翟科軍，范 勝，方俊偉，于 洋，謝海龍，馬喜平

（1.中國石化西北油田分公司石油工程技術(shù)研究院，新疆烏魯木齊 830011；2.中國石化西北油田分公司石油工程監(jiān)督中心，新疆輪臺 841600；3.西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，四川成都 610500）

鉆井過程中的井漏問題一直是困擾石油開發(fā)的重大工程技術(shù)難題，嚴重影響鉆井的正常進行［1-3］。隨著鉆井深度的不斷增加，堵漏劑的耐壓性能要求越來越高。國內(nèi)外現(xiàn)有的鉆井堵漏劑，包括橋接堵漏劑、高失水堵漏劑、水泥漿堵漏劑、暫堵型堵漏劑、納米聚合物堵漏劑、復(fù)合材料堵漏劑和凝膠堵漏劑等［4-6］，在處理常規(guī)漏失時取得了良好效果，但對裂縫型、溶洞型惡性漏失的堵漏效果較差［7-9］。由于具有吸水膨脹性能，近年來聚丙烯酰胺類吸水膨脹樹脂被用于鉆井過程中的隨鉆堵漏，取得良好的效果［10-12］，但由于強度低、承壓能力差，用于裂縫性堵漏時受到限制。在合成時加入可提高樹脂吸水后強度的膨潤土、鋰皂石、超細碳酸鈣、纖維等堵漏材料，可一定程度上提高樹脂堵漏的承壓性。但是由于合成時單體不能夠懸浮大顆粒的剛性材料，因此合成產(chǎn)品的顆粒粒徑小、顆粒粒徑分布窄，不能與漏失層大小不同的裂縫尺寸匹配，仍難于形成強度較高的封堵層［13-16］，也不能夠封堵大的裂縫。采用剛性碳酸鈣顆粒雖然可解決承壓問題，但單獨使用由于沒有封堵這些顆粒間的縫隙的柔性、可變形物質(zhì)，仍然難以堵住。針對樹脂粒徑單一的問題本文用丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）為單體，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，制得了粒徑＜1.00 mm、1.00 mm～＜2.80 mm、2.80 mm～＜4.75 mm、4.75 mm～＜8.00 mm 的4 種規(guī)格吸水膨脹樹脂，通過其在淡水、不同濃度氯化鈉、氯化鉀和氯化鈣溶液中的吸液倍率評價，確定了可滿足鉆井泵送的堵漏漿樹脂加量。將吸水膨脹樹脂與不規(guī)則顆粒剛性材料碳酸鈣和纖維堵漏材料石棉纖維復(fù)合級配，可改善吸水膨脹樹脂堵漏劑的不承壓、單獨剛性顆粒難于封堵、封堵顆粒粒徑單一、與不同裂縫尺寸不匹配的不足。通過1～4 mm縫隙板的堵漏評價，篩選堵漏材料的粒徑和加量，形成了一種由膨潤土、超細碳酸鈣、合成制備的4種粒徑的吸水膨脹樹脂、石棉纖維和5種粒徑剛性碳酸鈣顆粒級配的由淡水配制或者含黏土鉆井液稀釋配制的復(fù)合堵漏劑。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

丙烯酸、丙烯酰胺、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，分析純，成都科龍化工試劑廠；膨潤土，新疆夏子街膨潤土有限公司；剛性非球形碳酸鈣顆粒材料：GZD-D（粒徑0.28～0.15 mm）、GZD-C（粒徑0.45～0.18 mm）、GZD-B（粒徑0.90～0.28 mm）、GZD-A（粒徑2.00～0.45 mm）和GZD-O（粒徑8.00～2.00 mm），石棉纖維SM-1，超細碳酸鈣ZD-Ⅱ（粒徑中值6～10 um），西南石大金牛石油科技有限公司。

WQF-520型紅外光譜儀，北京瑞利分析儀器有限公司；標準分樣篩；MGD350 型粉粒體機，新鄉(xiāng)市瑞豐粉粒體設(shè)備有限公司；QD-2型堵漏材料試驗裝置，青島海通達專用儀器廠；縫隙板：縫寬分別為1、2、3和4 mm。

