新型化学堵漏修复技术的研究与应用
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根据施工难度和深度，选择空井筒全井 平推、下管柱挤堵和下管柱下封隔器挤 堵等施工方法
堵剂的驻留问题，减少堵剂用量，保护 储层
解决油水井堵漏效率问题，保证多压力 系统长井段井一次施工成功
强采强注条件下提高措施井施工有效期 的问题
施工安全性问题
新型化学堵漏修复技术 的研究内容
模拟井下高温高压条件下化学堵漏工况 的实验手段及方法的研究
新型化学堵漏修复机理研究
驻留性强、界面胶结强度高、施工性能 好的新型化学堵剂的研究
MPa
5
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
时间 h
超细水泥强度随时间 的变化（0-24h）
20
胶 结 15 强 度 10 MPa
5
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
时间 h
驻留性和胶结强度 实验（大排量）
20
胶 结 15 强 度 10 MPa
5
图例 新型堵剂 油井水泥
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
时间 h
封堵层的形成速度 和强度试验
样品号 1#配方
封堵层形成 时间
（s）
67
封堵层 厚度 （mm）
28
封堵层 粘接强
度
（KPa）
32．66
备注
2#配方 45
30
41．16
3#配方 28
32
50．39
油井水 无封堵层形 0
钢管
固化体本体
机理分析
新型化学堵剂进入封堵层后，能够通过 特殊的机制，快速形成网架结构，有效 地滞留在封堵层内
通过各种材料的协同增效作用，在胶结 界面形成高强度、耐高压水流冲蚀的水 化产物
微膨胀和活性微细材料的填充作用 多相复合材料，多次水化反应，再愈合
机理
施工工艺
根据施工井的具体情况，制定配浆方案， 使之适应不同套管破损程度、不同井温 和不同漏失特征的施工井
驻留性和胶结强度实验
样品号 1#配方
网状结构形 成时间
（s）
45
网状结构形成 后的承压能力 （MPa）
2．5
突破压力 （Mpa）
6．0
击穿压力 （Mpa）
12．0
2#配方 34
3．5
7．5
16．0
3#配方 20
4．0
8．5
24．0
油 井 水 无网架结构 0
泥
形成
超 细 水 无网架结构 0
泥
形成
3．8 4．5
7．5 8．2
堵剂强度随时间的变化关系 (0-30min)
10
胶 结 强 度
9 8 7 6 5
MPa 4
3
2
1
0
0
图例 新型堵剂 油井水泥
10
20
30
时间 min
常规无机堵剂强度随时间 的变化（0-30min）
胶 结 强 度 MPa
0.5 0.45
0.4 0.35
0.3 0.25
0.2 0.15
现场施工工艺的研究
实验仪器
HTHP封堵模拟实验仪 模拟井下流体渗流的动态养护过程 模拟实际的化堵工况 主要用于界面胶结强度研究
平流泵
试验仪器
温度传感指示器
压力表
压力表
中
间
封堵封堵
容
模拟模器拟器
器
计量杯
HTHP封堵 模拟实验仪
实验仪器
封堵结构模拟试验仪 主要用于测定堵剂在漏失层内形成
封堵层的速度 抗压强度和应变试验仪 主要用于测定封堵层的结构强度
室内试验（静态养护） -新型化学堵剂固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体内部微观结构
室内试验（静态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
室内试验（静态养护） -油井水泥固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） -油井水泥固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） -油井水泥固化体内部微观结构
室内试验（静态养护） -水泥般土堵剂固化体胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） -水泥般土堵剂固化体胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） -水泥般土堵剂固化体胶结界面微观结构
实验仪器
采用XRD、SEM、TGA等微观结 构测试方法观察封固材料浆体试 样固化体内部和界面微观结构 ， 研究作用机理
新型化学堵剂的基本成份
