吸水树脂堵漏材料的研究进展

对近年来国内外吸水树脂堵漏材料的结构和种类进行了综述,分析了膨胀倍率的影响因素,概述了目前吸水堵漏材料延时膨胀的方法如包裹法、接枝疏水性单体和采用非水携带淡等.总结了吸水树脂类堵漏材料存在的问题,并提出了研究建议.     

吸水材料在石油钻井堵漏中的应用

吸水材料,特别是具有一定强度的凝胶吸水材料,在处理复杂地层漏失中发挥着越来越重要的作用。综述了堵漏用吸水材料的成分及其结构,从提高强度、提高抗温性能及控制膨胀速度等方面评述了当前堵漏用吸水材料的改进方法,并在实践的基础上阐述了吸水材料的堵漏机理。讨论了堵漏用吸水材料的发展趋势。     

一种吸水膨胀类聚合物堵漏剂HDL-1的合成与评价

针对目前堵漏材料吸水性能小、承压能力差等问题,以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、烯丙基磺酸钠(SAS)作为单体,以可溶性淀粉作为接枝材料,采用自由基水溶液法合成吸水性能好、抗盐性能强的堵漏剂HDL-1。采用正交试验对堵漏剂的组成进行优化设计,并对堵漏剂HDL-1进行各项性能测试。结果表明:实验最佳温度70℃、AA中和度80%、引发剂加量0.60%、交联剂加量0.50%、单体淀粉摩尔比7∶1,酸溶性纤维加量15%;堵漏剂HDL-1在80℃时的吸水性能最好,为268.78 g/g,在8%NaCl、0.9%CaCl_(2)和复合盐水中的吸水性能(30 h)分别为21.5、12.5和24.9 g/g,具有较好抗钠盐、钙盐能力;在160℃下经过15 d后保水率仍然高于30%,保水率高;酸溶率最高为86.85%;HDL-1在砂床中的承压最低为6 MPa,在1~3 mm裂缝中的承压强度最大为10 MPa且封堵效果很好。     

超强吸水树脂堵漏性能研究

超强吸水树脂是一种较为理想的堵漏材料，它能很好地解决钻井过程中的恶性漏失，对碳酸盐岩、裂缝发育地层，可有效防止钻井液固相和液相侵入裂缝、溶洞系统。主要研究了吸水树脂的堵漏效果，测试了不同条件下超强吸水树脂的承压能力，包括不同渗透率、不同温度下吸水树脂的承压变化。试验结果表明，在吸水树脂堵漏过程中，漏失量并非一直降低，而是一个先增加后降低最后再增加的过程，从而很好地说明了吸水树脂通过架桥、不断被压实、继续吸水膨胀，最终达到封堵的目的，这也正是吸水树脂用于堵漏的作用机理。     

新型可延迟膨胀类堵漏剂的合成与性能评价

现有的凝胶堵漏剂吸水膨胀速度过快,导致堵漏剂难以进入漏层;部分进入漏层的堵漏剂,因提前膨胀致使填塞层强度低,堵漏效果差。采用丙烯酸（AA）、丙烯酸甲酯（MA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸衍生物（AMPSA）、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为原料合成可延迟膨胀堵漏剂BZYD-1,对其进行表征,评价了其可延迟性能及承压堵漏能力。结果表明:所合成的可延迟膨胀堵漏剂BZYD-1热稳定性好,抗温达150℃;室温时,清水浸泡几乎不发生吸水膨胀,碱性条件下浸泡4 h膨胀率不大于50%;80℃时,碱性条件下吸水膨胀率达到17.8倍,具有显著的延迟膨胀效果,承压能力为4 MPa。该延迟膨胀堵漏剂具有较好的应用前景。      

吸水膨胀树脂复合堵漏剂的研发与性能评价

针对钻井堵漏中吸水树脂堵漏剂承压能力低、单一刚性颗粒碳酸钙难于堵漏、它们的颗粒大小与漏失裂缝尺寸难以匹配,均不能很好堵漏的问题,以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂进行聚合反应,再通过烘干、粉碎、过筛处理制备...     

新型吸水膨胀堵漏剂的研发与评价

针对目前膨胀堵漏剂普遍存在包覆材料环保性差、强度低、成本高等问题,研发了一种新型膨胀堵漏剂。该堵漏剂由丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、膨润土、惰性材料（核桃壳、云母、聚丙烯纤维）、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾和亚硫酸氢钠等通过溶液自由基聚合法合成,合成后采用绿色环保的植物胶囊包覆。对堵漏剂的常规性能和堵漏性能进行了综合评价,结果表明,使用15%钠膨润土时,堵漏剂吸水倍数为113、弹性模量达44.6 kPa、抗温达100℃、抗NaCl达15%、抗CaCl₂一般;绿色植物胶囊基本不含重金属成分、环境保护性强,包覆堵漏剂时,常温下8~30 min破碎,70℃下5~17 min破碎,可满足现场可控要求;堵漏剂单独使用可封堵1~2 mm缝板,承压能力达3 MPa;合成时添加20%粗粒径复合惰性材料,可封堵1~4 mm缝板,承压能力达4 MPa;添加20%细粒径复合惰性材料,当堵漏剂加量较大（达4%）时,仍难以封堵1~2 mm缝板;合成后添加惰性材料可极大地提高堵漏剂承压能力（大于5 MPa）,同时减少堵漏剂加量（0.3%~0.5%）,可封堵1~4 mm缝板;相比国内常规堵漏剂,新型堵漏剂每吨节约成本2 000~4 000元,应用前景良好。      

