堵剂体系无需加入缓聚剂和热稳定剂，在很大程度上减小了地层环境不可控因素对堵剂性能的负面影响。共混胶强度高，封堵能力强，高温堵水应用前景良好。     

油基钻井液凝胶堵漏技术实验探讨

钻井工程中使用油基钻井液一旦发生严重漏失,现场处理更困难,且目前尚未形成油基钻井液的高效堵漏技术,因此提出并探讨了油基钻井液用凝胶堵漏方法。研选结果表明,胶凝剂NJZ能够在柴油中具有良好的溶解性,且成胶性能较好,胶凝剂NJZ与交联剂JLJ成胶效果最好,而其与交联剂AlCl₃·6H₂O、AlCl₃·6H₂O和NaOH复配的成胶效果较差,无法满足要求,胶凝剂NJZ浓度为10.0%、交联剂JLJ浓度为4.0%时,使用乳化剂EHJ的交联效果最好,凝胶强度最高。用正交实验法优化了凝胶堵漏体系配方,分析了温度、pH值、剪切作用等对成胶性能的影响。通过填砂管室内实验评价表明,采用双液注入方法,结合多次挤注工艺,相对水基凝胶堵漏体系,新研制的油基凝胶具有更强的堵漏作用效果,且具有良好的抗温性,在120℃下仍具有较高的凝胶强度,承压能力梯度达到1.05 MPa/m。      

可控化聚合物凝胶堵漏材料的研究进展

现今钻井过程中的井漏问题严重,聚合物凝胶堵漏材料具有高黏弹性、可变形性的优势。但是,聚合物凝胶堵漏材料成胶不可控,严重制约了其在钻井堵漏中的应用。综述了可控化聚合物凝胶堵漏技术的研究进展、刺激响应聚合物凝胶材料的类型与作用机制及其在可控化凝胶堵漏方面的应用前景,总结出延迟交联、微胶囊化、触变自愈合、剪切响应成胶以及离子诱导成胶等刺激响应聚合物凝胶堵漏材料日益成为现今可控化堵漏材料研究的热点;同时,刺激响应功能聚合物凝胶材料的研究业已成熟,钻井液环境能够提供聚合物凝胶堵漏材料的刺激响应条件。因此,开发刺激响应功能的聚合物凝胶堵漏材料将有利于实现智能化、可控化堵漏。      

抗高温纤维强化凝胶颗粒堵漏剂

井漏是钻井过程中常见的复杂难题,针对常用聚合物凝胶堵漏剂抗温性能差、承压封堵能力弱的问题,通过分子结构设计,以丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸为单体,柔性纤维为强化材料,过硫酸铵为引发剂,通过与自制大分子交联剂BWL聚合反应,制备了一种新型抗高温纤维强化凝胶堵漏剂。研究了柔性纤维对凝胶堵漏剂流变性能的影响,通过扫描电镜、热重、承压堵漏实验等对凝胶堵漏剂的微观结构、热稳定性、吸水膨胀性和承压堵漏性能进行了研究。结果表明：柔性纤维增强了凝胶堵漏剂的空间网架结构,使其韧性更强;凝胶堵漏剂颗粒具有良好的热稳定性和吸水膨胀性,通过“吸水膨胀、挤压充填”的堵漏原理对漏失通道进行封堵,在140℃下对高渗透性漏失层的封堵承压高于7 MPa,对宽裂缝漏失通道封堵后承压高于5 MPa,可满足高温高压漏失地层中堵漏目的。     

抗高温纤维强化凝胶颗粒堵漏剂

井漏是钻井过程中常见的复杂难题,针对常用聚合物凝胶堵漏剂抗温性能差、承压封堵能力弱的问题,通过分子结构设计,以丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸为单体,柔性纤维为强化材料,过硫酸铵为引发剂,通过与自制大分子交联剂BWL聚合反应,制备了一种新型抗高温纤维强化凝胶堵漏剂。研究了柔性纤维对凝胶堵漏剂流变性能的影响,通过扫描电镜、热重、承压堵漏实验等对凝胶堵漏剂的微观结构、热稳定性、吸水膨胀性和承压堵漏性能进行了研究。结果表明:柔性纤维增强了凝胶堵漏剂的空间网架结构,使其韧性更强;凝胶堵漏剂颗粒具有良好的热稳定性和吸水膨胀性,通过“吸水膨胀、挤压充填”的堵漏原理对漏失通道进行封堵,在140℃下对高渗透性漏失层的封堵承压高于7 MPa,对宽裂缝漏失通道封堵后承压高于5 MPa,可满足高温高压漏失地层中堵漏目的。      