结构形成剂 胶凝固化剂A和B 膨胀型活性填充剂 活性微晶增强剂 活性增韧剂 施工性能调节剂
新型化学堵剂基本性能 的评价实验
堵剂的驻留性和胶结强度 封堵层结构形成速度 堵剂的抗冲蚀性能 堵剂的施工性能 堵剂的抗温性能
0
全部穿过
泥
成
模拟漏层
超细水 无封堵层形 0
0
全部穿过
泥
成
模拟漏层
新型化学堵剂施工性能实验
堵剂:水 表观粘 塑性粘
(g/g)
度
度
(mPa.s) (mPa.s)
动切 力
(Pa)
初切/ 初凝/终 终切 凝(h)
(Pa)
0.8:1.0 15.5
15.0
0.5
2.5/5.0 15/17.4
1.0:1.0 27.5
25.0
2.5
2.8/5.5 12/13.5
1.2:1.0 54.0
43.0
11.0
3.0/6.0 9/10.5
室内试验-性能评价实验
温度与胶结强度的关系
胶结强度MPa
40
30
20
10
0
30
40 50 60 70 80 90 100 110
温度℃
温度与胶结强度之关系
120
130
140
室内试验
固化体微观结构研究 油井水泥固化体微观结构 新型化学堵剂固化体微观结构
新型化学堵漏修复技术的研 究与应用
新型化学堵漏修复技术 的运用领域
封堵大孔道，调层增产的油气井； 封堵水层和高压盐水层；
挤堵炮眼。 因固井质量差，造成层间窜和水淹油层，
无法正常生产的油水井； 因自由段套管和封固段套管腐蚀破损造
成漏失，影响正常生产的油水井
新型化学堵漏修复技术研究 能够解决的具体问题
0.1 0.05
0
0
10
20
30
时间 min
时间变化与胶结强度的关系
新型堵剂胶结强度随时间的 变化关系(0-24h)
40
胶 30
结
强 度
20
MPa 10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 2来自百度文库 24
时间 h
常规无机堵剂强度随时间 的变化（0-24h）
20
胶 结
15
强
度 10
图8表面层被溶蚀后露出的新鲜表面
室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
油井水泥堵剂胶结界面微观结 构模型（静态养护）
钢管
固化体本体
油井水泥堵剂胶结界面微观结 构模型（动态养护）
钢管
固化体本体
新型化学堵剂胶结界面微观结 构模型（静态养护）
钢管
固化体本体
新型化学堵剂胶结界面微观结 构模型（动态养护）
堵剂的驻留问题，减少堵剂用量，保护 储层
解决油水井堵漏效率问题，保证多压力 系统长井段井一次施工成功
强采强注条件下提高措施井施工有效期 的问题
施工安全性问题
新型化学堵漏修复技术 的研究内容
模拟井下高温高压条件下化学堵漏工况 的实验手段及方法的研究
新型化学堵漏修复机理研究
驻留性强、界面胶结强度高、施工性能 好的新型化学堵剂的研究
MPa
5
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
时间 h
超细水泥强度随时间 的变化（0-24h）
20
胶 结 15 强 度 10 MPa
5
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
时间 h
驻留性和胶结强度 实验（大排量）
20
胶 结 15 强 度 10 MPa
5
图例 新型堵剂 油井水泥
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
时间 h
封堵层的形成速度 和强度试验
样品号 1#配方
封堵层形成 时间
（s）
67
封堵层 厚度 （mm）
28
封堵层 粘接强
度
（KPa）
32．66
备注
2#配方 45
30
41．16
3#配方 28
32
50．39
油井水 无封堵层形 0
钢管
固化体本体
机理分析
新型化学堵剂进入封堵层后，能够通过 特殊的机制，快速形成网架结构，有效 地滞留在封堵层内
通过各种材料的协同增效作用，在胶结 界面形成高强度、耐高压水流冲蚀的水 化产物
微膨胀和活性微细材料的填充作用 多相复合材料，多次水化反应，再愈合
机理
施工工艺
根据施工井的具体情况，制定配浆方案， 使之适应不同套管破损程度、不同井温 和不同漏失特征的施工井
驻留性和胶结强度实验
样品号 1#配方
网状结构形 成时间
（s）
45
网状结构形成 后的承压能力 （MPa）
2．5
突破压力 （Mpa）
6．0
击穿压力 （Mpa）
12．0
2#配方 34
3．5
7．5
16．0
3#配方 20
4．0
8．5
24．0
油 井 水 无网架结构 0
泥
形成
