井下交联有机/无机复合堵漏材料的研究与应用

来源 :西安石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:claverchou
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随着石油资源勘探开发向深井、超深井及复杂地段井的发展,井漏问题日渐突出,而我国解决井漏问题的主导技术是利用堵漏材料对漏失通道进行填充堵塞。传统的堵漏材料主要以桥接、固结、高失水和复合堵漏材料为主,但此类材料在应用过程中存在易封门、耐温性差、驻留能力低、“插旗杆”施工风险、适应性差、易冲稀等缺陷。化学凝胶类堵漏材料,尤其是交联聚合物凝胶,可不受漏失通道尺寸的限制,具有强驻留、强适应的优势,应用前景广阔,但提高其耐温性和承压能力是未来研究方向。基于此,本文合成了一种三元疏水共聚物,并与市售聚合物的基本性能进行了对比,最终研发出一种耐温性良好、交联时间可控的高强度井下交联有机/无机复合堵漏材料,并在现场进行了应用,主要研究内容如下:(1)以溴丙烯和二甲基十六烷基胺为反应物合成了一种疏水单体二甲基十六烷基烯丙基溴化铵(DMCs)。然后,以二甲基十六烷基烯丙基溴化铵、丙烯酰胺(AM)、丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为共聚单体,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原引发体系,合成了一种三元疏水共聚物(DMCs-AM-AMPS),并通过红外光谱对其结构进行了表征,结果表明聚合物为目标聚合物,并采用扫描电镜(SEM)对其水溶液微观结构进行了分析,通过单因素实验,确定了三元疏水共聚物的最佳合成条件:单体总浓度25%,引发剂浓度2.0%,反应温度45℃,反应时间6小时。(2)通过考察凝胶主剂、交联剂、增韧材料、交联温度对堵漏剂成胶时间和成胶强度的影响,确定出井下交联有机/无机复合堵漏体系的组成为:0.2~1.0%凝胶主剂(DMCsAM-AMPS),0.4~1.2%交联剂(酚醛交联剂),1.0~3.0%增韧材料(丝瓜瓤+超细碳酸钙)和0.02%稳定剂(硫脲)。该体系成胶时间在0.5~7.0小时内交联可控、易于泵入地层。(3)通过红外光谱、TGA-DSC及扫描电镜对井下交联有机/无机复合堵漏材料的结构进行了表征,并对其基础性能进行了研究,结果表明凝胶堵漏材料耐温达120℃,承压能力可达7 MPa,在高温环境下老化16小时未发生脱水现象,仍保持着良好的粘弹性。将研制的堵漏材料应用于西部某油田钻井现场,针对裂缝性地层的失返性漏失井,采用交联凝胶+水泥的堵漏方案,在堵漏现场施工过程中成功地对裂缝进行封堵并建立循环,取得了优异的堵漏效果。本文的研究成果可为解决堵漏问题提供理论依据,具有一定的指导意义和应用价值。
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