堵漏材料的简介与应用

3.4 化学堵漏材料
化学堵漏材料指的是以聚合物和聚合物—无机胶凝物质为 基础的堵漏处理剂。 高分子化合物 分类
无机胶凝物质和高分子化合物混合而成
以泥浆为基础加入各种固化剂所形成的
3.4.1 PMN 化学凝胶堵漏剂
作用机理： PMN 化学凝胶堵剂是一种聚合物交联体系， 经化学反应后，生成一种体型结构的凝胶体，具有很好的 粘弹性，具备堵塞各种形态漏失通道的能力。
3.4.9 固化泥浆
优点：大部分堵漏混合浆液的缺点是其密度比泥浆大， 这样 会造成地层水或泥浆对混合浆液严重稀释，并导致其封堵性 能减弱。
根据使用温度的不同国内外常用的有三种配方
1. 0～40℃——泥浆、甲醛、 TC 一 10 型酚醛树脂 2. 40～80℃——采用耐热缩聚物 (甲醛与氨的反应产物)和 糠醛代替甲醛 3. 90℃——亚硫酸纸浆废液与重铬酸钠固化的泥浆
良好的可泵性
对漏失通道的适应性好
优点
良好的抗稀释能力
良好的流动增阻建墙能力
良好的再堵性
PMN CMC
丙烯酰胺与丙烯腈共聚物，形成凝胶 的基础，也是该堵剂的主体聚合物
增加凝胶强度并提高该堵剂对岩层的 粘附能力 调节初凝时间以控制堵剂进入漏层前 的形态
组成
初始交联剂 终凝交联剂 pH 值调节剂
增加凝胶强度与稳定性，以提高堵剂 的堵漏强度与耐久性
片状材料
种类：云母片、稻壳、赛璐珞、玻璃纸、鱼鳞等
桥接堵漏材料的作用原理
•挂阻“架桥”作用 •堵塞和嵌入作用 •渗滤作用 •在滤饼中的“拉筋”作用 •“卡喉”作用 •膨胀堵塞作用
满足的条件
• 颗粒状材料而言，它们必须有适当的几何尺寸和机械性能，必须 具有足够的抗压、抗张和抗剪切的强度才能承受由压差引起的弯 曲应力和纵向应力。同时，颗粒状材料还必须具有足够的硬度， 以防止颗粒应力形变而改变其几何形状而降低堵漏效果 • 就纤维状和片状材料而言，它们必须有能力在堵桥上形成密封， 以降低堵塞渗透率。也就是说，它们必须具有足够的强度，才能 桥接填塞住颗粒状材料中的间隙，而且还必须具有足够的弹性和 塑性，才能变形封堵大部分缝隙的有效流动面积
3.4.6甲基丙烯酸与甲基丙烯酰胺共聚物水泥稠浆
甲基丙烯酸与甲基丙烯酰胺共聚物为白色粉末或颗粒,不溶于 水而溶于碱液(碳酸钠或氢氧化钠)。碱液中钠离子与羧基反 应，形成溶于水的聚甲基丙烯酸钠，同时酰胺基部分皂化为 配制聚甲基丙烯酸盐水泥稠浆过程中，油井水泥中硅酸盐水 羧钠基。．聚甲基丙烯酸盐碱性溶液与二价金属氢氧化物 泥熟料(C混合时，聚甲基丙烯酸钠盐中的钠离子被钙离子取 Ca(OH)2 3S和C2S)与水反应，生成含水硅酸钙和氢氧化钙， 使所配水泥浆的pH值增至 11.2，硬度达 110mmol/L的碱液， 代形成钙盐，使聚甲基丙烯酸盐分子相互交联，形成体型结 钙离子取代聚甲基丙烯酸盐中钠离子，使浆液形成结构，粘 构的产物。 度提高，失水量降低，凝固时间增长。为了使聚合物在水泥 浆液中更充分交联，可加入氯化钙，因为氯化钙有助于浆液 中聚合物链间形成配价链，并产生更密集的空间结构网。在 聚合物充分交联的条件下，流动的水泥悬浮液将变成凝胶状 稠浆。
3.4.4 聚丙烯酰胺堵剂
聚丙烯酰胺作为絮凝剂加到泥浆或水泥浆中，可以加速固 相凝聚过程，当堵漏浆液进入漏失通道时，固相颗粒很快 絮凝，产生良好的填塞作用。
3.4.5 水解聚丙烯腈堵剂
