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复合压差激活密封剂的设计及其封堵性能

天然气工业 2020年第3期40卷 107-114页

作者：许林蒋孟晨许洁许明标孟双王东旭浙江海洋大学石化与能源工程学院中国地质科学院勘探技术研究所长江大学石油工程学院

压差激活密封剂是一种新型密封流体,可在漏点压差作用下对丝扣、管线等静密封的微缺陷损伤实施快速、自适应修复,但其密封性受漏点尺寸影响较大,因而在油气井生产及井筒完整性恢复中的应用受到了一定的限制。为了提高压差激活密封剂的... 详细信息

压差激活密封剂是一种新型密封流体,可在漏点压差作用下对丝扣、管线等静密封的微缺陷损伤实施快速、自适应修复,但其密封性受漏点尺寸影响较大,因而在油气井生产及井筒完整性恢复中的应用受到了一定的限制。为了提高压差激活密封剂的适用性,基于密封流体在压差作用下的相态转变及密封行为特点,提出了固-液态密封材料协同增效强化大孔隙封堵的复合修复技术,通过两类固体密封材料("桥堵"刚性粒子与"拉筋"纤维)的联用,改变泄漏孔隙几何结构和流体迁移路径,促使压差激活密封剂形成有效固体屏障,充填大孔隙完成密封修复。室内实验结果表明:①制备的压差激活密封剂是一种多分散体系,其核心颗粒形状较规则,粒径集中分布于300~400 mm;②在评估压力范围内,海泡石纤维作为结构形成剂,提高了形成密封固体的完整性;③贻贝粉体作为孔隙结构修饰剂,改善了密封流体在泄漏受限空间的驻留能力,二者协同改善了形成固体屏障的结构,极大增强了复合压差激活密封剂的大孔隙封堵效果。结论认为,该研究成果可以为油气井新型多功能密封剂体系的开发与应用提供理论与技术支持。

关键词：复合压差激活密封剂密封材料协同作用液-固转化结构形成剂自适应密封管柱泄漏封堵性能

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非均相体系在微通道中的封堵性能研究

油气地质与采收率 2024年第1期31卷 119-125页

作者：夏惠芬杨坤李坤龙蒋丽丽刘洋东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 石油与天然气工程国家级虚拟仿真实验教学中心(东北石油大学) 黑龙江大庆163318

基于大庆油田天然岩心孔隙尺度分布特征建立了微通道模型,考虑非均相体系中的分散相和连续相的变形及流动特征,以相场法建立流动模型并用有限元方法求解,模拟了分散相颗粒在微通道内的生成,并实现了颗粒分选,研究了微观孔喉结构中匹配... 详细信息

基于大庆油田天然岩心孔隙尺度分布特征建立了微通道模型,考虑非均相体系中的分散相和连续相的变形及流动特征,以相场法建立流动模型并用有限元方法求解,模拟了分散相颗粒在微通道内的生成,并实现了颗粒分选,研究了微观孔喉结构中匹配系数和孔喉比对颗粒封堵性能的影响。结果表明,颗粒在微观孔喉结构中发生弹性封堵时,孔喉入口处压力随颗粒运移通过而呈现周期性变化;颗粒与孔喉最佳匹配系数为[1.0,1.4),此区间内颗粒能够在孔喉入口处暂时封堵,变形运移通过孔喉后恢复原形;当孔隙直径相同时,匹配系数和孔喉比越大,颗粒通过压力越大;颗粒粒径越大,颗粒通过压力临界值越小。

关键词：非均相体系相场法封堵性能孔喉比匹配系数

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含碳酸钙的海泡石钻井液的封堵性能

石油勘探与开发 2017年第3期44卷 446-455页

作者： ETTEHADI Ali ALTUN Gursat Department of Petroleum and Natural Gas Engineering Istanbul Technical University Department of Petroleum and Natural Gas Engineering Izmir Katip ?elebi University

通过室内实验和理论分析,研究了不同温度、压力条件下添加碳酸钙前后海泡石水基钻井液对不同渗透性地层的封堵性能,论证将碳酸钙作为堵漏剂添加到海泡石钻井液中的可行性。在实验温度为27~204℃、实验压力为2 070 kPa和6 895 kPa条件下... 详细信息

通过室内实验和理论分析,研究了不同温度、压力条件下添加碳酸钙前后海泡石水基钻井液对不同渗透性地层的封堵性能,论证将碳酸钙作为堵漏剂添加到海泡石钻井液中的可行性。在实验温度为27~204℃、实验压力为2 070 kPa和6 895 kPa条件下进行流变性和滤失性测试,结果表明,除了在149℃时,其他各温度下海泡石钻井液流变性质较好、悬固能力较强,高温高压滤失量较低。孔隙堵塞器(PPA)实验中用孔径10~90μm的渗透性陶瓷盘模拟地层,实验结果表明,不含碳酸钙的海泡石钻井液不能封堵孔隙,而含碳酸钙的海泡石钻井液可在较短时间内封堵孔隙,且在高温下也能保持碳酸钙颗粒悬浮,使用温度可高达193℃。扫描电镜分析及理想充填理论分析结果验证了PPA实验结果。

