化学堵漏技术研究新进展

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1、化学堵漏技术研究新进展王永松　张浩　符军放　陈凡斌　李厚铭（中海油田服务股份有限公司油田化学事业部油田化学研究院，河北三河065201）【摘要】钻井过程中常遇到漏失，处理漏失事故要花费大量时间和材料。本文介绍了化学类堵漏材料堵漏机理，并对化学类堵漏材料的研究进展进行了综合评述，以期为新型堵漏材料的研发提供新的思路。.jyqk3泥浆加热至约71℃约2小时，单个的小球就膨胀至原体积2~4倍，且在此膨胀状态下具有很高的强度。2树脂类化学堵漏剂按照堵漏机理树脂类堵剂可分为吸水膨胀型及固化型。吸水树脂[8]是遇水溶胀但不溶解的交联聚合物。利用

2、吸水树脂在漏失地层发生吸水膨胀，通过填充堵塞和挤紧压实双重作用，有效的封堵漏失地层。在其分子结构上含有亲水性基团，如羧基、羟基、酰胺基等。根据亲水基团种类，可分为阴离子型、阳离子型、非离子型以及复合离子型。阴离子型吸水树脂主要包含聚丙烯酸类、磺酸类和磷酸类等。聚丙烯酸类吸水树脂耐盐性差[9]，不能在盐水环境中应用。而磺酸类、磷酸类树脂都具有很好的耐温、抗盐性能，通过改变反应单体配比及反应条件能得到不同性能的吸水树脂材料[10-12]。阳离子型吸水树脂主要是季铵盐类。秦涛[13]、张娜娜[14]等人分别合成了阳离子聚丙烯酰胺型树脂堵剂

3、，并通过加入刚性单体的方式，提高了堵剂的热稳定性。非离子型吸水树脂主要有聚（甲基）丙烯酰胺及聚多糖类等[13]。其吸水倍率低，但耐盐性好。其中，聚（甲基）丙烯酰胺是目前应用最多的非离子型吸水树脂材料。黄珠珠[15]采用适当分子量的PAM和交联剂乙酸铬制备了随钻堵漏型弱凝胶堵漏剂，该堵漏剂在60℃下具有很好的稳定性，加入重铬酸钾后，其抗温性提高到80℃。Heying[16]将不同配方、不同粒径的适度交联的PAM颗粒加入到钻井液体系中，到达漏失地层附近后，逐渐吸水，在漏失通道处膨胀，堵塞漏失裂缝或孔隙。通常来说，离子型吸水树脂吸水倍率大

4、，但耐电解质（盐）能力差；而非离子型吸水树脂则恰恰相反[17]。在现场应用时，通常是将两种或两种以上的单体进行共聚或交联，得到一种亲水基团多样化的吸水树脂堵漏材料，它同时含有非离子型亲水基团和离子型亲水基团，并可通过调节单体配比提高其吸水性和吸水速度，同时提高其耐温耐盐性[18]，以更好满足堵漏的需求。吸水树脂类堵剂使用过程中的主要难题是如何控制其发生吸水膨胀反应的速率。若未进入地层即发生吸水膨胀，不仅堵漏效果差，而且还会造成施工困难。通过包括延时溶解材料、接枝疏水性单体或采用非水携带液的方法可延迟其吸水膨胀反应发生的时间。可固化树

5、脂与吸水树脂不同，在未使用时保持流动度较好的低粘态，加入固化剂后或在高温的影响下则迅速固化，生成具有一定强度的固体树脂。目前，较为常见的可固化树脂为脲醛树脂及酚醛树脂。脲醛树脂是尿素与甲醛缩聚得到的线性脲醛低聚物。以氯化铵为固化剂时可在室温固化。促进剂如硫酸锌、磷酸三甲酯、草酸二乙酯等可加速固化过程。梁涛[19]等人研制了一种改性脲醛树脂堵漏剂，其基本配方堵漏剂使用温度高达140℃，固化时间在10~72h范围内可调，封堵率可达99%。赵文娜[20]等人研究了各反应因素对脲醛树脂性能的影响，并制得综合性能较好,游离甲醛含量低的低毒脲醛

6、树脂。刘晓平[21]等人通过组分用量筛选，研制了一种脲醛树脂堵水堵剂：适用于井温60~120℃，固化时间在5~24小时可调。目前已在中原油田15口井试用，堵漏成功率为100%。酚醛树脂是由苯酚和甲醛在酸触媒或碱触媒条件下进行缩聚反应生成。可作为堵剂使用的酚醛树脂为热固性酚醛树脂，其固化过程分为三个阶段，分别称为A阶、B阶及C阶。A阶树脂是线型树脂，能溶解于酒精或丙酮中，一般是指从合成釜中生产得到的酚醛树脂。B阶树脂是A阶树脂经进一步反应而转变成支链型的酚醛树脂，其中部分树脂已接近凝胶，因此B阶树脂只能部分溶解于酒精或丙酮中。C阶树脂

7、是已转变成体型结构的完全固化的树脂。热固性酚醛树脂在受热时，能自动地从A阶树脂转变为B阶树脂，进而成为C阶树脂。在热固性酚醛树脂（A阶）的贮存过程中也会逐渐发生此类变化，因此树脂有一定的贮存期，一般贮存期为3个月左右。酚醛树脂常见的固化剂有苯磺酰氯、对甲苯磺酰氯、硫酸乙酯和石油磺酸等。它们都能分解出氢离子，对固化反应有催化作用。其中，对甲苯磺酰氯的酸度较低，因而固化速度较慢，当环境温度较低时，可能几个小时甚至十几个小时也不固化。苯磺酰氯作为固化剂，固化速度适宜，通常在20℃下40-60分钟内完成初凝，固化后产物的物理机械性能较好。但

8、在施工时会放出刺激性氯化氢气体。石油磺酸作为酚醛树脂的固化剂的优点是：毒性低、易与树脂混匀，施工条件好，通常使用的固化剂是一种或几种物质的混合物，以便于调节固化产物的性能。酚醛树脂类堵剂的研究应用较广泛，余吉良[22]研制了一种改性酚