石油工程技术专业《5.2.2水玻璃-氯化钙堵水封窜》

【修井】化学堵水的分类及选井方法化学堵水是以某些特定的化学剂作为堵水剂，将其注入地层高渗透层段，通过降低近井地带的水相渗透率，达到减少油井产水、增加原油产量的目的。

1化学堵水剂分类目前，我国各油气田在现场堵水施工中常用的化学堵水剂有七类，下面分别作一简单介绍。

（一）沉淀型无机盐类化学堵水剂常用于油田的沉淀型无机盐类化学堵水剂有双液法水玻璃氯化钙堵水剂，即用清水或油作隔离液将水玻璃、隔离液和氯化钙依次注入地层。

随着注入液往深处推移，隔离液所形成的隔离环厚度越来越小，直至失去隔离作用，而使两种液体相遇而产生沉淀物，达到堵水的目的。

（二）聚合物冻胶类化学堵水剂该类化学剂包括聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、木质素磺酸盐和生物聚合物黄胞胶与各种交联剂反应所形成的冻胶，以及最近研制成功的阳离子和复合离子型化学剂。

它们的作用机理主要是聚合物冻胶对出水或吸水高渗透层或大孔道形成物理堵塞作用、动力捕集作用和吸附作用。

聚合物链上的反应基团与交联剂作用后形成网状结构，呈黏弹性的冻胶体，在孔隙介质中形成物理堵塞，阻碍水流通过；未被胶联的分子及其极性基团可蜷缩在孔道中或称为孔隙空间动力捕集，也有阻碍水流动的作用。

同时分子链上的极性基团与岩石表面相吸附，提高了堵水效果。

（三）颗粒类化学堵水剂常用的有果壳、青石粉、石灰乳、膨润土、轻度交联的聚丙烯酰胺、聚乙烯醇酚等。

其中，膨润土具有轻度体膨胀性，聚丙烯酰胺、聚乙烯醇在岩石中吸水膨胀性好，可增强封堵效果。

（四）泡沫类化学堵水剂根据成分的不同，可分为两相或三相泡沫。

三相泡沫的主要成分为发泡剂+二烷基环酸钠（ALS）或烷基苯磺酸钠（ABS）及稳定剂羧甲基纤维素（CMC）、膨润土、空气和水组成。

泡沫流体在注水层中叠加的气液阻效应——贾敏效应改变了吸水剖面。

如用干水泥，则反应后生成水泥石，泡沫水泥浆在高含水饱和带硬化封堵吸水大孔道或高渗吸水层段。

二相泡沫不加入固体颗粒，其稳定性较差。

（五）脂类化学堵水剂油田上曾将脂类化学堵水剂用作永久性堵水剂，主要有脲醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂、糠醇树脂、热缩性树脂等。

中国石油大学油田化学实验报告实验日期：成绩：姓名：班级：学号：教师：同组者：实验六堵水剂的制备与性质一. 实验目的1.学会几种堵水剂的制备方法。

2.掌握几种堵水剂的形成机理及其使用性质。

二. 实验原理堵水剂是指从油、水井注入地层，能减少地层产出水的物质。

从油井注入地层的堵水剂称油井堵水剂(或简称堵水剂)，从水井注入地层的堵水剂称为调剖剂。

常用的堵水剂有冻胶型堵水剂、凝胶型堵水剂、沉淀型堵水剂和分散体型堵水剂，这些堵水剂的形成机理和使用性质各不相同。

1. 冻胶型堵水剂冻胶(如锆冻胶)是由高分子(如HPAM)溶液转变而来，交联剂(如锆的多核羟桥络离子)可以使高分子间发生交联，形成网络结构，将液体(如水)包在其中，从而使高分子溶液失去流动性，即转变为冻胶。

锆冻胶是油田常用的冻胶型堵水剂。

锆冻胶是由锆的多核羟桥络离子与HPAM中的羧基发生交联反应而形成的。

体系的pH值可影响多核羟桥络离子的形成及HPAM分子中羧基的量，因此，pH值可影响锆冻胶的成冻时间和冻胶强度。

2. 凝胶型堵水剂凝胶是由溶胶转变而来。

当溶胶由于种种原因(如电解质加入引起溶胶粒子部分失去稳定性而产生有限度聚结)形成网络结构，将液体包在其中，从而使整个体系失去流动性时，即转变为凝胶。

油田堵水中常用的是硅酸凝胶。

硅酸凝胶由硅酸溶胶转化而来，硅酸溶胶由水玻璃(又名硅酸钠，分子式Na2O·m SO2)与活化剂反应生成。

活化剂是指可使水玻璃先变成溶胶而随后又变成凝胶的物质。

盐酸是常用的活化剂，它与水玻璃的反应如下:Na2O·m SiO2 + 2HCl →H2O·m SiO2 + 2NaCl由于制备方法不同，可得两种硅酸溶胶，即酸性硅酸溶胶和碱性硅酸溶胶。

