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高强度等四面体树脂固结堵漏剂的研制及应用

海波 林星杰 钟诚 陆永志 武元鹏 何纶

海波,林星杰,钟诚,等. 高强度等四面体树脂固结堵漏剂的研制及应用[J]. 钻井液与完井液,2024,41(4):481-488 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.04.009
引用本文: 海波,林星杰,钟诚,等. 高强度等四面体树脂固结堵漏剂的研制及应用[J]. 钻井液与完井液,2024,41(4):481-488 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.04.009
HAI Bo, LIN Xingjie, ZHONG Cheng, et al.Development and application of a high-strength equilateral tetrahedron resin solidifiable lost circulation material[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(4):481-488 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.04.009
Citation: HAI Bo, LIN Xingjie, ZHONG Cheng, et al.Development and application of a high-strength equilateral tetrahedron resin solidifiable lost circulation material[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(4):481-488 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.04.009

高强度等四面体树脂固结堵漏剂的研制及应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.04.009
基金项目: 中国石油川庆钻探工程有限公司指导项目“复杂井漏预防、治理新技术研究与试验”(CQ2021B-33-Z8-3)。
详细信息
    作者简介:

    海波,工程师,1992年生,2014年毕业于西南石油大学应用化学专业,研究方向为钻完井液技术。电话 (028)86017831;E-mail:haibo_sc@cnpc.com.cn

  • 中图分类号: TE282

Development and Application of a High-Strength Equilateral Tetrahedron Resin Solidifiable Lost Circulation Material

  • 摘要: 川渝地区在钻井过程中井漏频发,部分区域钻遇复杂地层发生恶性漏失,常常需要多次堵漏或多种堵漏工艺才能封堵成功,严重增加了钻井成本。通过对现有堵漏工艺进行分析,针对裂缝架桥填充原理,通过将高强度等四面体树脂作为主架桥材料、片状树脂及热固性树脂作为充填材料、纤维材料进行缠绕交联后研制成一种一袋式温控胶凝树脂固结堵漏材料YDFD。针对小裂缝,溶洞类、失返性(大裂缝)、呼吸性地层漏失情况,分别选用小、中、大3个型号的一袋式胶凝树脂固结堵漏剂进行级配,通过温控剂调节堵漏浆的固化时间保障施工安全、实现对漏层的精准封堵,在川渝油气井区处理井漏复杂过程中获得93%的一次堵漏成功率,达到了很好的应用效果,该工艺技术在油气田处理井漏难题时可推广应用。

     

  • 图  1  等四面体树脂的红外光谱图

    图  2  等四面体树脂的热分解图

    图  3  抗温高强度等四面体树脂颗粒的平面图

    图  4  YDFD 的3个不同型号外观

    图  5  YDFD的热分解图

    图  6  YDFD在不同密度堵漏浆中的悬浮分散情况

    图  7  固结堵漏浆在150 ℃养护24 h后形成的固结物

    图  8  复配材料的微观作用机理

    表  1  YDFD主架桥材料的配比实验

    等四面体树脂 片状树脂/
    g
    最大耐压/
    MPa
    漏失量/
    mL
    m/g 粒径/mm
    420 1 180 4.0 240
    480 1 120 4.8 170
    540 1 60 4.6 180
    420 3 180 3.5 350
    480 3 120 4.5 210
    540 3 60 4.0 250
    420 6 180 2.0 410
    480 6 120 4.0 230
    540 6 60 3.5 250
      注:使用3000 mL浓度为8%膨润土浆,耐压时间,滤失时间均为30 min;粒径分别为1、 3、6 mm的等四面体树脂选择的缝板宽度分别为2、4、6 mm。
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    表  2  YD-7的最优配比实验

    等四面体树脂 YD-7/
    g
    最大耐压/
    MPa
    漏失量/
    mL
    m/g 粒径/mm
    480 1 30 5.1 155.0
    480 1 45 5.4 130.0
    480 1 60 5.6 90.0
    480 3 30 4.8 160.0
    480 3 45 5.2 120.0
    480 3 60 5.6 100.0
    480 6 30 4.2 180.0
    480 6 45 5.2 160.0
    480 6 60 5.4 130.0
      注:使用3000 mL浓度为8%膨润土浆、120 g 片状树脂,耐压时间、滤失时间均为30 min;粒径分别为1、 3、6 mm的等四面体树脂选择的缝板宽度分别为2、4、6 mm。
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    表  3  YDFD-20的最优配比实验

    加样 热固树脂/
    %
    24 h后强度/
    MPa
    20 g YD-7+50 g YDFD-20 5 6.5
    20 g YD-7+100 g YDFD-20 10 7.2
    20 g YD-7+150 g YDFD-20 15 9.1
    20 g YD-7+200 g YDFD-20 20 11.6
      注:使用1000 mL的清水另外加入160 g、粒径为3 mm的等四面体树脂和40 g片状树脂,体系密度为1.5 g/cm3,实验温度为100 ℃。
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    表  4  温控剂对堵漏浆稠化及固化时间的影响

    水∶YDFD-II 实验条件 温控剂/
    %
    ρ/
    g·cm-3
    t稠化/
    min
    t固化/
    h
    1∶1 50 ℃、40 MPa 4.5 1.32 280 20
    1∶0.8 70 ℃、50 MPa 15.0 1.53 200 17
    1∶0.8 90 ℃、60 MPa 29.5 1.65 180 15
    1∶0.8 100 ℃、70 MPa 36.0 1.75 182 12
    1∶0.5 110 ℃、70 MPa 43.0 1.82 150 9
    1∶0.5 120 ℃、80 MPa 50.0 2.03 150 6
    1∶0.5 150 ℃、80 MPa 60.0 1.80 180 8
      注:实验时间为40 min,温控剂加量为水量的百分比。
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    表  5  堵漏浆与不同体系钻井液的相容性

    堵漏浆∶钻井液1.20 g/cm3聚合物钻井液1.60 g/cm3钾聚磺钻井液2.0 g/cm3钾聚磺钻井液
    流动度/
    cm
    初始稠
    度/Bc
    稠度3 h/
    Bc
    流动度/
    cm
    初始稠
    度/Bc
    稠度3 h/
    Bc
    流动度/
    cm
    初始稠
    度/Bc
    稠度3 h/
    Bc
    7∶321.212.015.024.618.0
    19.020.6
    25.026.0
    5∶523.620.022.025.225.0
    27.022.424.0
    28.0
    3∶724.216.017.024.823.024.021.8
    23.0
    25.0
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    表  6  不同漏失情况下一袋式YDFD胶凝树脂堵漏浆配方

    漏失类型堵漏配方
    一般轻微漏失(5%~8%)YDFD-I+
    (10%~15%)YDFD-Ⅱ
    大裂缝、溶洞恶性漏失(8%~10%)YDFD-Ⅱ+
    (15%~20%)YDFD-Ⅲ
    承压堵漏(10%~15%)YDFD-I+
    (10%~15%)YDFD-Ⅱ
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-02-15
  • 修回日期:  2024-03-27
  • 刊出日期:  2024-09-30

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