1.2 吸水膨脹樹脂PAAN的合成與表征

在三口燒瓶中加入一定量的水和AA，然后加入一定量的NaOH（摩爾中和度為80%），攪拌使其完全溶解，按AA 與AM 物質(zhì)的量比8∶2 加入AM，溶解后再按AMPS 與AA和AM總和的物質(zhì)的量比1∶20 加入AMPS，加入配制的1.0%的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺（占單體總質(zhì)量的0.07%）溶液；最后依次加入10%亞硫酸氫鈉和10%過硫酸銨溶液（占單體總質(zhì)量的0.2%，過硫酸銨與亞硫酸氫鈉質(zhì)量比1∶1），單體總質(zhì)量分數(shù)為30%，在50 ℃下反應(yīng)3 h結(jié)束，得到稠膠狀物，反應(yīng)式如圖1所示。將這種稠膠狀物倒出后置于表面皿中，冷卻后切碎，并置于75～80 ℃烘箱中烘干得固體產(chǎn)品；用粉粒體機粉碎，然后用目數(shù)分別為2目、4目、7目和16目的篩子過篩，得到粒徑為＜1.00 mm、1.00 mm～＜2.80 mm、2.80 mm～＜4.75 mm、4.75 mm～＜8.00 mm 的4 種規(guī)格的顆粒狀PAAN固體，分別用P1、P2、P3和P4表示。

圖1 吸水膨脹樹脂PAAN的合成反應(yīng)

將上合成產(chǎn)物用無水乙醇反復(fù)洗滌然后烘干得到的固體產(chǎn)品與溴化鉀按一定比例混合后研磨、壓片制樣，用紅外光譜儀對樣品進行紅外掃描。

1.3 堵漏漿的配制

1.3.1 淡水配制

在100 mL淡水中先加入0.16%的碳酸鈉，再加入4.0%的膨潤土，配成基漿；向基漿中加入氯化鉀，溶解后依次按比例加入吸水膨脹樹脂、超細鈣、石棉纖維、碳酸鈣，用重晶石加重到所需密度，具體配方為：基漿+1.0%氯化鉀+2.0%不同粒徑的PAAN+2.0%超細碳酸鈣ZD-Ⅱ+3.0%～4.0%不同粒徑的碳酸鈣剛性堵漏材料+2.0%～3.0%石棉纖維SM-1+加重劑。

1.3.2 鉆井液稀釋配制

先將現(xiàn)場用鉆井液用等量的淡水稀釋，向基漿中加入氯化鉀，溶解后依次按比例加入吸水膨脹樹脂、超細鈣、石棉纖維、碳酸鈣，用重晶石加重到所需密度，具體配方為：50 mL現(xiàn)場井漿+50 mL淡水+1%氯化鉀+2%不同粒徑的PAAN+2%超細碳酸鈣+3.0%～4.0%不同粒徑的碳酸鈣剛性堵漏材料+2.0%～3.0%石棉纖維+加重劑。

1.4 評價方法

1.4.1 吸水率評價

稱取質(zhì)量約400 mg的一定粒徑的PAAN顆粒，放入500 mL 的燒杯中，在室溫下加入200 mL 的淡水或一定濃度的鹽溶液，浸泡一定時間后用100 目篩網(wǎng)濾去多余的水，并拭去表面水分，稱量吸水后膨脹樹脂凝膠質(zhì)量，由吸水前后樹脂質(zhì)量差與吸水前樹脂質(zhì)量之比計算吸水倍數(shù)（吸液倍數(shù)）［17］。

1.4.2 堵漏評價

在QD-2裝置中安裝縫寬為1 mm的縫隙板，將堵漏漿裝入容量為4000 mL 的料筒中。密閉后以0.069 MPa/s 的速率增壓至6.9 MPa，直至容器中堵漏漿漏失完結(jié)束，分別記錄壓力為0.5、1.0、2.5、3.5、4.5、5.5和6.9 MPa時漏出的堵漏漿體積和達到的最大壓力值。若封堵成功，維持該壓力10 min，記錄漏失量。采用縫寬分別為2 mm、3 mm和4 mm縫隙板重復(fù)上述實驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸水膨脹樹脂PAAN的紅外光譜分析

圖2為合成的吸水膨脹樹脂PAAN的紅外光譜圖。其中，3247～3625 cm-1為N—H的伸縮振動峰；3039.2～2938.3 cm-1之間的寬強V 型吸收帶為—SO3H中O—H的伸縮振動吸收峰；2994、2938.3 cm-1處的吸收峰為C—H 的伸縮振動吸收峰；1664 cm-1處為酰胺中—C=O的伸縮振動吸收峰；1606 cm-1處為酰胺中C—N的彎曲振動吸收峰；1548.6 cm-1處為—COONa 中羧酸鹽的兩個C—O 鍵平均化后產(chǎn)生的伸縮振動吸收峰；1369 cm-1處的吸收峰為C—H的彎曲振動吸收峰；1241、1070 cm-1處為—SO3H 中S=O 的伸縮振動吸收峰；665.1 cm-1處為O—H 和N—H的面外彎曲振動疊加吸收帶。紅外光譜分析結(jié)果表明，所合成的吸水膨脹樹脂聚合物即為目標產(chǎn)物。

