本文針對各類堵漏劑自身存在的問題諸如:(1)橋塞材料僅靠物理堆積作用形成的暫堵層,承壓能力較差;(2)化學材料成本較高、對于小裂縫有著良好的封堵能力,當遇到惡性漏失則無法發(fā)揮作用;(3)水泥漿抗污染能力弱,在與鉆井液摻混后會影響其性能,甚至引發(fā)事故,其滯留漏層裂縫的能力較差。本文通過篩選出具有溫敏固化的水泥材料,與橋塞材料復配,并以鉆井液類的基漿作為載體,形成溫敏固化堵漏劑。既能夠保證堵漏劑安全準確泵送至漏層,同時堵漏劑能夠有效滯留在漏縫中,并在地層溫度的作用下能固化粘合形成有效滯留段,將會大大提高其封堵成功率。實驗結果表明:通過對比實驗發(fā)現(xiàn),硅基水泥和鎂基水泥在不同溫度下反應速率會有不同的變化,具有溫敏固化的特性。然而,硅基水泥在較高溫度下,水化速率過快,水化強度嚴重受到影響,且硅基水泥的組分較多,水化反應繁瑣,不易控制。與之相對的鎂基水泥組分較少,便于控制,能夠通過溫度影響其水化反應的進行,適合升溫條件下的遠距離運輸,固結強度受溫度影響不大。因此,本文選用鎂基水泥作為堵漏劑的主劑。通過實驗確定懸浮穩(wěn)定劑、降失水劑、橋塞材料的配方,形成了橋塞堵漏工作液。在橋塞工作液中,確定鎂基水泥的加量、YHM-1與LHM-H的配比調節(jié)堵漏工作液的固化性能,從而確定Ⅰ型-堵漏劑的配方。通過對其固化性能的研究,發(fā)現(xiàn)Ⅰ型-堵漏劑僅能夠滿足T≤60℃井深的漏層堵漏。緩凝劑HN-2作為調節(jié)劑加入Ⅰ型-堵漏漿,緩凝劑的加入使得堵漏劑能夠滿足60℃T≤80℃的井溫,當溫度80℃后,Ⅱ型-堵漏劑也沒法滿足要求。由于Ⅰ型和Ⅱ型堵漏劑,不適用高溫環(huán)境(80℃)下的漏失堵漏。因此,需要對堵漏劑進行優(yōu)化。通過實驗發(fā)現(xiàn)有機膠結劑-WBER,具有原料低毒、耐熱性能好、固化強度高等優(yōu)點,其固化條件受WBER固化劑的固化條件控制WBER固化劑的種類繁多,適用溫度范圍更廣。通過實驗,確定了 WBER作為有機膠結劑的主劑,能夠與堵漏漿復配,且可以通過改變WBER的類型控制堵漏漿的固化性能。最后,在Ⅰ型-堵漏劑的基礎上,改變了鎂基水泥的加量,引入一定量的WBER,以及WBER固化劑形成了Ⅲ型-堵漏劑。
【學位單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：TQ172.1;TE358
【部分圖文】：

難度，還會對儲層造成破壞。（4）地層溫度由于地球擁有著豐富的地熱資源，油層大多數(shù)處于幾千米深的地層內。因此，鉆井越深地層溫度越高，溫度越高會帶來堵漏劑的安全施工問題。高強度、強粘結力的堵劑的功能會受溫度的影響，還未到達漏層就固化，導致一系列安全事故發(fā)生。1.2.3國內外堵漏技術研究現(xiàn)狀漏失程度根據(jù)漏層裂縫的寬度來表示，不同的裂縫寬度采用不同的堵漏技術。就目前而言，對漏失分類較為模糊，沒有具體的界定。基于大量關于裂縫性漏失的實驗、調研以及經驗總結，蒲曉林教授對其進行了較為詳細的劃分（如圖1-1所示），通過分析漏失類型采取的技術措施，對漏層漏失、防漏、堵漏研究有極大的意義。研究按裂縫的寬度劃分漏失類型，這會加深對對漏失的認識，對漏失防治具有重要的作用[14]。圖1-1按裂縫寬度劃分漏失類型當裂縫寬度＜0.2mm時，鉆井液可依靠本身固相封堵裂縫，這是可以通過添加封堵材料，防止裂縫漏失；但裂縫在0.2mm—0.8mm之間時，微漏變?yōu)樾÷�，這時可以用隨鉆堵漏的方法彌補。（1）絨囊工作液防漏、堵漏工作技術[15]：屋內使用的十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和水、羥乙基淀粉、聚丙烯酸胺和特有的處理劑為原材料，開發(fā)出新型的防漏、堵漏工作液。經1000～2000倍的顯微鏡觀察，工作液中含有一種材料，在靜止時，具有“一核二層三膜”的微觀構造，內部像氣囊，外部有絨狀東西，所以稱絨囊。靜止狀態(tài)下，氣囊的絨毛完整，凝膠的強度高；運動狀態(tài)下，凝膠的黏度低，滿足需要。（2）物理法隨鉆防漏、堵漏技術[16]：運用物理法進行防漏堵漏對鉆井液沒有較高的要求，只需稍加處理，就可以滿足一定的要求。在鉆易漏地層時，用物理法在井壁上形成一層致密的、滲透率近0的、可成壓的泥餅，即“人造井壁”屏蔽環(huán)。這種泥

