复合压差激活密封剂的设计及其封堵性能
发布时间：2021-04-12 17:11
压差激活密封剂是一种新型密封流体,可在漏点压差作用下对丝扣、管线等静密封的微缺陷损伤实施快速、自适应修复,但其密封性受漏点尺寸影响较大,因而在油气井生产及井筒完整性恢复中的应用受到了一定的限制。为了提高压差激活密封剂的适用性,基于密封流体在压差作用下的相态转变及密封行为特点,提出了固—液态密封材料协同增效强化大孔隙封堵的复合修复技术,通过两类固体密封材料（"桥堵"刚性粒子与"拉筋"纤维）的联用,改变泄漏孔隙几何结构和流体迁移路径,促使压差激活密封剂形成有效固体屏障,充填大孔隙完成密封修复。室内实验结果表明:①制备的压差激活密封剂是一种多分散体系,其核心颗粒形状较规则,粒径集中分布于300～400 mm;②在评估压力范围内,海泡石纤维作为结构形成剂,提高了形成密封固体的完整性;③贻贝粉体作为孔隙结构修饰剂,改善了密封流体在泄漏受限空间的驻留能力,二者协同改善了形成固体屏障的结构,极大增强了复合压差激活密封剂的大孔隙封堵效果。结论认为,该研究成果可以为油气井新型多功能密封剂体系的开发与应用提供理论与技术支持。
【文章来源】：天然气工业. 2020,40(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
动态堵漏评价设备示意图
图3给出了压差激活密封剂中固相粒径分布及累积分布曲线。压差激活密封剂中固相颗粒的平均粒径为239.75 mm，在粒径分析范围内仅存在一个微分分布峰，说明固相颗粒粒度分布窄，粒径集中介于300～400 mm。比较表面积体积平均径D(3,2）与体积四次矩平均径D(4,3），二者相差仅20.54 mm，说明胶粒形状规则，且粒度分配集中。在此应该指出，固相颗粒粒径分布满足了颗粒与孔隙半径的配伍结果[19]，即大孔隙半径1/9～1/3，利于颗粒深入孔隙，形成孔喉堵塞。图4给出了制备压差激活密封剂中固相颗粒的形态、聚结及其纤维复合结构。图4-a为固相颗粒放大200倍形貌，固相颗粒形状规则，呈纺锤和球状，表面具有水化层（蓝色部分），形成水化胶粒的粒径大于100 mm，部分颗粒搭接组成形状不规则的大颗粒。图4-b为水化胶粒脱水后的聚集形态，显然，胶粒脱水后活性增大，在表面铺展、搭接、堆叠形成具有一定层级结构的韧性固体，该现象说明脱水胶粒具有较强的自聚结能力，可在空间内自组装形成固体。图4-c为加入复合压差激活剂中胶粒—纤维的搭接形态，纤维可以嵌入或包裹胶粒形成表层“毛发”，增加胶粒间的搭接能力，促进去水化胶粒的缔合[24]。图4-d给出了复合压差激活密封剂经脱水后形成的固体结构及结构内部存在纤维联结。
图4给出了制备压差激活密封剂中固相颗粒的形态、聚结及其纤维复合结构。图4-a为固相颗粒放大200倍形貌，固相颗粒形状规则，呈纺锤和球状，表面具有水化层（蓝色部分），形成水化胶粒的粒径大于100 mm，部分颗粒搭接组成形状不规则的大颗粒。图4-b为水化胶粒脱水后的聚集形态，显然，胶粒脱水后活性增大，在表面铺展、搭接、堆叠形成具有一定层级结构的韧性固体，该现象说明脱水胶粒具有较强的自聚结能力，可在空间内自组装形成固体。图4-c为加入复合压差激活剂中胶粒—纤维的搭接形态，纤维可以嵌入或包裹胶粒形成表层“毛发”，增加胶粒间的搭接能力，促进去水化胶粒的缔合[24]。图4-d给出了复合压差激活密封剂经脱水后形成的固体结构及结构内部存在纤维联结。从图4中可以清晰地发现在固体裂隙表面存在毛发状纤维，在较大裂缝处则没有纤维，说明纤维作为最终固相结构形成剂，能够有效联结胶粒，增强固体的结构强度，具有良好结构稳定作用。上述结果显示，压差激活密封剂中的水化胶粒具有良好稳定性，而一旦液膜被去除，外层分子链扩散使高分子内聚力增强，胶粒间自聚结活性提高，利于胶粒在漏点受限空间内自组装形成固体。此外，引入的纤维能够嵌入固体内部，促进高分子胶粒间搭接及整体融合，提高结构强度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击作用下液滴在环境液体中的变形破碎行为[J]. 廖斌,张桂夫,王鲁海,朱雨建,杨基明. 实验流体力学. 2016(05)
[2]涪陵页岩气田生产套管防漏堵漏技术对策与实践[J]. 赵明琨,舒曼,李永成,陈小龙,刘超. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2016(07)
[3]流场中复杂液滴的变形运动与吸附[J]. 白博峰,骆政园. 科学通报. 2015(34)
