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新型吸水膨胀堵漏剂的研发与评价

文档作者：应春业1 高元宏2 段隆臣1 刘鹏2 汪洪民2 蔡记华1 文档来源： 1. 中国地质大学（武汉）工程学院，武汉 430074 ；2. 青海省第二地质矿产勘查院		点击数：	更新时间： 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
钻 井 液 与 完 井 液
DRILLING FLUID &amp;amp; COMPLETION FLUID
doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2017.04.007
新型吸水膨胀堵漏剂的研发与评价
应春业1， 高元宏2， 段隆臣1， 刘鹏2， 汪洪民2， 蔡记华1
（1. 中国地质大学（武汉）工程学院，武汉 430074 ；2. 青海省第二地质矿产勘查院，西宁 810028）
应春业，高元宏，段隆臣，等. 新型吸水膨胀堵漏剂的研发与评价[J]. 钻井液与完井液，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 针对目前膨胀堵漏剂普遍存在包覆材料环保性差、强度低、成本高等问题，研发了一种新型膨胀堵漏剂。该堵
漏剂由丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、膨润土、惰性材料（核桃壳、云母、聚丙烯纤维）、N，N- 亚甲基双丙烯酰胺、过
硫酸钾和亚硫酸氢钠等通过溶液自由基聚合法合成，合成后采用绿色环保的植物胶囊包覆。对堵漏剂的常规性能和堵漏性
能进行了综合评价，结果表明，使用15% 钠膨润土时，堵漏剂吸水倍数为113、弹性模量达44.6 kPa、抗温达100 ℃、抗
NaCl 达15%、抗CaCl2 一般；绿色植物胶囊基本不含重金属成分、环境保护性强，包覆堵漏剂时，常温下8～30 min 破碎，
70 ℃下5～17 min 破碎，可满足现场可控要求；堵漏剂单独使用可封堵1～2 mm 缝板，承压能力达3 MPa ；合成时添加
20% 粗粒径复合惰性材料，可封堵1～4 mm 缝板，承压能力达4 MPa；添加20% 细粒径复合惰性材料，当堵漏剂加量较大（达
4%）时，仍难以封堵1～2 mm 缝板；合成后添加惰性材料可极大地提高堵漏剂承压能力（大于5 MPa），同时减少堵漏剂
加量（0.3%～0.5%），可封堵1～4 mm 缝板；相比国内常规堵漏剂，新型堵漏剂每吨节约成本2 000～4 000 元，应用前景
良好。
关键词 吸水膨胀堵漏剂；绿色植物胶囊；惰性材料
中图分类号：TE282 文献标识码：A 文章编号：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
基金项目：青海省科技厅项目“青海省东昆仑祁漫塔格地区岩心钻探堵漏技术研究”（2015-SF-211）。
第一作者简介：应春业，1993 年生， 在读硕士研究生， 主要从事钻井液与钻井材料研发方面的工作。电话
18086434707 ；E-mail ：cy.ying@cug.edu.cn。
通讯作者：蔡记华，1978 年生，博士，教授。E-mail ：catchercai@126.com。

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