圖2 吸水膨脹樹脂PAAN紅外光譜圖

2.2 吸水膨脹樹脂PAAN的吸水性能

不同粒徑的PAAN樣品P1、P2、P3和P4分別在淡水和6.0%氯化鈉溶液中的吸液倍率隨時間的變化如圖3 所示。從圖3 可看出，在淡水和6.0%氯化鈉水溶液中，PAAN 在15～30 min 內(nèi)吸液膨脹倍率增加最快，120 min后增幅減緩，240 min后無明顯變化，且顆粒越細膨脹越快。樹脂顆粒PAAN在6.0%氯化鈉溶液中的吸液倍率明顯較在淡水中的低。浸泡360 min后，P1、P2、P3和P4在淡水中的吸液倍率分別為：234 g/g、173 g/g、118 g/g 和102 g/g，而在6.0%氯化鈉水溶液中的吸液倍率分別為23 g/g、20 g/g、18 g/g和17 g/g。小粒徑樹脂的比表面積大，表面吸水后快速到達顆粒內(nèi)部，而粒徑較大的吸水膨脹樹脂由于表面吸液后形成了較致密的吸水層，使得液體進入樹脂顆粒內(nèi)部受到阻礙，因此吸液速率較慢。

圖3 不同粒徑PAAN在淡水和6.0%氯化鈉溶液中的吸液倍率

吸水膨脹樹脂與水接觸后，首先，—COONa 離解成—COO-和Na+，由于高分子鏈上的—COO-疏水，為維持分子電中性，Na+也被束縛在高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，由于Na+濃度差的存在，聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)外部的水向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)滲透，Na+濃度逐漸趨于平衡。其次，離解后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中—COO-和Na+濃度增加，離子間斥力使高分子網(wǎng)絡(luò)溶脹被加強，親水基團—COONa、—CONH2、—COOH與水形成氫鍵，使游離水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水。因此吸水膨脹樹脂具有比普通物質(zhì)更強的吸水性。

當水中有電解質(zhì)NaCl時，由于降低了水中與高分子網(wǎng)絡(luò)之間的離子濃度差，樹脂的吸水能力明顯降低，導(dǎo)致吸水膨脹樹脂在淡水、鹽水中吸水性能的較大差別。

4 種粒徑的吸水膨脹樹脂P1、P2、P3 和P4 在不同濃度氯化鈉溶液中浸泡240 min后的吸液倍率見圖4，P1在不同濃度氯化鉀、氯化鈣溶液中的吸液倍率也見圖4。從圖4可知，隨著氯化鈉質(zhì)量分數(shù)的增大，吸液倍率降低，當氯化鈉質(zhì)量分數(shù)超過0.8%后吸液倍率降幅趨緩，當鹽質(zhì)量分數(shù)大于1.0%后PAAN的吸水倍率基本保持不變。

圖4 不同粒徑PAAN在鹽溶液中的吸液倍率（吸液時間240 min）

由于吸水膨脹樹脂在水中電離產(chǎn)生的―COO-離子會與Ca2+生成溶解度較小的羧酸鈣，使得COO-離子濃度降低，分子間排斥作用減小，造成聚合物空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)溶脹能力變?nèi)?。所以，在氯化鈣溶液中，吸水膨脹樹脂PAAN 的吸液倍率較在氯化鈉和氯化鉀溶液中低。

由圖3和圖4可知，4種粒徑的吸水膨脹樹脂在0.8%氯化鈉溶液中的吸液倍率15～21 g/g，當氯化鈉/氯化鉀質(zhì)量分數(shù)大于1%時吸水倍率基本保持不變?？紤]到氯化鉀的抑制性較強，為保證堵漏漿適當?shù)囊种菩院团蛎浶Ч?，設(shè)計吸水膨脹樹脂堵漏漿采用1.0%氯化鉀溶液配制，保持樹脂吸液倍率在21 g/g 以下，以保證復(fù)配其他堵漏材料時堵漏漿具有較好的流動性和可泵性。堵漏體系中選擇膨脹樹脂PAAN在1.0%氯化鉀鹽水的加量為2.0%。