关键词：海泡石钻井液钻井液漏失封堵性能热稳定性碳酸钙颗粒高温高压钻井

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泡沫封堵性能与界面性质关系研究

高校化学工程学报 2016年第1期30卷 216-222页

作者：王壮壮李兆敏李松岩中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

为了进一步揭示影响泡沫封堵性能的根本原因,首先通过泡沫驱替实验研究了温度对泡沫封堵性能的影响,然后利用界面流变仪分析了界面参数随温度的变化,在此基础上,建立起泡沫封堵性能与界面性质之间的联系,考察界面性质对泡沫封堵性能的... 详细信息

为了进一步揭示影响泡沫封堵性能的根本原因,首先通过泡沫驱替实验研究了温度对泡沫封堵性能的影响,然后利用界面流变仪分析了界面参数随温度的变化,在此基础上,建立起泡沫封堵性能与界面性质之间的联系,考察界面性质对泡沫封堵性能的影响。结果表明:当温度由20℃升高到80℃时,泡沫封堵能力先增后减,40℃时达到最大,80℃时阻力因子减小80%以上,有效倍数降低至40℃时的六分之一。相同温度变化范围内,平衡界面张力先减后增,40℃时界面张力最小为28.6 m N×m^(-1),而扩张模量和界面弹性模量先增后减,界面黏性模量则逐渐减小,40℃时工作频率0.1 Hz对应的最大扩张模量、界面弹性模量和界面黏性模量分别为9.24、8.74、2.97 m N×m^(-1)。界面流变性表征了泡沫液膜性质,封堵性能好的泡沫应同时具有一定的高黏度和良好的弹性,界面弹性模量和界面黏性模量共同影响泡沫封堵性能;界面张力与泡沫封堵性能呈负相关关系,界面张力越小,越有利于泡沫再生,并对应越大界面模量,因而泡沫封堵性能越好。

关键词：泡沫封堵性能界面性质扩张模量界面弹性模量界面黏性模量

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树莓状聚合物纳微米封堵剂的制备及性能评价

石油钻探技术 2024年

作者：宋兆辉中石化石油工程技术研究院有限公司

为解决硬脆性泥页岩地层井壁失稳问题，国内外通过乳液聚合方法研制了纳微米封堵剂，但在应用过程中存在纳微米尺寸不易保持、且钻井液易起泡等问题。为此，以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯作为聚合反应单体，二乙烯基苯作为聚合反应内交联剂... 详细信息

为解决硬脆性泥页岩地层井壁失稳问题，国内外通过乳液聚合方法研制了纳微米封堵剂，但在应用过程中存在纳微米尺寸不易保持、且钻井液易起泡等问题。为此，以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯作为聚合反应单体，二乙烯基苯作为聚合反应内交联剂，以淀粉纳米粒子为乳液稳定剂，通过Pickering乳液聚合法制备了一种用于水基钻井液的树莓状纳微米封堵剂（即表面吸附淀粉纳米粒子的树莓状交联P(St-co-MMA)微球）。对交联P(St-co-MMA)微球的粒子尺寸、形貌及结构特点进行了表征分析，并对其性能进行了室内评价试验，结果发现，树莓状纳微米封堵剂能显著降低聚合物氯化钾钻井液的API滤失量和PPA滤失量，可有效封堵地层纳微米级孔隙，解决了钻井液的起泡问题，且对钻井液流变性能影响较小，能够满足页岩油气地层井壁稳定的需求。

关键词：泥页岩井壁稳定 Pickering乳液乳液聚合纳微米封堵剂淀粉封堵性能

高强度可固化水溶性树脂封堵剂的制备及性能评价

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化学研究与应用 2024年第1期36卷 151-156页

作者：肖春燕王犁杨彪王磊鲁红升中石化西北油田分公司采油二厂新疆乌鲁木齐842012 西南石油大学化学化工学院四川成都610500 西南石油大学新能源与材料学院四川成都610500 油气田应用化学四川省重点实验室四川成都610500

短半径侧钻是西北油田激发老区上产的有效手段之一。但缝洞型油藏的裂缝尺度差异大,在钻井过程中,漏失情况复杂,恶性漏失情况较多,已成为制约其油气资源增产的难题之一。酚醛树脂具有密度低、高机械强度等优势,已作为封堵剂在油气田领... 详细信息

短半径侧钻是西北油田激发老区上产的有效手段之一。但缝洞型油藏的裂缝尺度差异大,在钻井过程中,漏失情况复杂,恶性漏失情况较多,已成为制约其油气资源增产的难题之一。酚醛树脂具有密度低、高机械强度等优势,已作为封堵剂在油气田领域广泛使用。但酚醛树脂的水溶不足易残留井筒,造成清理困难;同时,酚醛树脂的贮存时间短对施工造成了诸多不便。因此,为了保持酚醛树脂低密度、高强度的同时,增强酚醛树脂水溶性和延长酚醛树脂贮存期,以苯酚和甲醛为原料,正丁醇为改性剂,合成了一种水溶性的正丁醇醚化酚醛树脂。该树脂具有优异的水溶性,在20℃下的储存时间增至162天。80 wt%酚醛树脂溶液在140℃下固化时间1.5h,抗压强度95.7 MPa,高于常规封堵材料;在两种模拟岩心裂缝中进行封堵性能实验,驱替流速为0.016 mL/min时,树脂溶液固化后的突破压力梯度均大于50 MPa·m^(-1),封堵性能优异。整体而言,正丁醇醚化酚醛树脂具有优异的固化性能、封堵性能和储存稳定性,在缝洞型油藏短半径侧钻堵漏中具有良好的应用前景。

