固井水泥石作為油田生產(chǎn)開發(fā)前期的一次性封固產(chǎn)物,當(dāng)油井在后期增產(chǎn)措施下出現(xiàn)層間封隔失效情況時(shí)則難以進(jìn)行補(bǔ)救,自愈合水泥石則是有效解決該項(xiàng)問題的方法之一,但目前針對自愈合水泥的研究仍缺乏系統(tǒng)性的認(rèn)知和總結(jié)。為此,綜述了當(dāng)下油田固井作業(yè)中自愈合水泥的類型及作用機(jī)制、自愈合性的影響因素、評價(jià)方法以及應(yīng)用情況,同時(shí)也對自愈合油井水泥的發(fā)展走向及應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：硅酸鹽通報(bào). 2020,39(05)北大核心

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【部分圖文】：

纖維填料自愈合水泥石作用機(jī)制

不同于吸水/吸油膨脹型材料的物理溶脹作用,通過加入反應(yīng)型化學(xué)自愈合劑的方式也能實(shí)現(xiàn)水泥石微裂縫自愈合。但直接將自愈合劑摻入水泥漿體系中會(huì)造成自愈合劑過早反應(yīng),因而還需要進(jìn)行反應(yīng)物包覆處理。該法通過在水泥漿制備過程中外摻含自愈合劑的膠囊/核殼包聚體,當(dāng)水泥石由外加應(yīng)力作用破裂時(shí),殼體也會(huì)相應(yīng)破裂,內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)則會(huì)同水泥配漿環(huán)節(jié)所加入的催化劑反應(yīng)形成相應(yīng)的填充物(圖2)。其中常用的反應(yīng)型自愈合劑有硝酸鈣、環(huán)氧樹脂、聚氨酯等。Ansari等[26]探究了膠囊包覆硝酸鈣外摻下對水泥石基體的影響情況,發(fā)現(xiàn)硝酸鈣微膠囊的摻入雖然在一定程度上能提高水泥石的自愈合性,但對水泥石的力學(xué)性能影響較大,通過微觀分析認(rèn)為這是由于未水化顆粒在微膠囊表面(殼)團(tuán)聚所致。并最終確定要使硝酸鈣微膠囊外摻水泥石的強(qiáng)度降低值小于或等于10%,膠囊濃度應(yīng)選為0.75%～1.00%。Peng等[27]以酒石酸鉀鈉為自愈劑,將其包覆在脲醛樹脂微膠囊中進(jìn)行微膠囊化,通過添加至油井水泥中進(jìn)行裂縫修復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),縫寬小于86 μm的水泥石在進(jìn)行28 d的自修復(fù)后,其滲透率降低了85%。李小可等[28]利用交聯(lián)法以改性PVA作為膠囊殼體,對自研油井水泥復(fù)合型自愈合劑XK-1進(jìn)行了水泥石自愈合性測試實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明改性PVA膠囊包覆XK-1具有一定抗攪拌能力,能減少制漿過程中自愈合劑的損失,有效提高自愈合劑的利用率,增強(qiáng)自愈合效果。其12周的滲透率降低率為99%,抗壓強(qiáng)度恢復(fù)率為105%。毛倩瑾等[29]采用銳孔-凝固浴法制備出海藻酸鈣/環(huán)氧樹脂核殼包覆樹脂E-51漿體。裂縫產(chǎn)生后,殼體破裂釋放出的環(huán)氧樹脂則會(huì)同已添加固化劑的水泥漿基質(zhì)發(fā)生固化反應(yīng),在膠結(jié)裂縫面的同時(shí)還具備一定的吸水溶脹能力,其吸水溶脹率能達(dá)至57.7%。Dong等[30]以環(huán)氧樹脂E-51為愈合劑,脲醛樹脂為殼材,采用原位聚合法設(shè)計(jì)合成了脲醛/環(huán)氧微膠囊。通過SEM/EDS觀察微膠囊開裂后的斷裂情況,并通過裂紋愈合效果和氯離子滲透性評價(jià)微膠囊的自愈合能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,裂縫產(chǎn)生的28 d后,氯離子擴(kuò)散系數(shù)由8.15×10-12 m2·s-1降至6.53×10-12 m2·s-1。通透性愈合率最高可達(dá)19.8%。研究還發(fā)現(xiàn),微膠囊量、粒徑、愈合齡期、固化溫度和預(yù)載水平等因素對自愈效率有很大影響。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：2964881