2.3 堵漏性能

2.3.1 堵漏基本配方組成篩選

向1#堵漏漿液中加入一定量的石棉纖維或粒徑0.28～0.15 mm 非球形碳酸鈣GZD-D，得到2#、3#、4#和5#堵漏漿，縫隙板的縫寬分別為1 mm 和2 mm時，在壓力0.5～6.9 MPa下進行堵漏評價，考察石棉纖維、非球形碳酸鈣GZD-D及加量對由膨潤土基漿加入P1組成漿液的堵漏性能的影響，其堵漏效果如表1所示。由表1可看出，1＃配方體系對1 mm縫隙板具有堵漏效果，5.5 MPa 下可承壓10.0 min，對2 mm 縫隙板在4.5 MPa 可承壓6.0 min；2＃配方體系在1#基礎(chǔ)上加入了2%的石棉纖維，對1 mm縫隙板堵漏有效，即在6.9 MPa 下承壓10.0 min，對2 mm 縫隙板在4.5 MPa 下僅承壓6.9 min 發(fā)生漏失；3#配方體系在1#配方基礎(chǔ)上加入2.0%的GZD-D，滿足1 mm 縫隙板封堵，對2 mm 縫隙板在5.5 MPa下承壓5.0 min；4#配方體系將GZD-D 加量提高至3.0%，對2 mm 縫隙板可提高承壓到6.9 MPa 承壓1.0 min；5#配方體系在4#配方基礎(chǔ)上加入了1%的石棉纖維，對2 mm縫隙板在6.9 MPa下承壓時間提高至6.0 min。由此可見，在P1 堵漏漿中加入非球形碳酸鈣GZD-D 和石棉纖維有利于提高承壓能力。因此，將黏土基漿中加入超細鈣、吸水膨脹樹脂、石棉纖維和非球形碳酸鈣組成堵漏漿確定為基本配方。

表1 不同配方1 mm和2 mm的縫隙板的堵漏效果

2.3.2 5種粒徑剛性非球形碳酸鈣顆粒的級配篩選

將1 mm 和2 mm 縫隙板封堵效果最好的5#作為基礎(chǔ)配方：基漿+2.0%超細鈣+1.0%氯化鉀+2.0%P1+3.0%石棉纖維，記為0#，保持碳酸鈣剛性顆?？偭繛?.0%，增加大粒徑的碳酸鈣剛性顆粒，以篩選能夠封堵更大縫隙板的堵漏配方。加入粒徑由小到大的2～5種非球形碳酸鈣剛性顆粒得到6#～10#配方；11#配方碳酸鈣剛性顆粒加量提高至4.0%，考察5種粒徑碳酸鈣剛性顆粒組合和級配對堵漏基礎(chǔ)配方體系堵漏效果的影響。在12#配方中去掉P1，考察吸水膨脹樹脂P1 對堵漏效果的影響。采用縫寬分別為1、2、3 和4 mm 的縫隙板，在壓力0.5～6.9 MPa 下進行堵漏評價，并對堵住4 mm 縫隙板承壓6.9 MPa 下10 min 的漏失量進行記錄，堵漏效果如表2 所示。由表2 可看出，隨著大粒徑碳酸鈣顆粒的加入，可堵住的縫隙板的縫寬增大，6#配方體系僅僅能封堵縫寬為1 mm 的縫隙板；7#和8#配方體系能封堵縫寬為1～2 mm的縫隙板，9#配方體系能封堵縫寬為1～3 mm的縫隙板；增加大粒徑碳酸鈣的比例的10#配體系能封堵縫寬為1～4 mm的縫隙板。碳酸鈣加量從3.0%（10#）增至4.0%（11#）時，在6.9 MPa 下能承壓10.0 min，對4 mm 的縫隙板的堵漏影響較小，僅漏失量略減少，分別為1210 mL 和1205 mL。12#配方體系未加入2.0%的P1，因無法有效懸浮碳酸鈣顆粒，1 mm縫隙板6.9 MPa下承壓僅3.0 min即完全漏失，這表明具有高彈性和韌性的吸水膨脹樹脂P1 的加入不僅可以促使碳酸鈣剛性顆粒懸浮，還可通過變形、架橋和充填進入縫隙板和剛性碳酸鈣顆粒間的空隙，起到堵漏作用。

