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水玻璃复合堵漏体系中氯化钙控释技术

殷慧 柳华杰 安朝峰 步玉环 郭胜来 宋文宇 屈俊峰 苏国平

殷慧,柳华杰,安朝峰,等. 水玻璃复合堵漏体系中氯化钙控释技术[J]. 钻井液与完井液,2024,41(2):239-245 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.02.014
引用本文: 殷慧,柳华杰,安朝峰,等. 水玻璃复合堵漏体系中氯化钙控释技术[J]. 钻井液与完井液,2024,41(2):239-245 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.02.014
YIN Hui, LIU Huajie, AN Chaofeng, et al.Controlled release of calcium chloride from compounded waterglass-calcium chloride lost circulation material[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(2):239-245 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.02.014
Citation: YIN Hui, LIU Huajie, AN Chaofeng, et al.Controlled release of calcium chloride from compounded waterglass-calcium chloride lost circulation material[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(2):239-245 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.02.014

水玻璃复合堵漏体系中氯化钙控释技术

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.02.014
基金项目: 国家青年基金“水合物层固井水泥热能存储剂载体研制及承载机理研究”(51804332) ;国家面上基金“深水油气井固井水泥传质传热过程中浅层水合物稳定机理”(51974355)。
详细信息
    作者简介:

    殷慧,在读硕士,2000年生,现就读于中国石油大学(华东)油气井工程专业。电话 13012497313;E-mail:13012497313@139.com。

    通讯作者:

    柳华杰,博士,副教授,研究方向为油气井固完井工程。E-mail:liuhuajieupc@163.com。

  • 中图分类号: TE282

Controlled Release of Calcium Chloride from Compounded Waterglass-Calcium Chloride Lost Circulation Material

  • 摘要: 水玻璃-氯化钙体系是常用的油井堵漏材料,但是水玻璃和氯化钙一接触即快速反应,只能采用双液法进行施工,工序复杂。因此拟对氯化钙进行控释,以期能够将水玻璃-氯化钙混合同时泵注,简化施工。该研究通过使用树脂体系对氯化钙进行包裹完成氯化钙的控释。通过改变体系中氯化钙的加量、交联剂的加量以及单体的种类及配比,考察以上3种因素对控释效果的影响。研究发现,通过树脂对氯化钙进行包裹时,氯化钙与单体的质量比为1∶4、交联剂加量为6%,可将水玻璃-氯化钙体系失去流动性时间延长至105 min。将已包裹氯化钙的树脂粉末进行二次包裹时,氯化钙与单体的质量比为1∶2、一次包裹二次包裹交联剂加量均为6%时,可将水玻璃-氯化钙体系失去流动性时间延长至110 min。在二次包裹的树脂体系中加入氯化钠,可将体系失去流动性时间延长至180 min。通过红外光谱和SEM谱图分析发现,吸水树脂通过减少氯化钙与水玻璃的接触面积来减缓反应的进行,树脂本身不参与水玻璃与氯化钙的反应进程。

     

  • 图  1  氯化钙与水玻璃反应现象

    图  2  钻井液污染后水玻璃与氯化钙反应现象

    图  3  加入含氯化钙1.5 g的树脂粉末

    图  4  二次包裹形成的树脂

    图  5  树脂吸水倍率及体系失去流动性的时间  与交联剂加量的关系

    图  6  交联剂加量为1%树脂粉末与水玻璃反应现象

    图  7  树脂吸水倍率及体系失去流动性的时间与AMPS加量的关系

    图  8  氯化钙浸出率与浸泡时间的关系

    图  9  未完全失去流动性的水玻璃-树脂体系

    图  10  吸水树脂SEM谱图

    图  11  吸水树脂粉末及反应产物红外光谱图

    注:a为一次包裹的树脂粉末红外光谱,b为二次包裹的树脂粉末红外光谱,c为水玻璃与二次包裹的树脂粉末的反应产物的红外光谱图

    表  1  氯化钙与AM质量比对实验现象的影响

    氯化钙∶AM实验现象
    1∶1无论固体物质添加顺序如何,
    固体物质无法全部溶解
    3∶4需要先溶解交联剂,再加入氯化钙进行
    溶解,否则固体溶解不完全
    1∶2固体物质可全部溶解
    1∶4固体物质可全部溶解
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    表  2  实验现象与吸水树脂中氯化钙含量的关系

    吸水树脂粉末中氯化钙的质量
    占水玻璃质量的百分比/%
    实验现象
    124 h后,体系仍具有
    较强流动性
    3搅拌均匀后,静置1 min,
    体系基本失去流动性
    5搅拌均匀后,
    体系失去流动性
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    表  3  体系失去流动性时间与氯化钙、树脂单体质量比的关系

    氯化钙与树脂单体质量比体系失去流动性时间/min
    3∶41
    1∶23
    1∶440
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    表  4  不同交联剂加量完成二次包裹  树脂粉末与水玻璃反应时间

    一次包裹
    交联剂/%
    二次包裹
    交联剂/%
    体系失去流动性
    时间/min
    3.03.040
    4.03.070
    5.03.075
    4.05.075
    5.05.0100
    5.55.5105
    6.06.0110
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-10
  • 修回日期:  2023-11-01
  • 录用日期:  2023-11-21
  • 刊出日期:  2024-03-30

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