温敏型凝胶堵漏剂的室内研究

针对凝胶堵漏成胶可控性差、高温下结构强度弱的问题,以为基础,制备了一种温敏型凝胶堵漏剂BZ-WNJ,并对其成胶性能进行了综合评价。室内研究表明,BZ-WNJ在80～180℃之间均可形成固态凝胶,具有广谱温敏效应,凝胶强度较可得然胶提高137%,同时BZ-WNJ解决了大颗粒固相对高温成胶的影响,可与其他颗粒状、纤维状堵漏剂复合使用,封闭漏层裂缝同时提升漏失通道内黏滞阻力,提升地层承压能力。      

聚乙烯醇凝胶堵漏剂的室内研究

为解决地质钻孔钻井液漏失的问题,研制了一种新型堵漏剂——聚乙烯醇凝胶堵漏剂,该堵漏剂由聚乙烯醇、硼砂、二丁酯、羧甲基纤维素钠等化学交联反应而成。根据地质钻探钻孔堵漏材料性能的要求,对该堵漏剂进行了成胶时间、成胶黏度、溶胀性、抗稀释性、抗矿化物污染、堵漏等实验。结果表明:(1)当聚乙烯醇为3%、硼砂为0.8%、二丁酯为0.3%、羧甲基纤维素钠为0.3%、交联温度为35℃、p H值为10时,制备的聚乙烯醇凝胶堵漏剂性能为最好,成胶黏度达358 600 m Pa·s,成胶时间为18min;(2)成胶时间在0.1~1.0 h范围内可调,对不同大小通道适宜性好;(3)单独的凝胶堵漏剂最大承压能力达到6.0 MPa,加入1%木屑后最大承压能力提高到7.0 MPa,具有很好的堵漏效果。结论认为,所研制的聚乙烯醇凝胶堵漏剂具有较强的溶胀度、抗稀释、抗矿化物污染和堵漏能力,并且制备方便、价格低廉,可应用于裂缝、溶洞、孔隙及含有动水的复杂漏失地层。     

抗高温井下交联固结堵漏技术在塔河油田的应用

塔河油田奥陶系碳酸盐岩缝洞地层埋深超过6 000 m,地层温度可达130℃;由于地层压力亏空严重,建立循环的漏失压差超过10 MPa;缝洞漏层还存在连通性好、地层水矿化度高的特点。针对漏层高温、高压差、高矿化度的特点,提出采用井下交联固结堵漏技术解决深井缝洞的漏失难题。通过室内评价表明,井下交联凝胶材料SF-1在地层高温、高Ca2+环境中可发生交联反应并迅速增稠,黏度在10 000 m Pa s以上,滞留性强,且抗温达130℃。后续注入的化学固结堵漏材料HDL-1可与滞留在通道中的SF-1进一步反应,凝固形成封堵强度在15 MPa以上的致密封堵塞。该技术在塔河油田TH12179CH井奥陶系漏层一次堵漏成功,为深井缝洞性恶性漏失提供了一种有效的堵漏方法。     

基于温敏形状记忆特性的智能化堵漏材料研究展望

井漏一直是困扰国内外油气钻探工程的世界性技术难题。新型高效堵漏材料的研发,是治理井漏的技术关键。借助智能材料科学的先进理念和方法,探讨分析了形状记忆智能型材料的类型、特性及记忆效应作用机理,介绍了国内外基于温敏形状记忆特性的智能化堵漏材料的研究现状,以及其具有的自适应裂缝尺度、较高承压能力等智能堵漏特性及调控机理。针对温敏形状记忆特性的智能化堵漏材料的制备、评价实验方法及现场工艺方案等提出了建议及展望,可望实现防漏堵漏技术革新。