表2 6#—12#配方體系對縫寬1～4 mm縫隙板的堵漏效果

2.3.3 4種粒徑PAAN的級配篩選

以篩選出的11＃為基礎(chǔ)堵漏配方：基漿+2.0%超細鈣+1.0%氯化鉀+3.0%石棉纖維+0.6%碳酸鈣GZD-D+0.6%碳酸鈣GZD-C+0.8%碳酸鈣GZD-B+1.0%碳酸鈣GZD-A+1.0%碳酸鈣GZD-0，記為00#，在此配方基礎(chǔ)上保持PAAN 總加量2.0%，將4種粒徑PAAN進行組合級配以選出適合大縫隙板的堵漏配方。

在00#配方中分別加入4 種粒徑（＜1.00 mm～＜8.00 mm）的PAAN 產(chǎn)品P1、P2、P3 和P4，得到依次加入2～4 種粒徑PAAN、增加大粒徑PAAN 量的配方13#—17#和在去掉P1的配方18#，考察吸水膨脹樹脂顆粒粒徑和級配對堵漏效果的影響。對于縫寬分別為1～4 mm 的縫隙板，在壓力0.5～6.9 MPa 下13#—18#配方體系的堵漏效果如表3 所示。由表3可知，在00#配方中加入2種、3種和4種粒徑PAAN 的配方13#、14#和15#，均能夠封堵縫寬為1～4 mm 的縫隙板，且在6.9 MPa 壓力下承壓10.0 min；隨著PAAN 粒徑的增加，縫寬4 mm 的縫隙板在6.9MPa下承壓10.0 min的漏失量逐漸減少，分別為1135、1145 和1020 mL；減少了小粒徑的P1 而增加了大粒徑的P3和P4的配方16#和17#配方體系也均能封堵縫寬為1～4 mm 的縫隙板，但4 mm 縫隙板在6.9 MPa 下承壓10.0 min 的漏失量比15#配方體系的略有增加，分別為1050 和1140 mL，說明減少粒徑最小的P1 而增加大粒徑PAAN 后封堵能力略有降低，漏失量增大；不使用粒徑最小的P1的18#配方體系僅能封堵縫寬1 mm 的縫隙板，而不能封堵縫寬為2～4 mm 的縫隙板?？梢?，粒徑＜1.00 mm 的P1 在堵漏中可充填大顆粒的膨脹樹脂間和剛性碳酸鈣顆粒間的空隙，從而封堵液體流動通道。

表3 13#—18#配方體系對縫寬1～4 mm縫隙板的堵漏效果

由實驗篩選出對縫寬為4 mm縫隙板的堵漏效果最好的15#為最佳的堵漏配方：基漿+2.0%超細碳酸鈣+1.0%氯化鉀+1.2% P1+0.4% P2+0.2% P3+0.2%P4+3.0%石棉纖維+0.6%碳酸鈣GZD-D+0.6%碳酸鈣GZD-C+0.8%碳酸鈣GZD-B+1.0%碳酸鈣GZD-A+1.0%碳酸鈣GZD-0。

2.3.4 加重堵漏漿的性能

在實際應(yīng)用中，為防止井噴，堵漏漿的密度必須與設(shè)計鉆井液的密度相同。國內(nèi)大部分井深為4000～5000 m，最常用的鉆井液為聚磺鉆井液，該鉆井液的密度＜1.37 g/cm3。

（1）淡水配制

按照最佳配方15#以淡水配制、用重晶石加重至密度為1.37 g/cm3的加重堵漏漿，對縫寬分別為1～4 mm的縫隙板在壓力0.5～6.9 MPa下的堵漏效果如圖5 所示。由圖5 可知，該加重堵漏漿能封堵縫寬為4 mm 及以下的縫隙板，在6.9 MPa 可承壓10.0 min 以上。由于加入加重劑重晶石剛性細顆粒后，堵漏效果提高，漏失量與未加重晶石的15#配方體系的相比明顯降低，由原來的1020 mL降至780 mL。

