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温敏变形封堵剂合成研究与应用

孔勇

孔勇. 温敏变形封堵剂合成研究与应用[J]. 钻井液与完井液,2021,38(6):677-683 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.06.003
引用本文: 孔勇. 温敏变形封堵剂合成研究与应用[J]. 钻井液与完井液,2021,38(6):677-683 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.06.003
KONG Yong.Synthesis and application of a temperature sensitive deformable plugging agent[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2021, 38(6):677-683 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.06.003
Citation: KONG Yong.Synthesis and application of a temperature sensitive deformable plugging agent[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2021, 38(6):677-683 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.06.003

温敏变形封堵剂合成研究与应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.06.003
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)、中石化科技攻关项目“环境响应型封堵固壁材料研制与应用”(P18001-2)、中国石化优秀青年创新基金课题“基于分子识别的地层主动反应型钻井液新材料研究”(PE19001)联合资助
详细信息
    作者简介:

    孔勇,博士,1986年生,毕业于南开大学有机化学专业,现在从事钻井液技术研究工作。电话(010)56606420;E-mail:kyloner003@163.com

  • 中图分类号: TE254.3

Synthesis and Application of a Temperature Sensitive Deformable Plugging Agent

  • 摘要: 针对现有可变形封堵防塌处理剂作用温度过窄的问题,基于地层温度诱导控制材料形态变化实现对地层定向吸附的技术思路,开展温敏变形封堵处理剂分子结构设计,通过优化设计骨架、形变和分散性能,利用诱发分子内交联反应逐级拓宽有效作用温度区间,研发出适用于100~150 ℃的温敏变形封堵剂SMSHIELD-2。通过红外光谱、核磁和压力传递实验等对SMSHIELD-2进行结构表征和性能评价。结果表明SMSHIELD-2在100~150 ℃广谱温度范围内,有效封堵硬脆性泥岩的微裂缝,提高钻井液的封堵防塌性能且具有良好的配伍性。SMSHIELD-2在新疆顺北X1井复杂井段应用中,通过封堵地层原生孔隙和微裂缝,提高钻井液的封堵能力,稳定井壁,保障了复杂地层钻井安全。

     

  • 图  1  温敏变形材料对地层微裂缝定向封堵

    图  2  逐级交联反应拓宽有效温度作用区间

    图  3  合成反应机理

    图  4  温敏变形封堵剂SMSHIELD-2红外光谱谱图

    图  5  温敏变形封堵剂SMSHIELD-2核磁谱图

    图  6  封堵前(左)后(右)岩心扫描电镜

    图  7  SMSHIELD-2不同温度下的扫描电镜图片

    表  1  SMSHIELD-2与其他封堵剂的对比

    封堵剂FLHTHP/mLFL/%
    空白56
    2.5%国内12850
    2.5% 国内22654
    2.5%国内32752
    2.5%Baker Hughes2359
    2.5%Chevron2162
    1%SMSHIELD-22064
    2.5%SMSHIELD-21377
      注:基浆配方:4% 预水化膨润土浆+4%英国评价土;在120 ℃滚动16 h后在120 ℃温度下测定滤失量
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    表  2  岩样受温敏变形封堵防塌剂作用前后的渗透率

    测试试液岩样的渗透率/mD
    空白岩样1.24×10−2
    基浆3.21×10−4
    基浆+2% SMSHIELD-22.52×10−5
      注:实验温度为100 ℃
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    表  3  岩样受温敏变形封堵防塌剂作用前后的渗透率

    测试试液岩样的渗透率/mD
    空白岩样2.90×10−3
    基浆1.05×10−4
    基浆+3% SMSHIELD-25.54×10−5
      注:实验温度为150 ℃
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    表  4  不同温度下的SMSHIELD-2性能评价


    封 堵 /
    剂%
    实验
    条件
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    FL/
    %
    1#0100 ℃、16 h2262.814.2
    1.5100 ℃、16 h215.52.48.043.7
    2#0120 ℃、16 h267.52.314.6
    2120 ℃、16 h25.57.52.48.243.8
    3#0150 ℃、16 h2882.415.4
    3150 ℃、16 h28.58.52.28.445.5
      注:1#基浆 :4%预水化膨润土浆+ (0.2%~0.3%)PAC-LV+1%SMC+1%SMP+0.1%NaOH;2#基浆:4%预水化膨润土浆+ (0.3%~0.4%) PAC-LV+1.5%SMC+1.5%SMP+
    0.1%NaOH;3#基浆:4%预水化膨润土浆+(0.4%~
    0.5%)PAC-LV+2%SMC+2%SMP+0.1%NaOH
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-18
  • 录用日期:  2021-04-18
  • 刊出日期:  2021-11-30

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