可控膨胀堵漏剂的研制与性能研究

【摘要】： 吸水树脂是近年来发展起来的一类新型高分子堵漏材料,吸水膨胀后成为具有一定粘弹性的凝胶体,具有一定的强度、较强的保水性、抗盐性和稳定性。吸水树脂材料能够用于钻井的堵漏的关键是控制与调整其吸水速度,而一般的吸水树脂吸水速度较快,且吸水速度难以控制,因此,针对吸水树脂吸水速度难以控制的特点,本文合成了一种吸水树脂,利用微胶囊包覆技术改善了吸水树脂的吸水性能,研制出一种新型可控膨胀堵漏剂KP,该堵剂具有较好的稳定性和较高强度,可用于钻井堵漏。 本文以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为实验原料,选用水溶液聚合法制备了吸水树脂,通过单因素实验得到了制备树脂的最佳反应条件为：反应温度为50℃,单体浓度为30%,丙烯酸中和度为80%,AM与AA质量配比为6：4,引发剂Na2SO3和(NH4)2S208加量为2%,交联剂NMBA加量为0.2%。为提高堵剂的强度,本实验在合成反应初期添加超细CaCO3,并考察了超细CaCO3对树脂吸水性能的影响。 为实现堵剂吸水速度的可控性,将微胶囊包覆技术应用到堵剂改性中。选取石蜡作为包覆壁材,采用熔化分散冷凝法制备得到了堵剂微胶囊。为解决实验中出现的包覆率低等问题,提出采用冷却破碎法和石蜡乳化法对合成的吸水树脂堵剂进行包覆。制备的可控膨胀堵漏剂KP在石蜡熔点温度以下堵剂吸液速率明显下降,吸液率明显减小,实现了对堵剂吸水速度的可控性。 通过砂床实验装置和DL改进型实验装置,评价了可控膨胀堵漏剂KP的封堵能力,结果表明：可控膨胀堵剂KP能够通过弹性变形适应不同尺寸的孔隙和裂缝宽度,配合刚性桥塞材料后的堵漏效果更佳。