聚合物凝胶堵漏剂配方及其在高原铁路超深水平孔中的应用进展

高原铁路横穿藏东南缘,区域岩性复杂多变,岩体强度以及完整程度差异极大,致使线路勘察异常艰难。在开展的超深水平定向孔钻探勘察中,孔内漏失、掉块严重,严重影响钻探进度。分析认为,漏失通道大,水泥浆、PAM+SZ803高分子堵漏剂等传统堵漏材料径向渗透力弱、凝结性差和提下钻时的抽汲作用等多因素,共同导致掉块卡钻、坍塌埋钻、漏失、钻孔弯曲等井下复杂现象发生。为解决水平孔超深部裂缝性漏失问题,利用聚合物凝胶自由交联作用机理,合成一种新型聚合物凝胶堵漏剂。通过实验测试配方中交联剂、延缓剂(GH-8)、羧甲基纤维素的含量以及温度对成胶黏度、成胶时间影响,当聚乙烯醇3%、硼砂2%,羧甲基纤维素0.3%、GH-80.6%,交联温度30~45℃时,成胶时间74~91 min,成胶黏度247400~254400 mPa·s,符合生产需求。承压封堵模拟实验研究表明,加入3%木屑后承压能力还可提高47%,漏失量减少30%以上。生产试验表明,本凝胶堵漏剂配方可有效解决裂缝性漏失问题,护壁效果明显,具有很好的推广应用前景。

聚合物凝胶堵漏剂的研究及应用

随着新型非常规油气资源的开采,钻井过程中井漏所引起的问题也越来越频繁。主要通过不同聚合物体系成胶时间及粘度分析实验和凝胶抗温性评价实验确定了以羟丙基瓜尔胶为聚合物和以聚钛氧烷为交联剂的凝胶堵漏剂配方,并对所研制体系的性能进行评价,最后,现场实际应用表明所研制的聚合物凝胶堵漏剂可以实现对特殊地层的恶性漏失进行封堵,具有良好的应用价值。

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。

聚合物凝胶堵漏材料在石油工程中的应用研究进展

石油勘探和开采过程中出现的井漏问题是影响井下安全和施工周期的主要因素之一。聚合物凝胶堵漏材料较常规堵漏材料相比具有相对突出的优势,阐释了聚合物凝胶堵漏材料的作用机理;综述了近年来聚合物凝胶堵漏材料的研究进展;总结了预交联型、延迟交联型、刺激响应聚合物凝胶堵漏材料的应用和研究现状。最后对聚合物凝胶堵漏材料的未来研究方向进行了展望。

堵漏型聚合物凝胶材料研究与评价

聚合物凝胶在油气井钻井过程中具有独特的排水堵漏作用。选择聚丙烯酰胺作为成胶剂,采用三价铬和酚醛作为交联剂,利用常规方法研究了聚合物凝胶的组成和性能,实验研究了聚丙烯酰胺分子量及浓度、交联剂类型和浓度对聚合物凝胶性能的影响,得出聚丙烯酰胺交联凝胶成胶最佳配比关系为:聚丙烯酰胺浓度为0.8%、铬交联剂加量为120 mg/L、交联温度为60℃。在此基础上对影响凝胶成胶性能的主要因素进行了探索实验,结果表明:水质对聚合物凝胶影响较小;pH值对凝胶的影响显著,在pH值为8时形成的凝胶粘度、稳定性较好,随着pH值升高,交联速度变快,成胶时间缩短;当盐浓度过高时,体系成胶性能变差,尤其是钙离子浓度高时,易形成果冻型块状沉淀。实验表明,聚合物凝胶时间的延长粘度损失小,具有稳定性好,流动性好等特点。通过高温高压失水仪砂床堵漏实验进一步证明,聚合物凝胶与其它堵漏材料配合,能够起到封堵漏层的良好作用。

聚合物凝胶堵漏剂研究进展

随着油气勘探开发逐渐向深层、深水、非常规等复杂资源拓展,钻井工过程中钻遇的地层情况愈加复杂,井漏事故频发。聚合物凝胶是常用的堵漏剂之一,其主要通过化学交联反应或依靠分子间作用力,形成高强度空间网络结构凝胶体,对复杂地层漏失通道进行封堵。通过文献分析,阐述了聚合物凝胶堵漏剂的作用机理,论述了交联型和非交联型聚合物凝胶堵漏剂的性能及应用现状,分析了目前聚合物凝胶堵漏剂的优势及不足,提出了其在钻井液堵漏领域的技术研发方向及应用前景展望。