地下合成凝胶堵漏性能研究

凝胶堵漏在钻井过程中解决恶性漏失具有很好的效果,文章介绍了一种能在地下合成凝胶的方法,该体系以丙烯酰胺为主体,引入具有吸附性能的阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵,采用N、N-二甲基双丙烯酰胺为交联剂,利用地下高温特点自动聚合并交联形成高黏凝胶,黏度可达上万mPa·s,形成的凝胶具有吸水膨胀特性可增至本身体积的1.5倍,该体系对高渗透地层和裂缝具有降低漏失速度并封堵漏层的作用.     

油田堵漏用吸水树脂的制备及性能研究

针对钻井过程中的钻井液漏失问题,以丙烯酰胺、丙烯酸、碳酸钙为主要原料,采用水溶液聚合法,制备了成本低、强度高、吸水倍率高的高吸水性树脂。实验结果表明,该树脂的最优合成条件为:单体的质量分数为20%,交联剂加量为0.3%,引发剂Na2SO3和(NH4)2S2O8质量分数分别为0.75%和1.5%时,碳酸钙的加量为3%,反应温度为50℃,pH值为11,AM:AA的质量比为7:3。在此条件下合成的高吸水性树脂,在室温下的吸水倍率为137g/g,其吸水倍率和强度均可满足钻井堵漏的需要;加入碳酸钙可提高吸水性树脂的吸水性和强度;树脂加量为0.3%～0.5%的堵漏浆即可达到良好的堵漏效果,并且吸水树脂的堵漏承压能力可达3.0MPa。     

聚合物凝胶堵漏剂在盐水中吸水膨胀性能评价

在对我国凝胶堵漏剂的应用现状进行文献调研的基础上,结合现场应用实际,优选出得到广泛应用的聚合物凝胶并进行室内实验研究。分别考察温度、压力、pH等因素对聚合物凝胶在盐水中膨胀性能的影响。结果表明,聚合物凝胶堵漏剂在盐水中膨胀倍数比在清水中低,膨胀时间为6 h时,两者相差1.85;温度对聚合物凝胶在盐水中膨胀性能影响较大,压力和体系pH影响不大。对聚合物凝胶进行模拟堵漏试验得知,凝胶能有效地形成封堵层。     

环氧-酚醛复配树脂堵漏剂的改性研究

对以环氧树脂和酚醛树脂复配物为主体材料的堵漏剂进行了改性研究。通过评价固化剂六次甲基四胺加量对树脂的固化时间和固化体强度的影响,优选出该固化剂的最佳加量为2.5%～3.0%。通过评价纤维棉C-64和超细碳酸钙对该堵漏剂的增韧效果,得出单独使用纤维棉C-64是一种较好的增韧手段。最终优选出的堵漏剂配方为:40 g酚醛树脂+60 g环氧树脂+2 g纤维棉C-64+适量无水乙醇+3 g六次甲基四胺。性能评价结果表明,该环氧-酚醛树脂堵漏剂固化时间可控、强度高,具有较好的抗高温老化性能以及化学稳定性能,对岩心孔隙的封堵率在98%以上,对岩心裂缝的封堵率在80%以上。     

GCY-X体膨型堵漏剂的研制与性能评价新方法

用水溶液聚合法合成了一种具有膨胀可变形性的堵漏剂GCY-X,并对其性能进行了评价.评价结果表明,该堵漏剂在室温下的吸蒸馏水倍数为303倍(m/m),在须五段现场钻井液中的吸液倍数为20倍,抗温可达100℃.通过对现有仪器改造,形成了体膨型堵漏剂产品的封堵性能评价实验方法.封堵评价结果表明,GCY-X与钻井液的配伍性好,配伍钻井液针对宽度为1.2～2.5 mm的岩心模拟裂缝的封堵能力可达100％,承压能力为6MPa.形成的GCY-X产品封堵性能评价实验方法可行有效,弥补了目前针对体膨型堵漏剂封堵性能评价方法存在的不足.     

