钻井用堵漏材料研究进展

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不同的机理和功能主要分为桥接堵漏材料� 高失水堵 漏材料 � 暂堵材料 � 化学堵漏材料 � 无机胶凝堵漏材 料� 软硬塞堵漏材料 � 高温堵漏材料 � 复合堵漏材料
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�应根据不同的实际施工条件和环境情况选择不同
井漏是钻井过程中普遍存在的问题， 而且可能造 成井塌� 卡钻 � 井喷等其他井下复杂情况和重大事故
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剂和改善灌注工艺等方面做了大量的工作， 在提高水 泥浆体的可泵性 � 缩短凝固时间 � 提高水泥石早期强 度和稳定性等方面取得了很大的进展 � 特别是各种 快干水泥 � 触变性水泥 � 膨胀水泥的研制成功以及各 种高效的水泥速凝剂 � 缓凝剂等 的出现， 大大拓 宽了水泥的使用范围，保证了水泥使用的安全性， 为 进一步提高水泥浆堵漏的成功率奠定了基础 �此外， 在漏失地层进行固井作业时， 使用纤维水泥浆不会影
1 钻井用堵漏材料国内研究现状 建筑工程混凝土结构常因为自身的收缩 � 温差变 形� 设计缺陷或施工等原因产生裂缝， 使混凝土结构 产生渗漏； 水工工程由于建造时施工技术限制 � 施工 中工程质量控制不好 � 使用过程中受冻胀和水蚀等自 然因素和环境破坏等因素的作用， 出现裂缝渗透甚至 出现大的孔洞很常见；在煤炭钻探和油井钻探中， 由 于裂缝 � 溶穴� 溶洞的发育， 导致井漏使钻井液返还不 高� 水泥浆漏失， 也常发生孔壁坍塌 � 水泥浆和滤液进 入油气层等事故 �鉴于此， 科技人员研发了多种堵漏 材料并应用于实际工程中 � 堵漏材料广泛应用于水工工程和钻探行业， 尤其 是在钻探行业中是不可缺少的材料 � 堵漏材料按照
加强恶性井漏的防治研究 �钻井用堵漏材料是钻井 防漏堵漏中必不可少的一种材料， 钻井防漏堵漏的成 功率直接取决于堵漏材料性能的优劣� 因此， 对钻井 用堵漏材料进行研究具有非常重要的意义�
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综述与论坛
响水泥浆常规性能， 具有防漏堵漏双重功效， 能大幅
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� � 度， 这也就是以聚合物 - 无机胶凝物质为基础的堵漏 料 � 滕子军等人 34-35 通过引进国外液体高膨胀材料，
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的堵漏材料 �目前， 应用最多的是无机非金属堵漏材
� � 料， 包括各种特种水泥 � 混合水泥稠浆等 5 -8 �近年来， � � 9 -11 国内许多科研机构在研制水泥新品种 � 水泥添加
， 对钻井工作危害极大， 甚至会导致井眼报废， 造成
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巨大的经济损失 �据统计， 全世界井漏发生率占钻井 总数的 20% 25 % ， 而井漏的处理是石油钻井中的难 点， 特别是复杂井漏问题尤为棘手� 恶性井漏损失占 井漏总损失的 5 0% 以上， 且堵漏很难成功， 因此亟需
了良好的性能� 吴修宾等人 研制了无机凝胶堵漏剂 -2 ； 张子平 用天然麻纤维 � 焦炭 � 锯木等惰性材
21 � � 料与水泥复合得到复合堵漏材料； 邓亚军等人 22 研究
了丙烯酸盐类灌浆材料的性能， 与水泥浆混合后能瞬 时产生凝胶，凝胶体具有较强的抗压强度和粘结强 材料� 在钻井过程中， 如果发生恶性漏失， 常规的水泥 量多，但如果在漏失层中注入交联聚合物堵漏剂， 可 视各种水溶性树脂 � 高分子聚合物 � 胶乳等固化后具 有黏弹性的基础物质的开发， 以及纤维材料的表面化 学改性和彼此间的配合使用 � 纯粹的聚合物凝胶力 对较高， 后者能有效解决井下地层漏失问题� 在聚合 物凝胶堵漏材料的制备过程中经常选用成胶剂 （聚丙
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为网状结构的大分子凝胶体，能堵塞各种细小的孔
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度提高水泥石的增韧性能
� 采用其他材料与水
道 �新型多功能凝胶复合堵漏材料
可以有效对付
泥复合得到的复合堵漏材料， 也在实际应用中表现出
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大漏� 失返和返出量太小的裂缝性� 溶洞性地层漏失� 这类堵漏剂在可控时间内在漏失层形成黏度 �切力� 弹性和静结构尺寸足够大的凝胶段塞， 并由于其具有 极强的粘附能力， 最终形成的极高流动阻力足以抵抗 外来力的破坏， 最终成功堵住漏层� 除此之外， 还有些学者研发了一些其他的堵漏材 结合特殊的工艺， 对钻孔周围一定范围内的溶洞� 裂 缝� 破碎带进行安全快速地充填 � 封堵 � 加固， 成功解 殊的制备工艺， 研制成了一种颗粒状� 兼具刚性和变 度的升高发生弹性变形， 进一步降低漏层的渗透性， 直至把漏层堵住； 赵仁明等人 以沥青 � 表面活性剂 和膨润土为原料， 采用合适的试验工艺与技术研制而 通道， 并凝聚粘附在渗流通道的表面， 从而阻塞水流 的通过； 王绪友等人 将固体粉料与水按一定的比例 混合， 制成发泡充填材料， 该材料具有封闭或充填渗 流通道实现堵漏的作用� 钻井用堵漏材料国外研究现状 国外对钻井过程中的漏失及堵漏机理的研究较 早， 美国 � 前苏联和西欧等国家不仅对常规堵漏剂各 自的封堵性能及它们的混合应用作了大量的分析研 究，还研究出了许多新型堵漏剂� 尤其是前苏联， 因 油气钻井和地质勘探钻井过程中的井漏问题十分严 重， 长期以来， 开发了以脲醛树脂� 酚醛树脂等为基础 的堵漏剂系列， 丙烯类聚合物堵漏剂系列， 以胶乳为 基础的堵漏剂浆液和聚氧乙烯水溶液� 聚乙烯醇水溶 液� 低聚有机硅氧烷等与纤维填料组成的各具特殊性 美国的有关钻井液实验室对常规堵漏剂的合理 应用进行大量研究， 提出了一些颇有借鉴价值的结论
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钻井用堵漏材料研究进展
田陆飞， 王 琦， 刘 振， 乔 林
（济南大学材料科学与工程学院， 山东 济南 25 0022 ）
摘要： 综合评述了国内外钻井用堵漏材料的 研究进展， 着重论 述了堵漏材料的种类和应用状况 ，分析了堵漏材料 的发展趋 势， 预测钻井用堵漏材料将朝着智能堵漏材料方向发展� 关键词： 堵漏材料； 井漏； 发展趋势； 智能堵漏材料 文章编号： 1007 -497 （2010） 06 0001-05 中图分类号：D 7 42+. 2 文献标识码： A / / L , ： , . I Q ,L ,Q L