水解聚丙烯腈与钙离子或其它多价金属离子生成难溶性聚丙 烯酸盐，水解聚丙烯腈具有线性长链分子结构，因而在未成 凝胶状态前其流动性就会急剧降低。此外，水解聚丙烯腈的 酰胺基中的氧与水分子之间形成氢链而被水化，这样，可保 证水解聚丙烯腈与氯化钙在水介质中的反应生成物具有一定 的溶胀度。
3.5无机胶凝堵剂
包括：水泥、石膏、石灰等混合浆液，其中以水泥为主
优点：封堵漏层后，具有很高的承压能力，原料来源广、价 格便宜、灌注工艺比较简单 种类：用水配制的无机胶凝堵剂 ，用烃基液体配制的无机胶 凝堵剂
水泥浆
胶质水泥 用 水 配 制 石膏水泥浆 纤维水泥浆 触变水泥浆
“1232”堵漏剂
柴油水泥浆 用 烃 基 液 体 配 制
此剂对泥浆的性能影响很小。脲醛树脂在井底温度下可以固化 成型，这种具有初期可塑性的凝固材料，可以很容易地挤入微 裂缝地层，随着时间的推移，颗粒进一步固化成不溶的填充材 料，牢固地将漏层封堵。对于大的孔洞式漏失通道，颗粒不同 的惰性桥堵剂，在脲醛树脂的作用下形成大的颗粒团块，最终 形成封堵层，以阻止泥浆的漏失。 ND—l 堵漏剂形成的滤饼烘干后，放到 10％的盐酸中，10min 后，滤饼变为稀的溶液。因此，用 ND 一 1 堵漏剂在油气层形 成的封堵层很容易被酸化掉，减少了对油气层的损害。
对胶凝时间与凝胶性能影响显著
3.4.2 SYZ 膨胀性堵漏材料
0.30～0.45mm
50℃
12 ℃
0.05～0.11mm
表明了1g不同粒度SYZ在淡水中的吸水膨胀性
携带液的要求
1. 接触 S YZ 颗粒几小时内不使其膨胀 2. 有足够的悬浮和携带能力 3. 在常温和50～60℃下，自身可稳定几小时到十几小时 4. SYZ就位后，注入另一种流体即可使其性质发生变化， 在漏层中吸水膨胀堵漏。
原油水泥浆
柴油膨润土水泥浆
特点：只有当该剂与水接触时，水替代烃基液后， 才能稠凝。
柴油膨润土水泥浆
一定比例的膨润土、水泥和柴油混合搅拌，使其形成一种比较 稳定的悬浮液，由钻杆内注入到漏层，并和管外同时注入的泥 浆相混合。油浆中的油被泥浆中所含的水逐步替换并游离出来。 膨润土和水泥吸水后开始形成一些粒度不等的小球，这些小球 在裂缝中架桥形成堵塞带。它的作用相当于水泥堵漏。由于小 球直径较大而且粒度分布较广，因而可以堵住较大的裂缝。堵 塞带的小球进一步吸水使其体积不断膨胀，堵塞得更加结实。 随着油进一步被臵换，小球逐渐吸水变大，互相粘结最终形成 膨润土水泥塞，经过一定时间后便会凝固，并有一定的强度。 其作用又类似于打“水泥塞”，不过这种“水泥塞”可以很准 确地堵塞在漏层，因而成功率较高。
堵漏材料的简介与应用
姓名：孙荣龙 学号：1233498
主要内容
1 堵漏材料的作用
2 堵漏材料的种类与堵漏机理
3 堵漏材料的应用
情深深，雨蒙蒙
福岛勇士
油锅里的海鸟
1 堵漏材料的作用
作用 定义
节约能源，减少浪费
意义
安全生产，保障工人安全
快速堵漏，提高工程效率
3堵漏材料的种类与堵漏机理
桥接堵漏材料 高失水堵漏材料 分 类 暂堵材料
化学堵漏材料
无机胶凝堵漏材料 软(硬)塞类堵漏材料
3.1 桥接堵漏材料
颗粒状材料 分类 纤维状材料 片状材料
颗粒状材料
种类：常用的有核桃壳、橡胶粒、焦炭粒、碎塑料粒、硅藻 土、珍珠岩、生贝壳、熟贝壳、生石灰、石灰石、沥青等
纤维状材料
种类：来源于植物、动物、矿物，以及一系列合成纤维，如 锯末、各种树木粉末、棉纤维、皮革粉、亚麻纤维、花生壳、 玉米心、纸纤维、甘蔗渣、棉籽壳、石棉粉、废棕绳等
橡胶粒复合堵漏剂
复 合 桥 接 堵 漏 材 料
FDJ复合堵漏剂
HD桥接复合堵漏剂 915、917复合桥接 堵漏材料
