用于钻井堵漏特种凝胶屈服应力研究.pdfVIP

天 然 气 工 业 2010年 3月 用于钻井堵漏的特种凝胶屈服应力研究 聂勋勇 王平全 罗平亚 (中国工程院院士) 1．西南石油大学石油工程学院 2．“油气藏地质及开发工程 ”国家重点实验室 -西南石油大学 聂勋勇等．用于钻井堵漏的特种凝胶屈服应力研究．天然气工业，2010，30(3)：80—82． 摘 要 特种凝胶是一种处理钻井恶性漏失的堵满剂，其屈服应力与凝胶的可泵性、施工管线的安全性和在地层的 堵满效果等密切相关。为此 ，采用先进 的HAKKERS60O0流变性锥板系统及锯齿板系统研究了特种凝胶(ZN)【-2)的屈 服应力，分析 了稳态方法和动态方法测试之间的关系，并与钻井液常用屈服应力评价方法 的结果进行 了对 比，还分析研 究了屈服应力恢复与时间的关系。结果表 明，选用控制应力模式的应变一应力双对数曲线拐点和应力扫描测试的线性 黏弹区与非线性黏弹区界限能够准确 的获取凝胶 的屈服应力，凝胶屈服应力在温度低于 5O℃时随温度增加而小幅增 加，屈服应力在剪切作用停止后恢复速度快，是有利于堵漏成功的因素。 关键词 井满 堵满 黏弹性凝胶 屈服应力 剪切作用 堵漏效果 DOI：10．3787／j．issn．1000—0976．2010．03．021 品在恒定应力下长时间作用 ，在低于样品的屈服值时， 0 引言 样品达到一个恒定应变，高于屈服值时，应变一时间曲 特种凝胶是一种处理恶性漏失的堵漏剂 ，具有强 线按恒定斜率增加[7；③储 能模量 (G)和耗 能模量 内聚力、高黏度、剪切稀释性能和强触变性等特点 ，曾 ( )的交点[8]。此外，钻井液评价屈服值采用范氏旋 成功地处理了钻井工程中十余 口井的恶性井漏和双庙 转黏度计 (属CR模式)，用600rad／min高速搅拌后静 1井 、罗家 2并和徐深 8一平 1井等 3口高难度 “喷漏” 置 10S和 10min时的 3rad／min的最大剪切应力分 同存复杂井[1]。屈服应力是特种凝胶触变性 的一个 别作为样品的初始屈服值和最终屈服值[9]。 重要参数 ，屈服应力 ，也称屈服值或屈服点，屈服应力 1 凝胶屈服值的测试 是一个应力界限，低于此应力时样品表现为固体，施加 应力时样品像弹簧一样发生形变；而一旦应力除去 ，应 1．1 范 氏旋转黏度计法 变则完全消失 。屈服应力严重影响流体流动时等速核 范氏旋转黏度计测试的 1．2 ZND~2的流变数据 (柱塞)的宽度 ，而此柱塞对流体的驱替性质有重要 的 如图 1所示 ，采用带屈服值 的假塑性流变模式 回归得 影响L3]。凝胶的屈服应力测量方法分为稳态测试和动 到的相关系数高，回归计算得到的30℃、5O℃的屈服 态测试两大类。稳态测试指通过对样品施加设定的剪 值分别为 28．08Pa、28．67Pa；而采用钻井液静屈服值 切应力或剪切速率产生稳态流动 ，获取样 品的剪切应 测量方法得到的 10min屈服值分别为 33．5Pa和41 变 、表观黏度等参数 ，然后判断样品的屈服值 ]。稳态 Pa，高于回归方法得到的屈服值 。受量程 限制 ，此法 测试屈服应力包括两种方式 ：控制应力 (CS)模式测量 不能测更高浓度的凝胶 ZN 2。 的流动曲线应力一应变双对数拐点法 ；控制剪切速率 1．2 流变仪测量法 (CR)模式流动曲线拐点法[5]。动态测试包括：①固定 1．2．1 应力 幅度 扫描 频率时对样品进行应力扫描绘制弹性应力一应变关系 使用 RS600O型流变仪 ，采用锥板 C60／1转子系 曲