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新型吸水膨脹堵漏劑的研發(fā)與評價

文檔作者：應春業(yè)1 高元宏2 段隆臣1 劉鵬2 汪洪民2 蔡記華1 文檔來源： 1. 中國地質大學（武漢）工程學院，武漢 430074 ；2. 青海省第二地質礦產勘查院		點擊數：	更新時間： 2023年10月04日
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第34 卷 第4 期
2017 年7 月
Vol. 34 No. 4
July 2017
鉆 井 液 與 完 井 液
DRILLING FLUID &amp;amp; COMPLETION FLUID
doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2017.04.007
新型吸水膨脹堵漏劑的研發(fā)與評價
應春業(yè)1， 高元宏2， 段隆臣1， 劉鵬2， 汪洪民2， 蔡記華1
（1. 中國地質大學（武漢）工程學院，武漢 430074 ；2. 青海省第二地質礦產勘查院，西寧 810028）
應春業(yè)，高元宏，段隆臣，等. 新型吸水膨脹堵漏劑的研發(fā)與評價[J]. 鉆井液與完井液，2017， 34（4）：38-44.
YING Chunye, GAO Yuanhong, DUAN Longchen, et al.Development and evaluation of a new water swelling lost circulation
material[J].Drilling Fluid &amp;amp; Completion Fluid，2017， 34（4）：38-44.
摘要 針對目前膨脹堵漏劑普遍存在包覆材料環(huán)保性差、強度低、成本高等問題，研發(fā)了一種新型膨脹堵漏劑。該堵
漏劑由丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、膨潤土、惰性材料（核桃殼、云母、聚丙烯纖維）、N，N- 亞甲基雙丙烯酰胺、過
硫酸鉀和亞硫酸氫鈉等通過溶液自由基聚合法合成，合成后采用綠色環(huán)保的植物膠囊包覆。對堵漏劑的常規(guī)性能和堵漏性
能進行了綜合評價，結果表明，使用15% 鈉膨潤土時，堵漏劑吸水倍數為113、彈性模量達44.6 kPa、抗溫達100 ℃、抗
NaCl 達15%、抗CaCl2 一般；綠色植物膠囊基本不含重金屬成分、環(huán)境保護性強，包覆堵漏劑時，常溫下8～30 min 破碎，
70 ℃下5～17 min 破碎，可滿足現場可控要求；堵漏劑單獨使用可封堵1～2 mm 縫板，承壓能力達3 MPa ；合成時添加
20% 粗粒徑復合惰性材料，可封堵1～4 mm 縫板，承壓能力達4 MPa；添加20% 細粒徑復合惰性材料，當堵漏劑加量較大（達
4%）時，仍難以封堵1～2 mm 縫板；合成后添加惰性材料可極大地提高堵漏劑承壓能力（大于5 MPa），同時減少堵漏劑
加量（0.3%～0.5%），可封堵1～4 mm 縫板；相比國內常規(guī)堵漏劑，新型堵漏劑每噸節(jié)約成本2 000～4 000 元，應用前景
良好。
關鍵詞 吸水膨脹堵漏劑；綠色植物膠囊；惰性材料
中圖分類號：TE282 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5620（2017）04-0038-07
Development and Evaluation of a New Water Swelling Lost Circulation Material
YING Chunye1, GAO Yuanhong2, DUAN Longchen1, LIU Peng2, WANG Hongmin2, CAI Jihua1
(1. School of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074;
2. Second Geological Mineral Exploration Institute of Qinghai Province, Xining, Qinghai 810028)
Abstract A new swelling lost circulation material (LCM) has been developed to replace LCMs presently in use which have these
drawbacks such as polluting clad material, low strength and high cost. The new LCM is synthesized though solution free radical
polymerization of acrylic acid (AA), acrylamide (AM), bentonite, inert material (such as walnut shell, mica, and polypropylene fiber),
N, N-methylene-bis-acrylamide, potassium persulfate and sodium bisulfite. The synthesized product is cladded with environmentally
friendly plant capsule. Evaluation of the LCM developed showed that in a 15% Na-bentonite slurry, the LCM can absorb water of 113
times of its own volume. The elastic modulus of the LCM is 4.46 kPa. The LCM has temperature tolerance of 100 ℃, NaCl resistance
of 15%, and ordinary CaCl2 resistance. The plant capsule contains no heavy metals, and is quite environmentally friendly. In cladding
the LCM, it is shattered for 8-30 min at ambient temperature, and 517 min at 70 ℃, and the final product will satisfy the need for filed
operation. When used alone, the LCM plugs fractures of 1-2 mm in width, and has pressure bearing capacity of 3 MPa. When used in
combination with 20% coarse inert particles, it plugs fractures of 1-4 mm in width, and the pressure bearing capacity will be 4 MPa.
If 20% fine inert particles are used with the high concentration of LCM (4%, for instance), the compounded LCM is not able to plug
fractures of 1-2 mm. When mixed (compounded) with inert particles, the pressure bearing capacity of the compounded LCM can be
greatly enhanced (above 5 MPa), and less LCM (0.3% - 0.5%) will be needed to plug fractures of 1-4 mm in width. Compared with
基金項目：青海省科技廳項目“青海省東昆侖祁漫塔格地區(qū)巖心鉆探堵漏技術研究”（2015-SF-211）。
第一作者簡介：應春業(yè)，1993 年生， 在讀碩士研究生， 主要從事鉆井液與鉆井材料研發(fā)方面的工作。電話
18086434707 ；E-mail ：cy.ying@cug.edu.cn。
通訊作者：蔡記華，1978 年生，博士，教授。E-mail ：catchercai@126.com。

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