超 细 水 无网架结构 0
泥
形成
3．8 4．5
7．5 8．2
堵剂强度随时间的变化关系 (0-30min)
10
胶 结 强 度
9 8 7 6 5
MPa 4
3
2
1
0
0
图例 新型堵剂 油井水泥
10
20
30
时间 min
常规无机堵剂强度随时间 的变化（0-30min）
胶 结 强 度 MPa
0.5 0.45
0.4 0.35
0.3 0.25
0.2 0.15
现场施工工艺的研究
实验仪器
HTHP封堵模拟实验仪 模拟井下流体渗流的动态养护过程 模拟实际的化堵工况 主要用于界面胶结强度研究
平流泵
试验仪器
温度传感指示器
压力表
压力表
中
间
封堵封堵
容
模拟模器拟器
器
计量杯
HTHP封堵 模拟实验仪
实验仪器
封堵结构模拟试验仪 主要用于测定堵剂在漏失层内形成
封堵层的速度 抗压强度和应变试验仪 主要用于测定封堵层的结构强度
室内试验（静态养护） -新型化学堵剂固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体内部微观结构
室内试验（静态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
室内试验（静态养护） -油井水泥固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） -油井水泥固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） -油井水泥固化体内部微观结构
室内试验（静态养护） -水泥般土堵剂固化体胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） -水泥般土堵剂固化体胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） -水泥般土堵剂固化体胶结界面微观结构
实验仪器
采用XRD、SEM、TGA等微观结 构测试方法观察封固材料浆体试 样固化体内部和界面微观结构 ， 研究作用机理
新型化学堵剂的基本成份
结构形成剂 胶凝固化剂A和B 膨胀型活性填充剂 活性微晶增强剂 活性增韧剂 施工性能调节剂
新型化学堵剂基本性能 的评价实验
堵剂的驻留性和胶结强度 封堵层结构形成速度 堵剂的抗冲蚀性能 堵剂的施工性能 堵剂的抗温性能
0
全部穿过
泥
成
模拟漏层
超细水 无封堵层形 0
0
全部穿过
泥
成
模拟漏层
新型化学堵剂施工性能实验
堵剂:水 表观粘 塑性粘
(g/g)
度
度
(mPa.s) (mPa.s)
动切 力
(Pa)
初切/ 初凝/终 终切 凝(h)
(Pa)
0.8:1.0 15.5
15.0
0.5
2.5/5.0 15/17.4
1.0:1.0 27.5
25.0
2.5
2.8/5.5 12/13.5
1.2:1.0 54.0
43.0
11.0
3.0/6.0 9/10.5
室内试验-性能评价实验
温度与胶结强度的关系
胶结强度MPa
40
30
20
10
0
30
40 50 60 70 80 90 100 110
温度℃
温度与胶结强度之关系
120
130
140
室内试验
固化体微观结构研究 油井水泥固化体微观结构 新型化学堵剂固化体微观结构
新型化学堵漏修复技术的研 究与应用
新型化学堵漏修复技术 的运用领域
封堵大孔道，调层增产的油气井； 封堵水层和高压盐水层；
挤堵炮眼。 因固井质量差，造成层间窜和水淹油层，
无法正常生产的油水井； 因自由段套管和封固段套管腐蚀破损造
成漏失，影响正常生产的油水井
新型化学堵漏修复技术研究 能够解决的具体问题
0.1 0.05
0
0
10
20
30
时间 min
时间变化与胶结强度的关系
新型堵剂胶结强度随时间的 变化关系(0-24h)
40
胶 30
结
强 度
20
MPa 10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 2来自百度文库 24
时间 h
常规无机堵剂强度随时间 的变化（0-24h）
20
胶 结
15
强
度 10
图8表面层被溶蚀后露出的新鲜表面
室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
油井水泥堵剂胶结界面微观结 构模型（静态养护）
钢管
固化体本体
油井水泥堵剂胶结界面微观结 构模型（动态养护）
钢管
固化体本体
新型化学堵剂胶结界面微观结 构模型（静态养护）
钢管
固化体本体
新型化学堵剂胶结界面微观结 构模型（动态养护）