关键词：酚醛树脂正丁醇醚化固化性能封堵性能储存稳定

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自锁式管道内封堵装置结构与封堵性能分析

中国安全生产科学技术 2017年第11期13卷 27-33页

作者：闫宏伟马建强汪洋焦彪彪崔子梓中北大学机械工程学院山西太原030051

为了改进现有囊式带压封堵技术的防滑动效果差的缺点,提出了1种利用连杆机构与螺纹自锁实施止动的自锁式管道内封堵装置。探讨这种自锁式封堵与传统封堵的结构与性能,分别建立了波纹封堵气囊模型和光滑封堵气囊模型,并通过有限元仿真及... 详细信息

为了改进现有囊式带压封堵技术的防滑动效果差的缺点,提出了1种利用连杆机构与螺纹自锁实施止动的自锁式管道内封堵装置。探讨这种自锁式封堵与传统封堵的结构与性能,分别建立了波纹封堵气囊模型和光滑封堵气囊模型,并通过有限元仿真及实验分析,得出2种封堵气囊在0~0.35 MPa的充压条件下实施封堵的不同效应。结果表明:波纹封堵气囊的封堵压力比传统光滑封堵气囊的封堵压力高出约0.5 MPa,大大提升了管道内封堵装置的封堵能力,并且波纹气囊的形变主要分散在波纹中间,有利于缓解集中形变对气囊的破坏作用,最终提高了封堵实施的稳定性。该装置结构的性能分析可为应急救援装备的研制提供参考依据。

关键词：管道自锁式囊式封堵仿真分析封堵性能

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管内封堵器橡胶筒长度对封堵性能的影响

油气储运 2019年第7期38卷 810-815页

作者：李振北张菊荆睿何肖宁胡铁华孟祥鹏中油管道检测技术有限责任公司机械科学研究总院中国石油管道公司中原输油气分公司

橡胶筒是油气管道内封堵器封堵模块中的核心部分,为了研究橡胶筒轴向长度对封堵过程的影响规律,通过橡胶材料的力学性能测试及材料非线性和接触非线性理论研究,结合动力学有限元仿真分析方法,建立了封堵器橡胶筒封堵过程力学模型。利用... 详细信息

橡胶筒是油气管道内封堵器封堵模块中的核心部分,为了研究橡胶筒轴向长度对封堵过程的影响规律,通过橡胶材料的力学性能测试及材料非线性和接触非线性理论研究,结合动力学有限元仿真分析方法,建立了封堵器橡胶筒封堵过程力学模型。利用该模型进行了不同长度橡胶筒封堵过程的模拟仿真分析,总结了橡胶筒长度对封堵性能的影响规律。研究表明:在同样的驱动力作用下,随着橡胶筒有效长度的增加,橡胶筒与管壁之间的接触力不断减小,对应的等效应力和接触应力也减小。因此,在封堵器橡胶筒选型阶段,在保证压缩后有效密封长度大于封堵所需安全长度阈值的前提下,应尽量选择有效长度相对较短的橡胶筒结构。

关键词：封堵器橡胶筒有效长度封堵性能

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钻井液封堵性能对泥页岩井壁稳定的影响研究

石化技术 2023年第5期30卷 148-150页

作者：李雨洋中海油田服务股份有限公司油田化学事业部天津300457

为了解水基钻井液封堵性能对泥页岩井壁稳定性的影响,首先对钻井液封堵性能评价方法进行总结分析,并通过对井周应力分布进行分析,建立井壁稳定模型,进行不同地应力和不同架桥位置下钻井液封堵性能对泥页岩井壁稳定影响研究。研究表明:... 详细信息

为了解水基钻井液封堵性能对泥页岩井壁稳定性的影响,首先对钻井液封堵性能评价方法进行总结分析,并通过对井周应力分布进行分析,建立井壁稳定模型,进行不同地应力和不同架桥位置下钻井液封堵性能对泥页岩井壁稳定影响研究。研究表明:对于泥页岩而言,在开展钻探作业的过程中地层出现水化作用的概率相对较高,因此,地层容易出现坍塌裂缝问题,井壁失稳事故出现的概率也相对较高;在使用水基钻井液提高泥页岩井壁稳定性的过程中,如果地应力的各项异性提升,则水基钻井液的封堵性能也将会提升,同时,如果使用水基钻井液对地层裂缝进行封堵,钻井液越靠近裂缝的入口位置,井周应力的提升量越大,此时井壁的稳定性越高。

关键词：水基钻井液封堵性能泥页岩