針對(duì)油井垮塌漏失的情況,研制出一種高強(qiáng)度聚合物橋塞體系。該體系以部分水解的聚丙烯酰胺為主劑,以鉻/樹(shù)脂為交聯(lián)劑,以納米二氧化硅為體系增強(qiáng)劑,制備成高強(qiáng)度的納米二氧化硅復(fù)合凝膠。利用掃描電鏡、哈克流變儀、凝膠突破壓力評(píng)價(jià)裝置對(duì)復(fù)合凝膠進(jìn)行性能評(píng)價(jià)和機(jī)理分析。結(jié)果表明,添加納米SiO₂會(huì)使復(fù)合凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增粗,彈性模量(G′)和粘性模量(G″)大幅提升,突破壓力最大可提升189.63%。

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【部分圖文】：

圖1凝膠突破壓力評(píng)價(jià)裝置

采用實(shí)驗(yàn)室自制的耐溫耐壓凝膠突破壓力評(píng)價(jià)裝置(圖1),對(duì)納米二氧化硅復(fù)合交聯(lián)體系的機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。將納米二氧化硅復(fù)合凝膠體系置于套管內(nèi)成膠,利用水泵將去離子水注入凝膠底部,對(duì)其施加壓力以測(cè)量其突破壓力。2結(jié)果與討論

圖2復(fù)合交聯(lián)體系彈性模量等高線(xiàn)圖

將添加不同濃度交聯(lián)劑的聚合物置入140℃烘箱中,聚合物4h成膠。將交聯(lián)后的聚合物取出,使用流變儀測(cè)量每個(gè)樣品在0.1Hz條件下的彈性模量[10],所得數(shù)據(jù)繪制等高線(xiàn)圖,結(jié)果見(jiàn)圖2。測(cè)量溫度25℃。由圖2可知,當(dāng)樹(shù)脂交聯(lián)劑使用量為2.0%時(shí),該等高線(xiàn)圖呈向下凹陷趨勢(shì),....

圖4聚合物彈性模量及粘性模量

圖4為不同納米二氧化硅添加量對(duì)聚合物的彈性模量和粘性模量的影響。由圖4可知,隨著納米二氧化硅添加量的增加,聚合物膠體的彈性模量顯著增加,這是由于納米顆粒表面存在不飽和鍵,使其在聚合物體系形成三維結(jié)構(gòu)時(shí)容易參與到三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中充當(dāng)交聯(lián)點(diǎn),增加材料的力學(xué)強(qiáng)度[14]。

圖5凝膠突破壓力曲線(xiàn)

納米二氧化硅復(fù)合交聯(lián)體系主要用作修井時(shí)在井筒內(nèi)暫堵,需要有較大的強(qiáng)度來(lái)封堵油氣層,且需要有較好的粘附性能,保證形成的暫堵橋塞不易從井筒中滑落。突破壓力實(shí)驗(yàn)旨在評(píng)價(jià)聚合物凝膠在井筒內(nèi)的封堵性能。由圖5可知,注水初期,施加在凝膠底部的水壓隨時(shí)間逐漸增大,此時(shí)凝膠耐壓且沒(méi)有發(fā)生破裂。隨....

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