本文主要以主剂为水泥类型的化学堵水体系为研究对象，首先通过对不同封堵剂体系添加剂的筛选与性能优化，获得了水平井高强度缓沉封堵剂体系;接着研究了封堵剂体系的固化、缓沉机理;后分析了封堵剂体系的综合性能与工艺应用条件，为封堵剂体系在现场的应用提供依据。通过对封堵剂体系的主剂、添加剂的筛选与性能评价，获得了水平井化学堵水高强度缓沉封堵剂体系配方，配方为:主剂G级硅酸盐油井水泥(水灰比0.4)+6%悬浮剂XFJ-1+8%降失水剂LSJ-1+5%增强剂PS-1+2%分散剂/缓凝剂JSJ。该体系悬浮时间达到6h以上，固化后抗压强度达到30MPa以上，灞桥区钻井液，具有优良的缓沉性能和较高的固化强度。通过TG-DSC分析、红外光谱分析、XRD分析等手段研究了高强缓沉封堵剂体系固化、缓沉机理。封堵剂体系固化增强机理研究表明:由于聚合物PS-1的加入，封堵剂体系在水化8h前的XRD图谱中未发现Ca(OH)_2峰，表明PS-1会延迟封堵剂体系前期的水化反应的进行;
聚氨酯/蛭石复合封堵剂的制备及性能研究
实验优化了聚氨酯预聚体的合成条件并研究了影响复合封堵剂固化时间和性能的因素。 本文探讨了复合封堵剂的性能，结果表明：PUCPB/OVMT复合封堵剂的机械性能明显增强，其中拉伸强度为26.8MPa，钻井液振动筛，断裂伸长率为443%，分别较纯PUCPB提高了52.3%、31.5%；复合封堵剂的热稳定较好，200℃时几乎没有质量损失，尤其是PUCPB/OVMT在300℃时损失率仅为0.84%；复合封堵剂的封堵能力好，封堵率均在90%以上，能很好的封堵汽窜通道；复合封堵剂的抗盐能力强，在盐溶液中的吸水率在5.0%左右，韧性较好，钻井液清洁器，挤压不变形。利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)等对有机蛭石进行结构表征，结果显示蛭石层间距增加到2.37nm，超声分散后扩大到2.92nm，TGA和SEM结果进一步验证了蛭石改性的效果。
封堵剂体系固化后的红外光谱和扫描电镜实验结果可知，PS-1与水泥主剂反应形成的白色膜状物缔合结构附着在水化产物的表面或者填充在水化产物间隙，使得封堵剂体系在固化之后结构更加紧密，封堵剂体系强度得到增强。封堵剂体系的缓沉分散机理表明:加入JSJ的封堵剂体系的Zeta电位显示为负电且值大于空白试样，表明封堵剂体系中电性被改变，颗粒产生了相斥的静电作用，使得水泥颗粒分散开来;DSC、XRD、红外光谱实验可知，封堵剂体系前期水化产物的生成被阻碍，但是随着水化龄期的增加，水化产物的生成不再受影响。结合油田现场工艺应用条件，通过室内实验对封堵剂体系的综合性能与工艺适应性进行研究，结果表明:封堵剂体系缓沉时间达到6h以上，固化抗压强度可以达到32.2MPa;由填砂管物模实验结果可知，封堵剂体系1PV注入量下，在90℃下养护7d，突破压力可以达到0.9MPa·cm~(-1)，封堵率可以达到99.2%。综上所述，钻井液工艺，研究所获得的封堵剂体系与目前应用的水平井封堵剂体系相比，具有缓沉时间较长，固化强度较高，可以作为一种新型水平井化学封堵剂体系进行现场应用。
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