圖5 淡水配制的加重堵漏漿在不同壓力下的漏失量

（2）用鉆井液稀釋配制

按照1.3.1的配制方法，在淡水中除膨潤土和碳酸鈉保持加量不變外，其他物質(zhì)均增加1 倍的加量配制淡水堵漏液，按照1∶1 的體積比與聚磺鉆井液［配方為4.0%膨潤土+0.2% Na2CO3+0.2% NaOH+0.5% MAN104（PM1000、PMHA-2）+0.3% MAN101（SP-8、HJ-3）+2% KR-n（HLF、JTB-1）+0.4%YN-1（FN-1、NP-2）+1%磺化瀝青粉+2.0% SHC-1（SHP-3、SHY-1））均勻混合，用重晶石加重至密度1.37 g/cm3，即得鉆井液稀釋配制的堵漏漿，該堵漏漿對縫寬分別為1～4 mm的縫隙板在壓力0.5～6.9 MPa下的堵漏效果如圖6 所示。從圖6 可知，用聚磺鉆井液稀釋1 倍的堵漏漿，可以完全封堵縫寬為1～4 mm 的縫隙板，在6.9 MPa 下可承壓10.0 min 以上。用鉆井液稀釋1倍配制的堵漏漿由于含有鉆井液處理劑，對剛性和柔性顆粒間的填充更強，漏失量較用淡水配制的略小。

圖6 密度1.37 g/cm3的聚磺鉆井液稀釋1倍堵漏漿在不同壓力下的漏失量

2.4 復(fù)合堵漏機理

以不同粒徑吸水膨脹樹脂PAAN 為主體，復(fù)合不同粒徑非球形碳酸鈣剛性骨架材料和石棉纖維材料，三者協(xié)同作用，形成的復(fù)合鉆井堵漏劑，其作用機理為［12，15，18］：（1）顆粒的架橋堵塞作用：吸水膨脹樹脂吸水后形成的凝膠顆粒與剛性骨架顆粒非球形碳酸鈣都具有一定的粒徑分布，在地層孔道中通過架橋、充填作用起到較好的堵塞作用；（2）骨架支撐作用：不同粒徑碳酸鈣骨架材料起到一種骨架支撐作用，能進一步提高封堵性能；（3）彈性和韌性作用：吸水膨脹樹脂吸水后形成的凝膠顆粒具有很高的彈性和韌性，在一定的外力作用下可變形并擠入骨架材料架橋形成的較小孔道內(nèi)，壓實充填，從而起到堵漏作用；（4）吸附作用：吸水膨脹樹脂含有一定量的非離子基團、陰離子基團，其中非離子基團與地層巖表面形成較強的氫鍵吸附作用，提高堵漏材料同地層的膠結(jié)能力；（5）附加壓力作用：單個吸水膨脹樹脂顆粒在粒徑比大孔隙和漏失通道的直徑大時，顆粒只有發(fā)生變形才能進入，在變形過程中導(dǎo)致樹脂顆粒前后端面曲率不等，而產(chǎn)生彎曲面附加壓力，若克服不了這個附加壓力的阻力則產(chǎn)生堵塞，達到堵漏目的；（6）膨脹堵塞作用：吸水膨脹樹脂在溶液中雖然吸水膨脹較快，但隨著時間的延長仍會膨脹，進入堵塞裂縫后繼續(xù)發(fā)生膨脹，充填裂縫，產(chǎn)生膨脹堵塞；（7）纏繞封堵作用：石棉纖維增強了剛性碳酸鈣和吸水膨脹樹脂堵漏材料在長裂縫中的纏繞封堵強度。

3 結(jié)論

鉆井的堵漏一直是鉆井中的難題，使用單一的彈性和韌性吸水樹脂和單一的剛性顆粒碳酸鈣都不能夠很好地堵漏，復(fù)配后由于顆粒尺寸單一，與漏失裂縫也不能夠很好地級配也不能夠解決漏失問題。通過粒徑范圍為＜1.00～8.00 mm 的4 種不同粒徑的吸水樹脂與0.15～8.00 mm 的5 種非球形碳酸鈣顆粒、石棉纖維、超細碳酸鈣和膨潤土復(fù)配，通過級配和各加量的篩選，得到一種可很好封堵寬度為4 mm 及以下縫隙板的復(fù)合鉆井堵漏劑，可用淡水和鉆井液稀釋配制。通過用重晶石加重達到滿足鉆井液密度要求的在6.9 MPa 下可承壓10.0 min 的堵漏鉆井液，可用于鉆井中的惡性漏失堵漏。對于鉆井過程中的堵漏，應(yīng)該使用與漏失層裂縫尺寸相匹配的不同粒徑的可變形的柔性顆粒、剛性顆粒、纖維狀物質(zhì)和堵漏填充的超細碳酸鈣和膨潤土復(fù)合才具有可承壓的堵漏效果，這也為裂縫性漏失堵漏提供了借鑒。建議對裂縫性漏失堵漏采用多尺寸顆粒不同級配，柔性、剛性顆粒和纖維復(fù)合，采用段塞的形式泵入漏層。