堵漏型聚合物凝胶材料研究与评价

钻井技术资料 研究应用

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第2 3卷第 2期2O O 6年 3月

钻井液与完井液 DRI NG LUI& COMPL LII F D ETI ON FLUI D

Vo . 3 No 2 12 .M a . 2 06 r 0

文章编号：0 15 2 ( 0 6 0—0 80 i 0—6 0 2 0 )20 2 5

堵漏型聚合物凝胶材料研究与评价罗兴树蒲晓林黄岩曾明友(南石油学院 C C钻井液重点实验室，西 NP四川成都 )

摘要聚合物凝胶在油气井钻井过程中具有独特的排水堵漏作用。选择聚丙烯酰胺作为成胶剂，用三价铬采

和酚醛作为交联剂，利用常规方法研究了聚合物凝胶的组成和性能，实验研究了聚丙烯酰胺分子量及浓度、交联剂类型和浓度对聚合物凝胶性能的影响，出聚丙烯酰胺交联凝胶成胶最佳配比关系为：丙烯酰胺浓度为 0 8、得聚 .

铬交联剂加量为 10mg L交联温度为 6 2/、 O℃。在此基础上对影响凝胶成胶性能的主要因素进行了探索实验，结果表明：质对聚合物凝胶影响较小； H值对凝胶的影响显著， p值为 8时形成的凝胶粘度、水 p在 H稳定性较好，随着 p值升高， H交联速度变快，成胶时问缩短；当盐浓度过高时，体系成胶性能变差，尤其是钙离子浓度高时，易形成果冻型块状沉淀。实验表明，聚合物凝胶时间的延长粘度损失小，有稳定性好，动性好等特点。通过高温高压具流失水仪砂床堵漏实验进一步证明，聚合物凝胶与其它堵漏材料配合，够起到封堵漏层的良好作用。能 关键词钻井井漏堵漏剂堵漏凝胶聚合物交联剂 中图分类号： 2 44TE 8 TE 5. 2 2文献标识码： A

井漏是钻井过程中普遍存在的钻井问题，它不仅影响了钻井速度，且造成了巨大的经济损失。而

对交联聚合物成胶性能的影响。

1实验部分 1 1实验仪器及药品 .电子天平、烘箱、拌器、搅六速旋转粘度计；聚丙烯酰胺 GP AM1和 GP AM2广州精细化学工业公 (司)聚丙烯酰胺 YP M 1和 YP, A AM2泉龙化工有 (

近年来，国内外堵漏材料的研究与应用状况看，从化学堵漏剂发展较快，且井漏

和堵漏理论的发展对而

堵漏材料的发展起到推动作用，兼有堵漏和防水功能的两用堵漏剂得到广泛的应用。化学堵漏剂重视各种水溶性树脂、分子聚合物、乳等固化后具有高胶粘弹性的基础物质的开发以及纤维材料表面的化学

限公司)交联剂 (交联剂、联剂 2交联剂 3,、铬交、 )

p值调节剂，溶剂 ( N) H促 L。1 2母液配制 .

改性和彼此间的配合使用。堵漏防水两用堵漏剂以调整影响固化时间的无机凝胶和各类树脂为基础， 根据井下漏失情况配合常规的堵漏剂使用，有抗具水性，干缩率低，有较好的结构强度。由于开发速率

先将聚合物配制成浓度为 50/的高浓 0 0mgL度聚合物水溶液，后根据需要进行稀释，骤如然步

的加快，井面临着更加复杂多变的漏失地层，要钻需进一步研制开发新型的堵漏剂，以适应和满足封堵不同类型漏层的需要。针对 AM (丙烯酰胺 ) P、 AM

下。①在 6 O℃下将聚合物干粉烘干至恒重，用。备 ②用大烧杯量取 10 00mL水置于搅拌器中进行搅拌，速以旋涡达液面 2 3深度为宜。③取 5g聚转/合物， lri在 n内沿旋涡的涡肩均匀地倒入水中， a充分搅拌至基本溶解。④取 1 0 0 0mL量筒，根据所需