这两种硅酸溶胶都可在一定的条件(如温度、pH值和硅酸含量)下，在一定时间内胶凝。

评价硅酸凝胶堵水剂常用两个指标，即胶凝时间和凝胶强度。

胶凝时间是指硅酸体系自生成至失去流动性的时间。

凝胶强度是指凝胶单位表面积上所能承受的压力。

水玻璃复合堵漏体系中氯化钙控释技术殷慧;柳华杰;安朝峰;步玉环;郭胜来;宋文宇;屈俊峰;苏国平【期刊名称】《钻井液与完井液》【年(卷),期】2024(41)2【摘要】水玻璃-氯化钙体系是常用的油井堵漏材料,但是水玻璃和氯化钙一接触即快速反应,只能采用双液法进行施工,工序复杂。

因此拟对氯化钙进行控释,以期能够将水玻璃-氯化钙混合同时泵注,简化施工。

该研究通过使用树脂体系对氯化钙进行包裹完成氯化钙的控释。

通过改变体系中氯化钙的加量、交联剂的加量以及单体的种类及配比,考察以上3种因素对控释效果的影响。

研究发现,通过树脂对氯化钙进行包裹时,氯化钙与单体的质量比为1∶4、交联剂加量为6%,可将水玻璃-氯化钙体系失去流动性时间延长至105 min。

将已包裹氯化钙的树脂粉末进行二次包裹时,氯化钙与单体的质量比为1∶2、一次包裹二次包裹交联剂加量均为6%时,可将水玻璃-氯化钙体系失去流动性时间延长至110 min。

在二次包裹的树脂体系中加入氯化钠,可将体系失去流动性时间延长至180 min。

通过红外光谱和SEM谱图分析发现,吸水树脂通过减少氯化钙与水玻璃的接触面积来减缓反应的进行,树脂本身不参与水玻璃与氯化钙的反应进程。

【总页数】7页(P239-245)【作者】殷慧;柳华杰;安朝峰;步玉环;郭胜来;宋文宇;屈俊峰;苏国平【作者单位】非常规油气开发教育部重点实验室;中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油吐哈油田分公司开发事业部;中石化华北石油工程有限公司;河南省科技创新促进中心【正文语种】中文【中图分类】TE282【相关文献】1.MTC复合堵漏技术在塔里木和田河气田MA4-H1井中的应用2.复合承压堵漏技术在AT16井中的研究应用3.碳纤维复合补强技术在石化设备和管道带压堵漏施工中的应用4.复合纤维水泥浆承压堵漏技术在马2井中的应用5.DQCT复合堵漏止水体系在桥隧通道缝隙堵漏中的应用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1、凝胶类堵剂凝胶是固态或半固态的胶体体系。

它是由胶体颗粒、高分子或表面活性剂分子互相连接形成的空间网状结构，结构空隙中充满了液体。

液体被包在其中固定不动，使体系失去流动性，其性质介于固体和液体之间。

凝胶分为刚性凝胶(如无机凝胶TiO5、SiO2等)和弹性凝胶(如线型大分子凝胶)两类。

无机凝胶属非膨胀性凝胶，呈刚性；凝胶强度高，一般在5000mPa以上。

①丙凝堵剂是丙烯酰胺(AM)和N,N-甲撑双丙烯酰胺(MBAM)的混合物，在过硫酸铵的引发和铁氰化钾的缓凝作用下，聚合生成不溶于水的凝胶来堵塞地层孔隙。

其胶凝时间受温度、过硫酸铵和铁氰化钾含量的影响。

在60℃下， AM:MBAM=95:5，总质量分数为10%，过硫酸铵占0.2%，铁氰化钾 0.001%～0.002%(质量分数)时，胶凝时间为 92～109分钟。

每口井用量 13～30m3。

②冻胶堵剂是指由高分子溶液经交联剂作用而失去流动性形成的具有网状结构的物质。

能被交联的高分子主要有PAM、HPAM、羧甲基纤维(CMC)、羟乙基纤维 (HEC)、羟丙基纤维素(HPC)、羧甲基半乳甘露糖(CMGM)、羟乙基半乳甘露糖 (HEGM)、木质素磺酸钠(Na-Ls)、木质素磺酸钙(Ca-Ls)等。

交联剂多为由高价金属离子所形成的多核羟桥铬离子(Cr3+，Zr4+，Ti3+，Al3+)此外还有醛类(甲醛、乙二醛等)或醛与其他分子缩聚得到的低聚合度的树脂。

该类堵剂很多，诸如铝冻胶、铬冻胶、锆冻胶、钛冻胶及醛冻胶等。

油田常用的比较典型的冻胶堵剂就是用部分水解聚丙烯酰胺，重铬酸钠 (Na2 Cr2 O7 ·2H2 O)、硫代硫酸钠 (Na2 S2 O3 ·5H2 O)和盐酸组成。

