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弹性膨胀型桥堵增效材料的研究及其应用

崔凯潇 刘金华 李大奇

崔凯潇,刘金华,李大奇. 弹性膨胀型桥堵增效材料的研究及其应用[J]. 钻井液与完井液,2026,43(2):172-178 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.004
引用本文: 崔凯潇,刘金华,李大奇. 弹性膨胀型桥堵增效材料的研究及其应用[J]. 钻井液与完井液,2026,43(2):172-178 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.004
CUI Kaixiao, LIU Jinhua, LI Daqi.Research and application of elastic expanding bridging efficiency-enhancing material[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(2):172-178 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.004
Citation: CUI Kaixiao, LIU Jinhua, LI Daqi.Research and application of elastic expanding bridging efficiency-enhancing material[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(2):172-178 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.004

弹性膨胀型桥堵增效材料的研究及其应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.004
基金项目: 国家自然科学基金企业创新发展联合基金集成项目“三大盆地深层—超深层海相油气高效勘探开发基础研究”(U24B6001)。
详细信息
    作者简介:

    崔凯潇,副研究员,博士,1995年生,毕业于中国石油大学(北京)油气井化学与工程专业,现从事井筒工作液防漏堵漏技术研究与应用工作。E-mail:cuikx179.sripe@sinopec.com

  • 中图分类号: TE282

Research and Application of Elastic Expanding Bridging Efficiency-Enhancing Material

  • 摘要: 现用桥接堵漏材料对多尺度裂缝和应力敏感裂缝等复杂裂缝地层堵漏效果差,承压有限,易复漏。从提高材料弹韧性和体积膨胀性角度出发,研制出了弹性膨胀型桥堵增效材料,通过组分优化实验得到了材料最优合成配方及条件,室内评价了材料力学性能、膨胀性能和堵漏能力,并开展了现场应用。研究发现,弹性膨胀堵漏材料膨胀前后抗压强度高、弹韧性足,160 ℃老化后体积膨胀倍率可达116.67%。弹性膨胀材料可通过自身弹韧变形和持续三维膨胀提高封堵层致密性,改善封堵层弹韧性,从而增强封堵层承压和抗返吐能力。该材料在西南工区漏失井进行了初步现场应用,堵漏效果良好,具有较好推广前景。

     

  • 图  1  弹性膨胀材料微观形貌

    图  2  弹性膨胀材料热失重曲线

    图  3  弹性膨胀材料膨胀前后应力-应变测试曲线

    图  4  80 ℃下弹性膨胀材料膨胀应力随时间变化曲线

    图  5  不同温度下弹性膨胀材料体积   膨胀倍率随时间变化关系曲线

    图  6  弹性膨胀材料高温(160 ℃)静置老化前后颗粒状态

    图  7  封堵层致密性改善评价实验后的封堵层状态

    图  8  弹性膨胀堵漏材料加入前后的封堵层状态

    图  9  弹性膨胀堵漏材料动态裂缝封堵实验

    图  10  弹性膨胀堵漏材料的桥堵增效机理示意图

    表  1  不同弹性膨胀材料配方组成及产物状态

    弹性组分/
    膨胀组分/
    相容
    剂/%
    交联
    剂/%
    交联
    条件
    产物
    状态
    100 10 10 0 相容很差
    100 10 30 0 相容一般
    100 10 50 0 相容较好
    100 10 70 0 相容很好
    100 5 50 0 相容很好,较软
    100 20 50 0 相容很好,较软
    100 30 50 0 相容很好,较软
    100 60 50 0 相容很好,较软
    100 80 50 0 相容很好,较软
    100 60 50 0.1 120 ℃×1.0 MPa 产物较软(25HA)
    100 60 50 0.5 120 ℃×1.0 MPa 产物较软(28HA)
    100 60 50 1.0 120 ℃×1.0 MPa 产物较硬(33HA)
    100 60 50 2.0 120 ℃×1.0 MPa 产物很硬(45HA)
    100 60 50 5.0 120 ℃×1.0 MPa 产物很硬(50HA)
    100 60 50 2.0 50 ℃×1.0 MPa 产物较软(25HA)
    100 60 50 2.0 70 ℃×1.0 MPa 产物较软(26HA)
    100 60 50 2.0 100 ℃×1.0 MPa 产物较软(29HA)
    100 60 50 2.0 150 ℃×1.0 MPa 产物很硬(46HA)
    100 60 50 2.0 120 ℃×0.5 MPa 产物较软(40HA)
    100 60 50 2.0 120 ℃×2.0 MPa 产物很硬(46HA)
    100 60 50 2.0 120 ℃×5.0 MPa 产物很硬(48HA)
     注:相容剂以膨胀组分计,交联剂以弹性组分计。
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    表  2  弹性膨胀堵漏材料对2 mm楔形裂缝堵漏效果

    弹性膨胀
    堵漏材料/%
    喷射量/
    mL
    承压能力/
    MPa
    漏失量/
    mL
    抗返吐
    能力/MPa
    0 45 3.9 750 0.3
    0.5 22 5.0 130 1.4
     注:基浆配方为:4%膨润土浆+0.5%KPAM+0.2%XC+5%刚性碳酸钙(1~3 mm)+6%刚性碳酸钙(0.5~1 mm)+3%海泡石纤维(1~4 mm);弹性膨胀堵漏材料为0.9~2 mm;抗返吐能力在160 ℃、16 h测定。
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-09-27
  • 修回日期:  2025-11-12
  • 刊出日期:  2026-04-08

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