高强度可固化树脂堵漏剂PMMM研制与评价

裂缝性地层恶性漏失是油气钻井工程重大技术难题之一,可固化树脂和井下交联聚合物是常用堵漏材料,但存在井下交联可控性差、固化强度低等问题。研制了一种部分醚化改性氨基树脂PMMM,利用拉曼光谱分析了其分子结构,并揭示了固化机理。PMMM固化时间随着固化剂加量增加或温度升高而缩短,在80～130 ℃温度下可做到1～10 h可控,固化后不收缩,最高抗10%水基钻井液污染。PMMM固化后抗压强度随着CaSO₄纳米晶须增加先增加后降低,0.5%纳米晶须加量下,80 ℃养护24 h后PMMM抗压强度最高达56 MPa,高于常规水泥堵漏材料。基于100～130 ℃下黏度数据,利用修改的阿伦尼乌斯黏度方程,拟合得到PMMM黏度-温度-时间曲线方程,方程预测90 ℃下黏度变化规律与实测数据相吻合,基本反映了PMMM堵漏材料加热条件下的黏度变化规律。整体而言,PMMM树脂固化堵漏材料具备配方简单、固化条件可控、固化后强度高等优点,在裂缝性地层恶性井漏中具有一定应用前景。      

木质素基高吸水性树脂的制备与溶胀行为

以木质素磺酸钠(LS-Na)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)为原料,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,采用微波辐射法,通过接枝共聚合成了具有生物降解性能的LS-g-PAMPS/AA高吸水性树脂。探讨了单体配比、LS-Na用量和单体总用量对LS-g-PAMPS/AA树脂吸水倍率的影响,研究了该树脂在各种盐溶液中的溶胀行为,并利用FTIR和TG等方法分析了该树脂的结构。实验结果表明,当m(AA)∶m(AMPS)=3、LS-Na用量(基于体系总质量,下同)为6%(w)和单体总用量为35%(w)时,LS-g-PAMPS/AA树脂在去离子水和生理盐水中的吸水倍率分别为1 217g/g和125 g/g。LS-g-PAMPS/AA树脂具有较强的热稳定性、耐盐性和盐响应性能,在不同的盐溶液里有良好的可逆行为和多次反复利用性能。     

高温堵漏凝胶性能评价系统

凝胶堵漏具有一定的创新性和前沿性,目前还没有相关仪器准确评价凝胶堵漏所需凝胶的核心性能,为此研制出一套高温堵漏凝胶性能评价系统。介绍了新型堵漏凝胶性能评价仪器——高温堵漏凝胶性能评价系统的组成、工作原理及使用情况。该评价系统可进行实验压力自动采集,实验温度范围为室温~200℃;智能触摸屏还可以随时监测堵漏压力、最大堵漏承载压力、承载压力随时间变化情况、凝胶保持良好封堵能力时间、回压压力等实验参数,并以曲线形式显示出来;系统显示实验结果准确、直观、方便,可以打印相关曲线和数据报表。高温堵漏凝胶性能评价仪选用的加热、数据采集、数显、保温、传感器、智能电脑等设备材质精良、耐用,可进行长期、高强度的实验。     

防水冲稀堵漏预处理剂HSN的研制及应用

针对含水漏失层的堵漏难题,研发了防水冲稀堵漏预处理剂HSN.HSN具有pH值降低时及与钙、镁离子作用时黏度变大的独特性质.HSN在与地层水接触后,与地层水中的钙、镁离子可发生迅速反应,使溶液黏度迅速变大,并且生成具有一定弹性的不均匀网状结构,从而使堵漏材料有效滞留.煤层气井韩5 -094井在井深605m处发生失返性漏失,堵漏9次未成功,分析认为是由含水裂缝引起的,因此采用HSN溶液并配合堵漏浆堵漏,结果使用很少堵漏材料即成功封堵.     

堵漏用高强度抗盐吸水树脂的性能评价

采用丙烯酰胺、阳离子单体、抗温单体等制备了油田堵漏用吸水树脂,考察了该吸水树脂的吸水性能。采用VVDB-2000A型拉力试验机和CL-Ⅱ泥浆堵漏试验仪对吸水树脂的强度和形成封堵层的承压强度进行了评价。吸水实验结果表明,吸水树脂在纯水、饱和盐水和复合盐水中的吸水倍率分别为6.2、6.5和5.6 g/g,表明其具有较高的抗盐性,吸水饱和的时间为10 h,可满足现场堵漏浆的配制过程。可反应性实验结果表明,吸水树脂在一定的温度下可进一步反应,强度逐渐增大。实验室模拟堵漏实验结果表明,采用吸水树脂、基浆和骨架材料等配制的堵漏浆,可形成致密的封堵层,其封堵强度可达26 MPa,具有较高的承压强度。     

油井水泥膨胀剂室内检测与评价

介绍了国内油井水泥膨胀剂的发展现状及作用机理，制定了其检测标准及评价方法，并从水泥膨胀率、抗压强度、水泥浆自由水含量及发气时间等方面对膨胀剂进行了较为全面的检测和评价。掌握了油井水泥膨胀剂质量状况及性能特点，对油井水泥膨胀剂的推广应用及提高固井质量具有一定的指导意义。     

耐高温改性酚醛树脂复合堵剂体系的研制及性能评价

研制了耐高温改性酚醛树脂复合堵剂体系,并对其性能进行了评价。确定了可满足现场油田污水配制要求的复合堵剂体系最佳配方:3 000 mg/L HPAM+4.5%改性酚醛树脂+0.08%膨润土。性能评价结果表明,复合堵剂体系的耐温抗盐性能良好,可用于200℃的稠油热采井的调剖堵水作业;封堵性能良好,封堵率高达98.6%,80℃放置20 d进行后续水驱,封堵率变化不大,稳定性好。