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延迟释放微胶囊防气窜水泥浆体系的研究

李靖  
【摘要】: 在深水表层固井作业过程中由于低温、地层破裂压力低、浅层流等不利因素的存在,常规固井水泥体系难以满足工程技术要求。针对这一问题,本文提出了一种使用微胶囊包裹技术将水泥促凝剂包裹起来延缓其释放速率以改善水泥体系稠化性能的新方法。该方法的主要思路是采用适当的微胶囊制备技术,使用高分子材料将粉末状的水泥促凝剂包裹起来,使促凝剂在水泥混拌和泵送过程中不会释放出来,以保持水泥浆良好的流变性能。当水泥浆达到返高后,微胶囊内的促凝剂被释放出来促进水泥浆的快速凝固,避免水气窜的发生。 本文在对诸多微胶囊制备理论和方法分析的基础上,采用了油相相分离法和溶剂蒸发法作为促凝剂的包裹方法,并通过正交设计实验得出最优的实验参数。通过对两种方法的缓释性能测试和微观结构观测,分析了两种方法制备过程的制备机理和影响因素。实验对比表明,溶剂蒸发法制备的促凝剂微胶囊,粒径较小,分布均匀,缓释效果明显。制备好的微胶囊经过表面涂蜡处理可以进一步提高其缓释性能,以满足延缓释放的要求。 在促凝剂微胶囊研究的基础上,通过与适当配比的减轻剂、降失水剂、缓凝剂等外加剂的复配,最终配制出一种密度低、初始稠度低,稠化过渡时间短,低温防气窜性能好,抗压强度高的水泥浆体系,从而为复杂油气田勘探开发提供了一种新的固井技术支持。


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