改性纤维素凝胶堵漏剂的制备与应用

作     者：肖绪玉 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：于培志;刘平德

授予年度：2017年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：改性纤维素 聚合物 井漏 凝胶堵漏剂 现场应用 

摘      要：井漏是钻井过程中钻井液由井筒向地层中漏失的一种现象,是钻井过程中最普遍最常见的技术难题之一,一旦井漏发生,轻则会浪费大量钻井液并拖慢工期,重则会有井喷、井塌、卡钻、井眼报废等事故,带来巨大的人力和财力损失,甚至危害工人生命安全。持续的油气勘探开发使得浅层易于开发的油气资源越来越少,开发井越来越深,深井钻探井漏问题越来越突出。传统堵漏材料具有粒径选择困难、抗温性能差和不耐稀释等缺点,而现有的凝胶堵漏剂又不能同时兼顾成胶时间可控、破胶时间可控、承压堵漏能力高、抗污染能力强和抗温高等特点需求,研发一种高效凝胶堵漏剂是亟待解决的问题。本文通过三个方面详细研究了凝胶堵漏剂的成胶规律、凝胶性能以及现场应用情况。(1)本文设计合成了改性纤维素,改性纤维素溶液与线性酚醛树脂在特定条件下可以形成凝胶。探讨了改性纤维素溶液浓度、温度、交联剂加量、催化剂加量和p H值对凝胶成胶时间的影响,得出了改性纤维素溶液浓度升高、交联剂加量增加、催化剂加量增加和温度升高使成胶时间变短,p H值升高使成胶时间变长的规律。用响应面法建立了成胶时间和各个影响参数的回归方程。(2)为了探讨改性纤维素凝胶的应用价值,分别评价了该凝胶的一系列性能,包括凝胶的抗温性能、堵漏性能、破胶性能、污染岩心能力、抗盐污染和抗原油污染能力,抗温实验表明该凝胶可以在180℃时保持30天不破胶;得到凝胶阻力、凝胶长度和漏失通道内径之间的关系,关系式为P=4?f?h/D;实验发现亚硫酸钠溶液(NaSO)可以作为该凝胶体系破胶剂,实验表明若使凝胶全部破胶,加入的破胶剂的体积至少是凝胶体积的40%;岩心污染实验表明凝胶对岩心的平均伤害率为13.03%,伤害较小;盐污染胶液的实验表明凝胶抗氯化钠、氯化钾和氯化钙复盐高达10.5%;原油污染胶液实验表明原油与凝胶不混溶,凝胶的抗原油污染性能优异。(3)现场应用表明该凝胶堵漏剂在120℃时凝胶在5寸半套管中承压达到0.72 MPa/m,120℃破胶时间大于7天,凝胶堵漏剂在威204H7-3井成功应用,顺利解决了该井堵漏作业难题,为类似堵漏作业问题提供了实践经验。