其配方如下：HPAM：0.4~0.8%。

重铬酸钠：0.05%~0.10%，硫代硫酸钠：0.05~0.15%，用HCl调节：pH=3.5~4.5（铬交联体系成胶pH环境：3~5，铝堵剂pH值环境：4~7），酚醛类堵剂pH环境：）。

常用封隔器所谓封隔器，即是为了满足油水井某种工艺技术目的或油层技术措施的需要，由钢体、胶皮封隔件部分与控制部分构成的井下分层封隔的专用工具。

它的主要封隔元件是胶皮筒，通过水力或机械的作用，使胶皮筒鼓胀密封油管和套管的环形空间，把上、下油层分隔开，以达到某种施工的目的。

1封隔器的分类及型号编制目前，各油田所使用的封隔器形式很多，按其工作原理不同，可分为支撑式、卡瓦式、皮碗式、水力扩张式、水力自封式、水力密闭式、水力压缩式和水力机械式8种类型；按其封隔件(密封胶筒)的工作原理不同，可分为自封式、压缩式、楔入式、扩张式和组合式5种类型。

封隔器型号编制的基本方法是按封隔器分类代号、支撑方式代号、坐封方式代号、解封方式代号及封隔器钢体最大外径、工作温度、工作压差等参数依次排列，进行型号编制。

其形式如图1所示。

图1封隔器型号其中分类代号用分类名称第一个汉字的汉语拼音大写字母表示；组合式用各式的分类代号组合表示；支撑方式代号、坐封方式代号、解封方式代号均用阿拉伯数字表示(见表1、表2、表3、表4所示)；钢体最大外径、工作温度、工作压差也均用阿拉伯数字表示，单位分别为毫米(mm)、摄氏度(℃)、兆帕(MPa)。

例如：Y211-114-120/15型封隔器，表示该封隔器为压缩式，单向卡瓦固定，提放管柱坐封，提放管柱解封，钢体最大外径为114mm，工作温度为120℃,工作压力为15MPa。

表1分类代号分类名称自封式压缩式楔入式扩张式组合式分类代号Z Y X K用各式的分类代号组合表示表2支撑方式代号支撑方式名称尾管支撑单向卡瓦悬挂双向卡瓦锚瓦支撑方式代号12345表3坐封方式代号坐封方式名称提放管柱转动管柱自封液压下工具热力坐封方式代号123456表4解封方式代号解封方式名称提放管柱转动管柱钻铣液压下工具热力解封方式代号1234562封隔器的基本用途封隔器的使用范围几乎遍及勘探和开发的各个生产过程。

但油井维修中所遇到的封隔器多数实现下列目的：2.1封隔产层或施工目的层，防止层间流体和压力互相干扰，以适应各种分层技术措施的需要；大修中进行堵漏、封窜等作业。

水玻璃在堵渗漏方面的应用
程好敏
【期刊名称】《山西焦煤科技》
【年(卷),期】2002(000)004
【摘要】针对屯兰矿选煤厂精煤捞坑坑壁及煤泥浓缩池池壁出现的渗漏,利用水玻璃与水泥拌和物迅速硬化的特点,在不停产的情况下,方便、快捷、经济、有效地解决了这一问题,取得了令人满意的效果,满足了生产的需要.
【总页数】2页(P41-42)
【作者】程好敏
【作者单位】山西焦煤集团公司屯兰矿选煤厂
【正文语种】中文
【中图分类】TD94
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5.水玻璃在建筑方面的应用 [J], 林学贵
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氯化钙钻井液影响因素分析
赵虎;司西强;雷祖猛;宁爱红;刘会勇
【期刊名称】《能源化工》
【年(卷),期】2016(037)003
【摘要】氯化钙钻井液具有较低的水活度,抑制泥页岩分散能力强。

简要介绍了氯化钙在钻井液中的作用以及应用难点,考察了氯化钙质量分数、配伍处理剂和pH 值对氯化钙钻井液的影响,确定了最优加量和调整方法。

通过钻井液性能和滚动回收率测试确定氯化钙的适宜质量分数为20%~40%。

在此基础上,对增黏剂、封堵降滤失剂和小分子保护剂等配伍处理剂进行研究,确定了合理的加量及调整范围;通过流变参数和滤失量研究,确定了合理的pH值范围为7.0~8.0。

解决了该类钻井液流变性和滤失量控制难题,对技术的推广应用具有重要意义。

【总页数】4页(P50-53)
【作者】赵虎;司西强;雷祖猛;宁爱红;刘会勇
【作者单位】[1]中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院,河南濮阳457001;[2]中原石油工程有限公司钻井一公司,河南濮阳457331
【正文语种】中文
【中图分类】TE254
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5.氯化钙钻井液影响因素分析
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