固井用防水窜自愈合剂的探索

发布时间：2025-01-11 04:55

　　 针对固井后环空窜流遇水问题,笔者开发了防水窜自愈合剂。该防水窜自愈合剂为核壳结构,以高吸水树脂作为核心材料,吸水倍数从尺寸为100μm开始呈指数增长,30 s内140目的样品吸水量达1898倍,120 s后达到稳定值,约2200倍;120目时吸水量在30 s也可达到892倍左右,120 s达到稳定值约1950倍。通过外部包裹后,其在水中可达到90℃下3 h不吸水的能力。在水泥水化后外壳破坏,其具有吸水自愈合能力。岩心实验表明,90℃下压差为2 MPa条件下防水窜自愈合剂40 min左右可完成裂缝封堵。含4%防水窜自愈合剂的常规密度水泥浆具有良好的流变性能,失水量可控,稠化时间线性正常,抗压强度较高,能够满足浅井固井水泥浆的需求。

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【部分图文】：

图1 核心材料的扫描电镜图片

通过SUPRA?55热场发射扫描电子显微镜得到核心材料的结构形态，见图1。可知，该干胶为致密的多孔网络结构，网孔尺寸在5～12μm之间，由于这些网孔的存在，水可以迅速进入干胶内部，增加了与水反应的干胶反应面积，提高了干胶的响应速度，使核心材料具有快速吸水膨胀能力。将核心材料进一步....

图2 不同粒径核心材料的吸水性能

将核心材料进一步研磨，提高其比表面积和吸水速率，结果见图2。在纯水环境中凝胶尺寸越小，吸水速率越高。可知，凝胶吸水倍数从尺寸为100μm开始呈指数增长。30s内，140目的样品吸水量达1898倍，120s后达到稳定值约2200倍；120目时吸水量在30s也可达到892倍左右....

图3 防水窜自愈合剂90℃吸水膨胀性能

采用一套装置、连续反应的原位聚合方式进行3次包裹制得防水窜自愈合剂：(1)将核心材料和长链烯烃类疏水单体加入有机溶剂中，搅拌状态下加热至指定温度，加入引发剂，在核心材料表面接枝反应，反应40min制得表面疏水的核心材料；(2)向(1)反应后的装置中加入改性大分子和单体，加入引发....

图4 不掺防水窜自愈合剂水泥石出口流量变换

防水窜自愈合封堵实验采用HXDSY-II高温高压岩心耐酸流动实验仪进行，将储液罐容器加满水，并将造缝后的岩心放入岩心夹持器胶套内，装上夹持器堵头，并通过氮气加压施加3MPa围压密封岩心，加2MPa的回压，恒温90℃后，将夹持器出水端与大气压相连，测量孔隙流体为清水时通过岩心的....

本文编号：4025975