(聚丙烯酰胺)的特点，以交联剂优选实验和成胶条件影响因素分析为研究对象，聚丙烯酰胺交联凝在胶成胶的基础上，一步研究影响交联聚合物成胶进

聚合物浓度和其它要求，水稀释至 1 0 mL用。加 00备

性能的主要因素，而分析其主要因素如何影响凝从胶的成胶时间、成胶强度、胶胶粒尺寸以及成胶的成

13聚丙烯酰胺和交联剂选择 .在 GP AM1 GP、 AM2 YP、 AM1和 YP M2中 A

胶体粘度，以及聚合物母液、交联剂和水的混合顺序

进行聚丙烯酰胺的评价优选。

第一作者简介：兴树，级工程师，9 6年生，9 0年毕业于重庆石油学校钻井专业， 9 8年毕业于西南石油学院计罗高 15 18 18

算机专业，一直在西南石油学院石油2程学院从事教学与科研工作， 1 2现任石油工程学院实验中心主任

地址：四川省成都市新都区新都大道 8号西南石油学院；邮政编码 6 00; 15 0电话 (2 ) 6 3 9 5 l 9 0 1 6 3 0 8 6 8 5 l/3 9 8 9 3。

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第2卷第 2 3期1 3 1溶解速度实验比较 ..

罗兴树等；堵漏型聚合物凝胶材料研究与评价

2 9

响成胶性能的最主要因素为 GP M 1的浓度， A其浓

在室温下低速搅拌，比观察各种聚丙烯酰胺对产品的溶解速度，果见表 1结。从表 1可以看出， 4种产品在同一分子量、同一浓度下的溶解速度相当，

度越高，成胶性能越好，浓度为 0 8时成胶性能最 .好；次是交联剂的浓度，交联剂的加量为 1 0其铬 2 mg L时成胶性能最好；后是温度，联最佳温度/然交为6 O℃。表 3 ( A与铬交联剂组合的实验优选数据 3 M1 P实验号L

在同一条件下溶解时间相差不超过 5mi,此， n因 4种产品没有优劣的区别。表 1常温 (5℃ )各种聚丙烯酰胺的溶解速度对比 2下

铬交

剂

不同浓度下的溶解时间/ n mi产品0 .1 0 .3 0 .5

mg L/

20

A" M

蛳

O. O 5O. 65

O. 0 8O. 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 IⅡ

O. OⅢ 8

R

O. O 5

13 2聚丙烯酰胺和交联剂的成胶实验 4 O O O 6 6 O O 8 5 2 O 85∞ . f .. O. O O 4 4 6 O O 8 8 O 7 9 8 2 .

考虑到聚丙烯酰胺分子因素，定在初步评价设成胶性能时其加量为 0 5,交联剂加量为 6 .%铬 O mg L,联剂 2 3加量为 1 0/实验条件是/交、 0 0 mg L;

O. 5

O。 655 O 8. O

剂 在恒温水浴箱内保温而且低速搅拌，使用铬∞联 O ) O撤 ) O O∞踮交 O坝∞ O∞ 时水浴温度为 6 O℃,使用交联剂 2 3时水浴温度为、7 O℃,果如表 2所示。从表 2可以看出， P结 G AM

)

;;

8 OO 6.1 3. O OO 1 6 8. O 2 6 8. O3 3 4. O

产品成胶范围宽，于 Y AM产品，优 P而

且 2种产品

和交联剂 23的作用很不明显，本上不成胶。所、基以选择 GP AM和铬交联剂研制凝胶。表 2 4种聚丙烯酰胺产品成胶后性能 ¨∞ 加∞毖

1 7 5. 0

13 4影响因素显著性的方差分析 ..

极差法没有把实验过程中条件改变所引起的数

据波动与由实验误差引起的数据波动区分开来；也没有提供一个标准，用来判断考察因素的作用是否显著。为了进一步验证极差分析，定因素影响显确著性，正交实验再进行方差分析。G AM1方差对 P

分析因素的显著性如表 4示。根据表 4中数据进所13 3 G A . . P M1与铬交联剂组合实验优选一一

步计算分析显著性，果如表 5所示。从表 5可结

般认为高分子量聚丙烯酰胺的最大加量为

以看出； ①F>F。说明因素 C高度显著，就是 .,。也

0 5/, . 6应用低分子量的聚丙烯酰胺来研制堵漏型凝 9胶，要求凝胶有比较高的粘度，且能够承受一定压而力，由于凝胶用于堵漏，要具有较高的粘度，需因此调整实验浓度进行优选交联组合。采用正交实验法

说聚丙烯酰胺的浓度对成胶影响最为显著，么调那节聚丙烯酰胺的浓度是调节成胶性能的最佳手段；

② F>F瑚，明因素 A显著， o说即温度对成胶性能的影响是显著的，么在交联制备凝胶的时候应该那

设计实验，用极差分析法优选 GP …… 此处隐藏：7226字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……