壓差激活密封劑是一種新型密封流體,可在漏點壓差作用下對絲扣、管線等靜密封的微缺陷損傷實施快速、自適應(yīng)修復(fù),但其密封性受漏點尺寸影響較大,因而在油氣井生產(chǎn)及井筒完整性恢復(fù)中的應(yīng)用受到了一定的限制。為了提高壓差激活密封劑的適用性,基于密封流體在壓差作用下的相態(tài)轉(zhuǎn)變及密封行為特點,提出了固—液態(tài)密封材料協(xié)同增效強化大孔隙封堵的復(fù)合修復(fù)技術(shù),通過兩類固體密封材料（"橋堵"剛性粒子與"拉筋"纖維）的聯(lián)用,改變泄漏孔隙幾何結(jié)構(gòu)和流體遷移路徑,促使壓差激活密封劑形成有效固體屏障,充填大孔隙完成密封修復(fù)。室內(nèi)實驗結(jié)果表明:①制備的壓差激活密封劑是一種多分散體系,其核心顆粒形狀較規(guī)則,粒徑集中分布于300～400 mm;②在評估壓力范圍內(nèi),海泡石纖維作為結(jié)構(gòu)形成劑,提高了形成密封固體的完整性;③貽貝粉體作為孔隙結(jié)構(gòu)修飾劑,改善了密封流體在泄漏受限空間的駐留能力,二者協(xié)同改善了形成固體屏障的結(jié)構(gòu),極大增強了復(fù)合壓差激活密封劑的大孔隙封堵效果。結(jié)論認(rèn)為,該研究成果可以為油氣井新型多功能密封劑體系的開發(fā)與應(yīng)用提供理論與技術(shù)支持。 

【文章來源】：天然氣工業(yè). 2020,40(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

動態(tài)堵漏評價設(shè)備示意圖

圖3給出了壓差激活密封劑中固相粒徑分布及累積分布曲線。壓差激活密封劑中固相顆粒的平均粒徑為239.75 mm，在粒徑分析范圍內(nèi)僅存在一個微分分布峰，說明固相顆粒粒度分布窄，粒徑集中介于300～400 mm。比較表面積體積平均徑D(3,2）與體積四次矩平均徑D(4,3），二者相差僅20.54 mm，說明膠粒形狀規(guī)則，且粒度分配集中。在此應(yīng)該指出，固相顆粒粒徑分布滿足了顆粒與孔隙半徑的配伍結(jié)果[19]，即大孔隙半徑1/9～1/3，利于顆粒深入孔隙，形成孔喉堵塞。圖4給出了制備壓差激活密封劑中固相顆粒的形態(tài)、聚結(jié)及其纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)。圖4-a為固相顆粒放大200倍形貌，固相顆粒形狀規(guī)則，呈紡錘和球狀，表面具有水化層（藍(lán)色部分），形成水化膠粒的粒徑大于100 mm，部分顆粒搭接組成形狀不規(guī)則的大顆粒。圖4-b為水化膠粒脫水后的聚集形態(tài)，顯然，膠粒脫水后活性增大，在表面鋪展、搭接、堆疊形成具有一定層級結(jié)構(gòu)的韌性固體，該現(xiàn)象說明脫水膠粒具有較強的自聚結(jié)能力，可在空間內(nèi)自組裝形成固體。圖4-c為加入復(fù)合壓差激活劑中膠�！w維的搭接形態(tài)，纖維可以嵌入或包裹膠粒形成表層“毛發(fā)”，增加膠粒間的搭接能力，促進去水化膠粒的締合[24]。圖4-d給出了復(fù)合壓差激活密封劑經(jīng)脫水后形成的固體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在纖維聯(lián)結(jié)。

圖4給出了制備壓差激活密封劑中固相顆粒的形態(tài)、聚結(jié)及其纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)。圖4-a為固相顆粒放大200倍形貌，固相顆粒形狀規(guī)則，呈紡錘和球狀，表面具有水化層（藍(lán)色部分），形成水化膠粒的粒徑大于100 mm，部分顆粒搭接組成形狀不規(guī)則的大顆粒。圖4-b為水化膠粒脫水后的聚集形態(tài)，顯然，膠粒脫水后活性增大，在表面鋪展、搭接、堆疊形成具有一定層級結(jié)構(gòu)的韌性固體，該現(xiàn)象說明脫水膠粒具有較強的自聚結(jié)能力，可在空間內(nèi)自組裝形成固體。圖4-c為加入復(fù)合壓差激活劑中膠�！w維的搭接形態(tài)，纖維可以嵌入或包裹膠粒形成表層“毛發(fā)”，增加膠粒間的搭接能力，促進去水化膠粒的締合[24]。圖4-d給出了復(fù)合壓差激活密封劑經(jīng)脫水后形成的固體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在纖維聯(lián)結(jié)。從圖4中可以清晰地發(fā)現(xiàn)在固體裂隙表面存在毛發(fā)狀纖維，在較大裂縫處則沒有纖維，說明纖維作為最終固相結(jié)構(gòu)形成劑，能夠有效聯(lián)結(jié)膠粒，增強固體的結(jié)構(gòu)強度，具有良好結(jié)構(gòu)穩(wěn)定作用。上述結(jié)果顯示，壓差激活密封劑中的水化膠粒具有良好穩(wěn)定性，而一旦液膜被去除，外層分子鏈擴散使高分子內(nèi)聚力增強，膠粒間自聚結(jié)活性提高，利于膠粒在漏點受限空間內(nèi)自組裝形成固體。此外，引入的纖維能夠嵌入固體內(nèi)部，促進高分子膠粒間搭接及整體融合，提高結(jié)構(gòu)強度。

【參考文獻】：
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