吸水材料在石油钻井堵漏中的应用

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1、2010年2月赖小林等．吸水材料在石油钻井堵漏中的应用l7吸水材料在石油钻井堵漏中的应用赖小林王中华郭建华李旭东郝纪双(中国石化中原石油勘探局钻井工程技术研究院，濮阳457001)摘要吸水材料，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。关键词吸水材料堵漏机理应用钻井井漏是钻井过程中普遍存在的现象，在钻井1堵漏用吸水材料类型作业中因处理井漏所耗费时

2、间约占钻井时间的1．1粘土类复合吸水材料10％。防漏失常用办法是在钻井液中加入不同粒用水分散的亲油膨润土形成的凝胶封堵漏径的材料，在微裂缝或孔隙中形成架桥或团簇以层J，或将鞭土与干粉状的PAM等混合物中加人防止钻井液的漏失。当钻井过程中发生漏失时，水混合后注入井筒封堵漏层J。也可将鞭土封桥塞堵漏是有效的堵漏手段之一，其堵漏成败的装于聚合物衣膜胶囊中，囊中留一小孔，当胶囊泵关键是堵漏颗粒的尺寸分布是否与漏失通道直径人地层后，水通过小孔进入胶囊中，搬土吸水膨胀相匹配，其最佳尺寸范围是裂缝宽度或孔隙直径并破坏包衣膜，释放出聚合物吸水膨胀而封堵漏的1／7至1／3【】。在钻井施

3、工中，特别是探井钻

4、皇[6]，O井过程中，一般不能准确掌握漏失地层的裂缝宽1．2丙烯类聚合物吸水材料·度或孔隙尺寸，因此很难保证这些材料在地层中丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈等单体分子结构中形成成功的桥塞。如果高浓度的桥堵材料也难以含亲水的羧基、酰胺基，且易聚合，其聚合物可以重新建立泥浆循环，可以使用水泥堵漏，单独使用和无机多价离子或具有双官能团的有机物进行交或与桥堵材料混合使用。水泥堵漏在封堵裂缝的联而形成吸水性能很好的凝胶。其中以丙烯酰胺同时也封堵了井筒，需要重新钻开，通常这样的操为主要单体的堵剂研究得最多，这是由于酰胺基作需要重复几次直到形成有效的封堵。在封堵漏团吸水

5、性强，且为非离子单体，耐盐性较好，另外层前，水泥浆常发生相分离，其中比重较大的水泥酰胺基团又为吸附基团，可增加树脂在地层中吸颗粒倾向于从水中分离出，发生脱水。此外，由于附能力，提高驻留能力。如以AA、AM为原料开水泥浆在地层中的驻留性欠佳，往往在没有封堵发的高效承压堵漏剂，进入孔喉或微裂隙1—5h漏层前就已漏人地层深处。后，膨胀倍数是自身体积的3～25倍，充满孑L喉或为了解决上述桥塞和水泥浆堵漏面临的难微裂隙，由于吸水膨胀压力的作用，可将其他堵漏题，将吸水材料用于堵漏施工。这类材料能吸水材料吸收的滤液挤出，使堵漏材料发生去水化作膨胀】，并具有可变形性和聚结作用，能挤人

6、地用，提高了漏层的承压能力⋯。层裂缝形成强而韧的堵漏层。堵漏用吸水材料的一些助剂的加入可提高吸水树脂的堵漏效发展经历了从粘土类复合物到聚合物凝胶、树脂果。在AA、AM的聚合体系中引人无机材料如膨等过程，国外在上世纪80年代出现了大量专利，但近年研究开发较少；国内在这方面的研究起步收稿日期：2009一lO一19。相对较晚，在90年代开发了以SYZ、PAT为代表作者简介：赖小林，工程师，2008年毕业于中国科学院新疆理化技术研究所，获有机化学博士学位，现于中原石油勘探局的吸水膨胀堵漏材料】，目前吸水材料堵漏逐渐钻井工程技术研究院做博士后研究，主要从事堵漏用吸水材料的研究开

7、发工作。受到重视，在复杂井漏的处理中发挥重要作用。基金项目：中原石油勘探局重大科技攻关项目“新型抗高温本文综述了堵漏用吸水材料的研究与应用情况。延迟膨胀堵漏剂研究”(编号：2oo9319)部分研究成果。细石油化工进展ADV第l1卷第2期18AANCESINFINEPETROCHEMICALS一润土、蒙脱土，既可提高堵漏材料的强度，也可以但其使用还存在一些争议。Glen等Ⅲ报道了使降低成本J。如高岭土表面存在的羟基和带电用聚氨酯堵漏失败的试验，尽管输送装置被妥善荷的活性点，与溶液中阳离子发生相斥作用，可提地安装，但聚氨酯并没有在井底充分地膨胀，而是高吸水树脂的抗盐能力，

8、有机羧酸CA能参与聚形成了一种粘稠的聚合物，无法有效地封堵漏层，合反应，起到调节吸水树脂的饱和吸水时间的作室内模拟井底条件实验表明，该泡沫化合物在井用】。与无机材料复合还可提高吸水树脂的抗底被水严重稀释而影响了反应动力学。基于对聚温性能，如以无机材料填充的NFJ—l凝胶聚合氨酯应用的不同观点，Boukadi等¨对市面上5物，在135℃井浆中的膨胀倍数随养护时间增加种聚氨酯产品用于堵漏进行了评价，发现只有聚而略下降，养护1Od后膨胀倍数仍在l0倍以上，氨酯A在室温和常压下膨胀20倍，能在裂缝处而且强度高、韧性好，具有很好的抗高温性能J。形成很强的密封效