針對(duì)固井后環(huán)空竄流遇水問(wèn)題,筆者開(kāi)發(fā)了防水竄自愈合劑。該防水竄自愈合劑為核殼結(jié)構(gòu),以高吸水樹(shù)脂作為核心材料,吸水倍數(shù)從尺寸為100μm開(kāi)始呈指數(shù)增長(zhǎng),30 s內(nèi)140目的樣品吸水量達(dá)1898倍,120 s后達(dá)到穩(wěn)定值,約2200倍;120目時(shí)吸水量在30 s也可達(dá)到892倍左右,120 s達(dá)到穩(wěn)定值約1950倍。通過(guò)外部包裹后,其在水中可達(dá)到90℃下3 h不吸水的能力。在水泥水化后外殼破壞,其具有吸水自愈合能力。巖心實(shí)驗(yàn)表明,90℃下壓差為2 MPa條件下防水竄自愈合劑40 min左右可完成裂縫封堵。含4%防水竄自愈合劑的常規(guī)密度水泥漿具有良好的流變性能,失水量可控,稠化時(shí)間線性正常,抗壓強(qiáng)度較高,能夠滿足淺井固井水泥漿的需求。

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圖1 核心材料的掃描電鏡圖片

通過(guò)SUPRA?55熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡得到核心材料的結(jié)構(gòu)形態(tài)，見(jiàn)圖1�？芍摳赡z為致密的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔尺寸在5～12μm之間，由于這些網(wǎng)孔的存在，水可以迅速進(jìn)入干膠內(nèi)部，增加了與水反應(yīng)的干膠反應(yīng)面積，提高了干膠的響應(yīng)速度，使核心材料具有快速吸水膨脹能力。將核心材料進(jìn)一步....

圖2 不同粒徑核心材料的吸水性能

將核心材料進(jìn)一步研磨，提高其比表面積和吸水速率，結(jié)果見(jiàn)圖2。在純水環(huán)境中凝膠尺寸越小，吸水速率越高�？芍z吸水倍數(shù)從尺寸為100μm開(kāi)始呈指數(shù)增長(zhǎng)。30s內(nèi)，140目的樣品吸水量達(dá)1898倍，120s后達(dá)到穩(wěn)定值約2200倍；120目時(shí)吸水量在30s也可達(dá)到892倍左右....

圖3 防水竄自愈合劑90℃吸水膨脹性能

采用一套裝置、連續(xù)反應(yīng)的原位聚合方式進(jìn)行3次包裹制得防水竄自愈合劑：(1)將核心材料和長(zhǎng)鏈烯烴類疏水單體加入有機(jī)溶劑中，攪拌狀態(tài)下加熱至指定溫度，加入引發(fā)劑，在核心材料表面接枝反應(yīng)，反應(yīng)40min制得表面疏水的核心材料；(2)向(1)反應(yīng)后的裝置中加入改性大分子和單體，加入引發(fā)....

圖4 不摻防水竄自愈合劑水泥石出口流量變換

防水竄自愈合封堵實(shí)驗(yàn)采用HXDSY-II高溫高壓巖心耐酸流動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行，將儲(chǔ)液罐容器加滿水，并將造縫后的巖心放入巖心夾持器膠套內(nèi)，裝上夾持器堵頭，并通過(guò)氮?dú)饧訅菏┘?MPa圍壓密封巖心，加2MPa的回壓，恒溫90℃后，將夾持器出水端與大氣壓相連，測(cè)量孔隙流體為清水時(shí)通過(guò)巖心的....

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