針對油井垮塌漏失的情況,研制出一種高強度聚合物橋塞體系。該體系以部分水解的聚丙烯酰胺為主劑,以鉻/樹脂為交聯(lián)劑,以納米二氧化硅為體系增強劑,制備成高強度的納米二氧化硅復合凝膠。利用掃描電鏡、哈克流變儀、凝膠突破壓力評價裝置對復合凝膠進行性能評價和機理分析。結果表明,添加納米SiO₂會使復合凝膠的網(wǎng)狀結構增粗,彈性模量(G′)和粘性模量(G″)大幅提升,突破壓力最大可提升189.63%。

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【部分圖文】：

圖1凝膠突破壓力評價裝置

采用實驗室自制的耐溫耐壓凝膠突破壓力評價裝置(圖1),對納米二氧化硅復合交聯(lián)體系的機械強度進行評價。將納米二氧化硅復合凝膠體系置于套管內(nèi)成膠,利用水泵將去離子水注入凝膠底部,對其施加壓力以測量其突破壓力。2結果與討論

圖2復合交聯(lián)體系彈性模量等高線圖

將添加不同濃度交聯(lián)劑的聚合物置入140℃烘箱中,聚合物4h成膠。將交聯(lián)后的聚合物取出,使用流變儀測量每個樣品在0.1Hz條件下的彈性模量[10],所得數(shù)據(jù)繪制等高線圖,結果見圖2。測量溫度25℃。由圖2可知,當樹脂交聯(lián)劑使用量為2.0%時,該等高線圖呈向下凹陷趨勢,....

圖4聚合物彈性模量及粘性模量

圖4為不同納米二氧化硅添加量對聚合物的彈性模量和粘性模量的影響。由圖4可知,隨著納米二氧化硅添加量的增加,聚合物膠體的彈性模量顯著增加,這是由于納米顆粒表面存在不飽和鍵,使其在聚合物體系形成三維結構時容易參與到三維網(wǎng)絡結構中充當交聯(lián)點,增加材料的力學強度[14]。

圖5凝膠突破壓力曲線

納米二氧化硅復合交聯(lián)體系主要用作修井時在井筒內(nèi)暫堵,需要有較大的強度來封堵油氣層,且需要有較好的粘附性能,保證形成的暫堵橋塞不易從井筒中滑落。突破壓力實驗旨在評價聚合物凝膠在井筒內(nèi)的封堵性能。由圖5可知,注水初期,施加在凝膠底部的水壓隨時間逐漸增大,此時凝膠耐壓且沒有發(fā)生破裂。隨....

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