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温敏形状记忆堵漏材料实验研究

冯杰 臧晓宇 邱正松 暴丹 郑力会

冯杰,臧晓宇,邱正松,等. 温敏形状记忆堵漏材料实验研究[J]. 钻井液与完井液,2022,39(5):545-549 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.003
引用本文: 冯杰,臧晓宇,邱正松,等. 温敏形状记忆堵漏材料实验研究[J]. 钻井液与完井液,2022,39(5):545-549 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.003
FENG Jie, ZANG Xiaoyu, QIU Zhengsong, et al.Characteristic study of thermosensitive shape memory lost circulation materials[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2022, 39(5):545-549 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.003
Citation: FENG Jie, ZANG Xiaoyu, QIU Zhengsong, et al.Characteristic study of thermosensitive shape memory lost circulation materials[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2022, 39(5):545-549 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.003

温敏形状记忆堵漏材料实验研究

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.05.003
基金项目: 国家重点研发计划课题“井筒稳定性闭环响应机制与智能调控方法”(2019YFA0708303);国家自然科学基金“裂缝地层致密承压封堵机理与温敏智能堵漏新方法研究”(51974354);中国石油天然气集团科技项目“裂缝性恶性漏失新型堵漏材料研发及工艺技术研究”(2018D-5009-05)
详细信息
    作者简介:

    冯杰,高级工程师,现从事钻井液技术研究工作。E-mail:fengjie_cnpc@126.com

  • 中图分类号: TE282

Characteristic Study of Thermosensitive Shape Memory Lost Circulation Materials

  • 摘要: 为改善桥接堵漏材料自适应性及封堵效率,提高复杂裂缝性地层堵漏作业的成功率,基于温敏型形状记忆材料,研制了一种具有热激活特性的形状记忆堵漏剂,经过粉碎、造粒得到不同粒径的形状记忆堵漏剂颗粒。室内评价实验表明,新研制的温敏形状记忆堵漏剂具有良好的力学性能及形状记忆特性,堵漏剂颗粒高温激活后粒径增长率超过55%。裂缝封堵模拟实验表明,温度对温敏形状记忆堵漏剂的封堵效果具有显著影响,高温激活后封堵效果优于传统桥接堵漏材料。构建出一套具有较强自适应性的温敏形状记忆堵漏工作液配方,可成功封堵3~5 mm不同开度裂缝,具有高效自适应堵漏效果。

     

  • 图  1  温敏形状记忆聚合物红外光谱图

    图  2  温敏形状记忆聚合物受压缩破坏状态

    图  3  SMEP-3形状记忆聚合物形状回复率与时间关系

    图  4  SMEP-3温敏形状记忆颗粒膨胀性能

    表  1  温敏形状记忆聚合物抗压性能

    T测试/ ℃形状记忆聚合物固化剂/%p/MPa
    20SMEP-12869.06
    SMEP-23174.58
    SMEP-33482.32
    100SMEP-12810.92
    SMEP-23114.12
    SMEP-33419.81
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    表  2  温敏形状记忆聚合物形状记忆性能参数

    形状记忆聚合物形状回复率/%T激活/℃T形状回复结束/℃
    SMEP-198.35681
    SMEP-296.66897
    SMEP-397.179108
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    表  3  颗粒粒度区间划分标准

    目数粒径/mm目数粒径/mm
    6~103.350~2.00020~400.850~0.425
    10~202.000~0.85040~800.425~0.180
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    表  4  不同温度下裂缝封堵实验结果

    裂缝开度/(mm×mm)T/℃封堵层突破压力/MPaFL/mL
    3×2200全漏
    803.5284
    1006.7160
    4×3200全漏
    801.1全漏
    1004.0210
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    表  5  不同类型堵漏材料裂缝封堵实验结果

    堵漏材料封堵
    配方
    封堵层突破
    压力/MPa
    漏失量/
    mL
    温敏形状记忆堵漏剂1#6.7160
    碳酸钙颗粒2#0全漏
    碳酸钙颗粒3#2.7358
    弹性橡胶颗粒4#0全漏
    弹性橡胶颗粒5#1.9426
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    表  6  不同类型堵漏材料协同封堵实验结果

    颗粒类型封堵配方封堵层突破压力/MPa漏失量/mL
    形状记忆颗粒1#6.7160
    形状记忆颗
    粒+刚性颗粒
    6#8.0145
    形状记忆颗
    粒+弹性颗粒
    1#+2% RUB
    (40~80目)
    6.9102
    形状记忆颗
    粒+纤维
    1#+0.2% FIB
    (6~12 mm)
    7.3153
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    表  7  自适应协同堵漏体系的封堵性能

    裂缝开度/
    (mm×mm)
    T/
    封堵层突破压力/
    MPa
    漏失量/
    mL
    3×21009.355
    4×310010.671
    5×41009.7106
      注:4%SMEP(6~10目)+3%SMEP(10~20目)+1% SMEP(20~40目)+3%GDJ(6~20目)+2%GDJ(20~40目)+2%GDJ(40~80目)+2%RUB(40~80目)+0.2%FIB
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-15
  • 修回日期:  2022-04-19
  • 刊出日期:  2023-01-10

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