智能材料在钻井液堵漏领域研究进展和应用展望

发布时间：2022-02-13 18:26

　　井漏是目前钻井过程中最常见的井下复杂问题,是制约井下安全、影响钻井进度的主要因素之一。常规堵漏材料在处理渗透性和中小裂缝性井漏时取得了较好的效果,但是对于大裂缝或缝洞性堵漏的适应能力较差,一次堵漏成功率较低。智能材料研发与应用是当今国际前沿学科领域,研究其在钻井液堵漏领域的应用,开发新型智能堵漏材料,有望为钻井液堵漏提供创新性解决方案和技术手段。通过文献分析,阐述智能形状记忆合金、智能形状记忆聚合物、智能凝胶、智能膜和智能仿生材料等智能型材料在钻井液中的作用机制以及应用现状,针对不同智能材料在钻井液中的作用机制和特点,论述智能材料用于钻井液堵漏的可行性和技术途径,提出智能材料在钻井液堵漏领域应用的技术研发方向、方法及应用前景展望。 

【文章来源】：中国石油大学学报(自然科学版). 2020,44(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

形状记忆合金记忆机制示意图

智能形状记忆合金堵漏材料

形状记忆聚合物是指具有初始形状,在外部环境刺激下,又恢复原始形状的聚合物。形状记忆聚合物可分为热致型、电致型、光致型和化学感应型等。如图3[29]所示,以热致型形状记忆聚合为例,热致型形状记忆聚合物由固定相和可逆相组成。形状记忆聚合物玻璃转化温度Tg是指其由玻璃态转变为高弹态所对应的温度。当形状记忆聚合物在玻璃转化温度Tg以上时,施加应力,发生变形;当温度降至在玻璃转化温度Tg以下时,分子链运动冻结;当温度升高至玻璃转化温度Tg以上时,可逆相得以解冻,链段很快伸展开来,恢复至初始形状。自1952年Charlesby[30]首次发现聚乙烯具有形状记忆效应以来,形状记忆聚合物已被广泛应用于医疗器械、航天航空、纺织工业等行业。近年来,国内外学者开始研究将形状记忆聚合物应用于石油工程领域,部分技术已经实现了现场应用。路易斯安那州立大学Santos等[31]开展了智能膨胀支撑剂导流能力试验,数值模拟结果表明智能膨胀支撑剂的弹性模量及激活膨胀后释放的应力能显著提高裂缝导流能力。贝克休斯Osunjaye等[32]采用形状记忆聚合物研发的形状记忆防砂筛管性能优异、化学稳定性、滤失性小、抗腐蚀能力强和膨胀特性好。日本分别采用了形状记忆聚合物防砂装置和砾石充填防砂完井工具进行天然气水合物试采,结果表明相对于砾石充填防砂完井工具,形状记忆聚合物能较好地防止筛管堵塞[33]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]热致形状记忆“智能”型堵漏剂的制备与特性实验[J]. 暴丹,邱正松,叶链,钟汉毅,赵欣,邱维清,王宝田,郭保雨.  石油学报. 2020(01)
[2]提高水基钻井液高温稳定性的方法、技术现状与研究进展[J]. 孙金声,黄贤斌,吕开河,邵子桦,孟旭,王金堂,李伟.  中国石油大学学报(自然科学版). 2019(05)
[3]生物质基温敏智能材料的研究进展[J]. 刘德乡,刘武,叶志会,吴志平.  材料导报. 2019(19)
[4]聚磷酸酯抑制AMDAC冻胶失水机制[J]. 何绍群,汪庐山,郑万刚,于田田,戴彩丽,陈立峰.  中国石油大学学报(自然科学版). 2019(03)
[5]油基桥架堵漏剂的研究与应用[J]. 许明标,赵明琨,侯珊珊,由福昌,舒曼,吴宇.  断块油气田. 2018(06)
[6]形状记忆聚合物在石油工程中的应用前景[J]. 王敏生,光新军,孔令军.  石油钻探技术. 2018(05)
[7]井壁强化机理与致密承压封堵钻井液技术新进展[J]. 邱正松,暴丹,李佳,刘均一,陈家旭.  钻井液与完井液. 2018(04)
[8]刚性堵漏材料几何形态对其在裂缝中滞留行为的影响[J]. 康毅力,张敬逸,许成元,游利军,林冲.  石油钻探技术. 2018(05)
[9]暂堵型保护油气层钻井液技术研究进展与发展趋势[J]. 蒋官澄,毛蕴才,周宝义,宋然然.  钻井液与完井液. 2018(02)
[10]日本海域天然气水合物开发技术进展[J]. 张炜,邵明娟,田黔宁.  石油钻探技术. 2017(05)

博士论文
[1]水基钻井液成膜技术研究[D]. 孙金生.西南石油大学 2006

硕士论文
[1]高效承压智能堵漏复合材料的制备与性能研究[D]. 田陆飞.济南大学 2011



本文编号：3623695