棉籽壳丸堵漏剂
3.2 高失水堵漏材料
工作机理：堵剂配成的浆液进入漏失井段后，在泥浆液柱压力 和地层压力所产生的压差作用下，迅速失水，浆液中的固相组 分聚集、变稠，形成滤饼，继而压实，填塞漏失通道，达到减 缓漏失的效果，同时，由于所形成的堵塞具有高渗透性的微孔 结构及整体充填特性，能透气透水，但不能透过泥浆，泥浆则 在所形成的塞面迅速失水，形成光滑平整的泥饼，起到进一步 严密封堵漏失通道的效果。堵剂的滤失量越大，滤失速度越快， 堵塞的形成也就越迅速。如果在堵剂中混配一定量的颗粒状惰 性材料，可以封堵较大的漏失通道，这是因为颗粒材料的桥接 作用，使得原有漏失通道的横截面积相对变小，有利于建立压 差，形成堵塞。
3.3 暂堵材料
作用：在石油天然气勘探开发中，如果在油、气层中发生 漏失，大量的泥浆或堵漏浆液进入该地层，会造成对油气 层的损害。水泥浆、桥接堵漏材料和一般的化学堵漏剂在 一定条件下都具有较好的堵漏效果，但不易解堵，不适宜 油气层堵漏。 单向压力封闭剂 OP - 1 防漏堵漏剂 种类 PCC 暂堵剂 酸溶性固化材料 ASC -1 超细碳酸钙
选择了油包水乳状液(W/O)作为携带液
3.4.3 化学膨体堵漏剂
PAT 膨体——是一种聚氨酯泡沫膨体颗粒堵漏剂，其主 要特点是吸水后自身体积可迅速膨胀。 PAT 膨体的作用机理是：由于PAT 是弹性的、多孔的膨 体。它在受压情况下体积变小，易于钻入裂缝或岩石 孔隙，进入裂缝或孔隙后，吸水膨胀，产生堵塞作用。 这时它就不容易在裂缝或孔隙中移动，从而产生滞留。 多个PAT 滞留的累积效应．，形成了“段塞”而封堵 漏层。此外，它的多孔性能使它“捕捉”颗粒物质， 充填多孔空间，形成致密的“段塞”。由于“段塞” 可以变形，当在裂缝或孔道中一次堵塞失败，还可以 运移至其它喉道处建立二次堵塞。
评价性能指标
1. 流动度 2. 析油量 3. 混合比 4. 初凝与终凝时间 5. 强度 6. 密度
3 堵漏材料的应用
堵排结合，以堵为主
改善脲醛树脂堵剂的来自百度文库些方法：加石英砂来提高密度。加入橡 胶、氧化硼、草酸来减少凝固收缩。用氯化铁作硬化剂，并加 入聚丙烯酰胺来提高抗压强度，使凝固体不发生裂纹。在堵剂 中增加了表面活性剂和铝粉来提高堵剂强度的增长速度。
ND — 1 堵漏剂
是由特制的脲醛树指和粒径不同的惰性桥堵剂组配而成的，适 用于高渗透性漏失和裂缝性漏失。
3.4.7 树脂堵剂
树脂堵剂的种类较多，使用方法也较多。比较简单的做法是 把固态树脂作为填料加入泥浆或其它堵漏浆液中，以改善泥 浆或其它堵漏浆液的堵塞性能。亦可直接用树脂或树脂混合 物堵漏，用作硬堵材料使用。 树脂堵漏剂中，国内外使用较多的是脲醛树脂堵剂，此剂主 要由两种组分——脲醛树脂和硬化剂构成。
3.4.8 吸水或吸烃类聚合物堵剂
特点：超量吸水，吸烃(每克聚合物可吸 375mL 的水)。 机理：为了不使聚合物堵剂污染泥浆或提前与之反应，采用胶膜或
粘土作保护膜，以喷涂、凝封或溶涂等方式将聚合物加工成封包聚 合物微粒。将其泵至漏层后，在井温作用下，其封包膜熔化(用粘土 作封包膜的要靠钻头水眼剪切力破坏它)而释放出聚合物，使其吸水 或吸烃膨胀而封堵漏层。 吸水的聚合物：碱金属聚丙烯酸酯，聚丙烯酸钠聚合物 吸烃聚合物有：苯乙烯和取代苯乙烯、氯乙烯的聚氯乙烯共聚物 聚合物粒度： 0.1μm～0.5mm ，应与漏层的裂缝和孔喉直径匹配 携带液种类与性质：不与其发生化学反应，柴油、矿物油 解堵方法：将盐水泵到井内