第二章溫敏固化的復合水泥堵漏劑分析9溫度是堵漏施工的重要因素，它限制了施工參數(shù)。如果堵漏劑能夠合理利用地層溫度的自然條件，選擇對溫度敏感的固化材料，并根據(jù)施工參數(shù)進行控溫固化設計，則可以有效地保證施工安全性，提高堵漏效率，節(jié)省施工成本。2.3溫敏固化復合水泥堵漏劑的設計鉆井工作中，若地層發(fā)生漏失，井下地層復雜環(huán)境，唯一可以利用的條件就是地層的溫度。橋塞堵漏材料擁有漏層架橋堵塞的能力，但是其抗壓強度較差；無機凝膠材料具有較高的抗壓強度，但是其漏層滯留能力差以及固化時間不好控制。因此，汲取這兩種堵漏劑的優(yōu)點，與橋塞材料復配，形成溫敏固化堵漏劑（如圖2-1所示）。能夠保證堵漏劑安全準確泵送至漏層，同時堵漏劑能夠有效滯留在漏縫中，并在地層溫度的作用下能固化粘合形成有效滯留段，將會大大提高其封堵成功率。圖2-1溫敏復合水泥堵漏劑整體設計示意圖2.4溫敏固化復合水泥堵漏劑的主劑篩選2.4.1篩選原則由上述可知，溫度、壓力是堵漏劑的重要影響因素。本文溫敏固化復合水泥堵漏劑主劑的篩選的原則如下：（分別解釋原則確定的）（1）能夠運用溫度控制固化過程（即主劑具有溫敏固化的特性）（2）反應后形成固體（確保具有一定的承壓強度）（3）主劑組成應簡單（便于控制反應過程）（4）反應時間可根據(jù)具體情況自主調節(jié)（根據(jù)輸送距離的長短而定）（5）能與其他堵漏材料相互配合（彌補自身不足）

第二章溫敏固化的復合水泥堵漏劑分析11圖2-2硅酸鹽水泥水化的五個階段硅酸鹽水泥水化起始期大約需要4-5分鐘，主要生成AFt，大量放熱，C3S也開始水化；在誘導期，AFt針狀晶體包裹在C3A表面，C3S繼續(xù)水化，凝膠物增多，此階段大約持續(xù)40min-2h；在加速期，CH濃度過飽和，開始結晶；在減速期，C3S與水的反應逐漸受擴散速率控制；在穩(wěn)定期，水泥的水化完全受擴散速率控制[39]。不僅如此，硅基水泥的每一種礦物具有自己的水化特性見表2-1表2-1四種礦物的水化特性C2SC3SC3AC4AF水化速度快慢最快次快凝結硬化速度快慢最快次快28d水化熱大小最大中早期強度（3d）高低低低后期強度（28d）高高低低由表2-1可知，C3S水化速度較快，水化熱高，強度最高，決定水泥標號。C2S水化速度較慢，水化熱最低，早強低，后強增長較快。C3A水化速度最快水化熱最高，強度發(fā)展很快，但強度不高，體積收縮大含量高則水泥抗硫酸鹽性差。C4AF水化速度僅次于C3A，水化熱及強度中等，含量高時對抗折強度有利[40]。由上述可知，硅基水泥的主要礦物組成較多，應用于復合體系中，影響因素較多，不易于控制。b鎂基水泥氯氧鎂水泥是一種僅由氧化鎂和六水合氯化鎂二者水化形成水泥石。簡稱鎂基水泥。鎂基水泥的發(fā)明至今約100年，它與常規(guī)水泥的水化產物的特點有著根本性的不同[41]。
【參考文獻】

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本文編號：2868929