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。

超深水裂缝储层钻井堵漏高效降解凝胶体系

针对南海永乐超深水区块花岗岩储层裂缝发育、钻井液漏失严重、裂缝性储层的堵漏与储层保护无法兼顾的难题,构建了高效降解凝胶堵漏体系。以甲基硼酸、甲基膦酸、氢氧化钠为原料制得动态共价硼酸酯键交联剂,其与聚乙烯醇、黄原胶等在可控时间内以动态共价键的交联方式发生物理化学交联反应,形成具有较高强度的凝胶堵漏体系。研究了该凝胶堵漏体系的成胶时间、堵漏性、流变性、抗污染性、降解性、储层保护性,并现场应用于裂缝性地层的堵漏。结果表明,动态共价硼酸酯键交联剂在低pH环境中易在过氧化物破胶剂的作用下发生键断裂,具有较好的降解性能。高效降解凝胶堵漏体系的成胶时间可调、封堵能力强。对于裂缝宽度为3.5 mm的模拟岩心,在110℃下的承压可达5.8 MPa。凝胶固化前具有较好的流动性和触变性。该凝胶堵漏体系破胶时间短,在pH=4、6%过硫酸钾溶液中,6.1 h时即可完全破胶,破胶后残液黏度低,有助于裂缝性储层钻井防漏堵漏过程中的储层保护,实现超深水裂缝性油气储层钻进过程中的防漏堵漏与储层保护兼顾的目标。

智能凝胶塞在晋中3井的应用

晋中3井钻至井深2 736 m时出现2. 09 m的放空,钻井液失返。采用锯末、复合堵漏剂、大裂隙用堵漏剂等堵漏材料,先后组织20余次不同类型的堵漏作业。经过连续两个月的不间断堵漏,累计漏失量2 067 m^3,都未堵漏成功,无法进行正常的钻进。根据晋中3井地层井漏情况,在分析常规堵漏技术缺点的基础上,提出一种新的智能凝胶堵漏技术。对其流变性、成胶时间和成胶强度进行了评价。智能凝胶流变性良好,能够进入各种缝隙和孔洞;具有成胶强度高、成胶时间可控、滞留性好等特点,因此能在漏点附近形成一道防渗墙。智能凝胶堵漏技术在晋中3井进行了现场应用,并堵漏成功。智能凝胶堵漏技术配置工艺简单,有望解决晋中地区堵漏问题,具有广阔的应用前景。

聚合物凝胶堵漏剂的研究与应用进展

聚合物凝胶堵漏剂是近年来逐步完善和发展起来的一种堵漏材料。简要介绍了聚合物凝胶堵漏剂特点及作用机理,并对国内外聚合物凝胶堵漏剂的研究及应用进行了评述。聚合物凝胶堵漏剂包括地下交联聚合物凝胶和可吸水膨胀交联聚合物凝胶,交联聚合物凝胶强度较低,必须与其他刚性材料配合才能很好地发挥作用。在堵漏施工中,交联聚合物凝胶不受漏失通道的限制,能够通过挤压变形进入裂缝和孔洞空间,最终达到封堵漏层的目的。现场应用表明,聚合物凝胶堵漏剂与其他材料配合使用,能很好地解决钻井过程中的恶性漏失,堵漏成功率高,对碳酸盐岩、裂缝发育地层及孔洞漏失特别有效。

贵州省旦坪铝土矿钻探施工工艺

贵州正安旦坪铝土矿项目地层岩石破碎,岩溶发育,钻探施工中遇掉块卡钻、套管难以起拔以及溶洞发育等难题。通过优化钻孔结构、合理选择钻进参数,采用跟管钻进配合绳索取心工艺,有效解决了溶洞堆积层的护壁难题,大大提高了溶塌堆积层成孔率。采用聚合物凝胶护壁堵漏减少了破碎地层掉块卡钻事故的发生。反丝套管的使用,减轻了坍塌地层丢套管的风险,提高了钻进效率,节约了钻探成本。采用长套管穿越溶洞,降低了报废工作量,提高了工作进度。物探瞬变电磁法的应用查明了岩溶的空间分布情况,降低了钻遇大溶洞的风险。通过一系列技术措施的实施,如期完成了目标任务。本文对该矿区的施工经验进行了总结,以期为同类钻探施工起到借鉴作用。