[4]压差激活密封剂[J]. 郭丽梅,肖淼,刘举祥. 钻井液与完井液. 2015(01)
[5]智能凝胶尾追微膨胀水泥套损井化学堵漏技术[J]. 王小勇,杨立华,何治武,董俊,刘宁,周佩. 钻井液与完井液. 2013(06)
[6]双层结构协同增效保护油气层技术及其室内实验评价[J]. 吕开河,韩立国,刘玉霞,任冠龙,乔伟刚,陈亚男. 中国海上油气. 2012(04)
[7]自愈合凝胶:结构、性能及展望[J]. 董坤,魏钊,杨志懋,陈咏梅. 中国科学:化学. 2012(06)
[8]油 套管粘扣和泄漏失效分析综述[J]. 吕拴录,李鹤林,藤学清,周杰,杨成新,秦宏德,迟军,乐法国. 石油矿场机械. 2011(04)
[9]聚合物凝胶堵漏剂的研究与应用进展[J]. 王中华. 精细与专用化学品. 2011(04)
[10]堵漏材料研究的进展[J]. 贾丽莉,田陆飞,刘振,石运中,田磊. 材料研究与应用. 2011(01)
本文编号：3133662
【文章来源】：天然气工业. 2020,40(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
动态堵漏评价设备示意图
图3给出了压差激活密封剂中固相粒径分布及累积分布曲线。压差激活密封剂中固相颗粒的平均粒径为239.75 mm，在粒径分析范围内仅存在一个微分分布峰，说明固相颗粒粒度分布窄，粒径集中介于300～400 mm。比较表面积体积平均径D(3,2）与体积四次矩平均径D(4,3），二者相差仅20.54 mm，说明胶粒形状规则，且粒度分配集中。在此应该指出，固相颗粒粒径分布满足了颗粒与孔隙半径的配伍结果[19]，即大孔隙半径1/9～1/3，利于颗粒深入孔隙，形成孔喉堵塞。图4给出了制备压差激活密封剂中固相颗粒的形态、聚结及其纤维复合结构。图4-a为固相颗粒放大200倍形貌，固相颗粒形状规则，呈纺锤和球状，表面具有水化层（蓝色部分），形成水化胶粒的粒径大于100 mm，部分颗粒搭接组成形状不规则的大颗粒。图4-b为水化胶粒脱水后的聚集形态，显然，胶粒脱水后活性增大，在表面铺展、搭接、堆叠形成具有一定层级结构的韧性固体，该现象说明脱水胶粒具有较强的自聚结能力，可在空间内自组装形成固体。图4-c为加入复合压差激活剂中胶粒—纤维的搭接形态，纤维可以嵌入或包裹胶粒形成表层“毛发”，增加胶粒间的搭接能力，促进去水化胶粒的缔合[24]。图4-d给出了复合压差激活密封剂经脱水后形成的固体结构及结构内部存在纤维联结。
图4给出了制备压差激活密封剂中固相颗粒的形态、聚结及其纤维复合结构。图4-a为固相颗粒放大200倍形貌，固相颗粒形状规则，呈纺锤和球状，表面具有水化层（蓝色部分），形成水化胶粒的粒径大于100 mm，部分颗粒搭接组成形状不规则的大颗粒。图4-b为水化胶粒脱水后的聚集形态，显然，胶粒脱水后活性增大，在表面铺展、搭接、堆叠形成具有一定层级结构的韧性固体，该现象说明脱水胶粒具有较强的自聚结能力，可在空间内自组装形成固体。图4-c为加入复合压差激活剂中胶粒—纤维的搭接形态，纤维可以嵌入或包裹胶粒形成表层“毛发”，增加胶粒间的搭接能力，促进去水化胶粒的缔合[24]。图4-d给出了复合压差激活密封剂经脱水后形成的固体结构及结构内部存在纤维联结。从图4中可以清晰地发现在固体裂隙表面存在毛发状纤维，在较大裂缝处则没有纤维，说明纤维作为最终固相结构形成剂，能够有效联结胶粒，增强固体的结构强度，具有良好结构稳定作用。上述结果显示，压差激活密封剂中的水化胶粒具有良好稳定性，而一旦液膜被去除，外层分子链扩散使高分子内聚力增强，胶粒间自聚结活性提高，利于胶粒在漏点受限空间内自组装形成固体。此外，引入的纤维能够嵌入固体内部，促进高分子胶粒间搭接及整体融合，提高结构强度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击作用下液滴在环境液体中的变形破碎行为[J]. 廖斌,张桂夫,王鲁海,朱雨建,杨基明. 实验流体力学. 2016(05)
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[9]聚合物凝胶堵漏剂的研究与应用进展[J]. 王中华. 精细与专用化学品. 2011(04)
[10]堵漏材料研究的进展[J]. 贾丽莉,田陆飞,刘振,石运中,田磊. 材料研究与应用. 2011(01)
本文编号：3133662
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