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    用于CO2地質(zhì)封存的pH響應(yīng)型智能凝膠封竄劑研究進(jìn)展*

    2020-07-08 01:23:20馬忠誠(chéng)
    油田化學(xué) 2020年2期
    關(guān)鍵詞:基團(tuán)高分子完整性

    趙 莉,劉 琦,馬忠誠(chéng),彭 勃

    (1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)非常規(guī)油氣科學(xué)技術(shù)研究院,溫室氣體封存與石油開(kāi)采利用北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 102249;2.中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院,綠色建筑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100024)

    0 前言

    CO2捕集、利用與封存技術(shù)(CCUS)是一項(xiàng)有望實(shí)現(xiàn)化石能源低碳利用的新興技術(shù),也是目前唯一能夠大規(guī)模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖的可行性措施,是我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化、實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的重要途徑。如何避免CO2在封存后發(fā)生泄露或逃逸,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期安全封存是CCUS 技術(shù)亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一,特別是固井質(zhì)量差的井筒或老化井筒等將會(huì)是泄漏發(fā)生的主要區(qū)域[1-3]。CO2地質(zhì)封存中可能發(fā)生的泄露途徑如圖1所示。

    圖1 CO2地質(zhì)封存可能發(fā)生的泄露途徑

    Alcalde 等指出注入地質(zhì)儲(chǔ)層的CO2,將有98%可以實(shí)現(xiàn)永久地下封存,而2%的CO2主要會(huì)在廢棄的注入井筒中發(fā)生逃逸[4]。CO2注入井井筒完整性的失效是其泄露的主要原因,而CO2對(duì)油井水泥的腐蝕是影響井筒完整性的主要因素之一。油井水泥在地質(zhì)封存條件下,會(huì)受到CO2的腐蝕,進(jìn)而發(fā)生結(jié)構(gòu)損傷、封隔功能退化。CO2被注入地層中后將會(huì)溶于地層水中,發(fā)生水解反應(yīng)生成碳酸,導(dǎo)致地層水體系的pH值下降。碳酸會(huì)與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣(Ca(OH)2)、水化硅酸鈣(C-S-H)和鈣礬石(AFt)等相互作用生成碳酸鈣(CaCO3)和不具有膠結(jié)能力的無(wú)定型硅膠。隨著碳酸不斷消耗氫氧化鈣,溶液pH值下降,發(fā)生中性化作用。水化硅酸鈣顆粒相互靠攏收縮,發(fā)生碳化收縮作用。

    地質(zhì)封存環(huán)境下CO2對(duì)油井水泥的腐蝕機(jī)理如以下[5-7]:

    上述反應(yīng)生成的碳酸鈣沉淀會(huì)使水泥的孔隙度和滲透率降低,機(jī)械強(qiáng)度增加,這步反應(yīng)為碳化作用。碳酸鈣繼續(xù)與碳酸反應(yīng)生成碳酸氫鈣,使鈣離子在水的作用下被運(yùn)移出水泥,會(huì)使水泥的孔隙度和滲透率增加而機(jī)械強(qiáng)度降低[8-9],這一過(guò)程稱為淋濾脫鈣反應(yīng),如反應(yīng)式(5)所示。

    碳酸水溶液與水泥水化產(chǎn)物相互作用生成CaCO3沉淀等,導(dǎo)致水泥的抗壓強(qiáng)度和滲透率發(fā)生變化[10]。Bachu等的研究工作驗(yàn)證了油井水泥會(huì)在CO2飽和溶液中發(fā)生地球化學(xué)反應(yīng)而使井筒完整性失效[11],其中Ca(OH)2是最易與CO2發(fā)生反應(yīng)的水化產(chǎn)物。如上所述的碳化、中性化、碳化收縮以及淋濾脫鈣等作用使得水泥孔隙度增加。

    傳統(tǒng)的油井水泥具有高堿性、多孔性等特征,固化后收縮、膠結(jié)性能不足,且易受酸性流體的腐蝕,導(dǎo)致水泥的封隔性能下降、使用壽命縮短,造成環(huán)空密封失效[6,12-13]。目前,國(guó)內(nèi)外提高井筒水泥完整性的技術(shù)大多采用摻入添加劑,如硅灰、聚合物等改善水泥的防腐蝕性能[12,14-20],但即使增強(qiáng)了油井水泥的抵御力[21],一旦水泥環(huán)完整性失效,這些技術(shù)將無(wú)法發(fā)揮其作用[22]。有學(xué)者也提出采用補(bǔ)注水泥的方式[23],但水泥的孔隙直徑小于400 μm(一般10數(shù)300 μm),而油井水泥顆粒的直徑在100數(shù)150 μm 范圍內(nèi),無(wú)法到達(dá)直徑小于該范圍的孔隙,因此該措施同樣也無(wú)法對(duì)孔隙進(jìn)行有效的封竄。除此之外,也有學(xué)者指出用地聚合物水泥(堿性鋁硅酸鹽)、氧化鎂水泥等非波特蘭水泥替代常規(guī)的油井水泥(即波特蘭水泥),但由于其材料成本較高,不適合在現(xiàn)場(chǎng)大規(guī)模應(yīng)用[7,24-25]。

    環(huán)空水泥封隔能力降低已被證明是造成井筒完整性問(wèn)題和后續(xù)CO2泄漏的最根本原因之一[3],但井筒隔離失效(如水泥微環(huán))修復(fù)難度高,常規(guī)的補(bǔ)救措施在選擇性、可操作性、適用性及經(jīng)濟(jì)性等方面都存在一定的局限性[26-30]。預(yù)防封竄水泥在CO2封存過(guò)程中可能發(fā)生的泄露勢(shì)在必行。pH 響應(yīng)型聚合物凝膠較常規(guī)封竄劑有著以下優(yōu)點(diǎn):(1)在改變pH值條件下引發(fā)的體積膨脹作用能強(qiáng)化水泥環(huán)與套管、地層之間的界面膠結(jié)作用,在微小的孔隙中產(chǎn)生不可滲透的隔離屏障,實(shí)現(xiàn)良好的封竄效果;(2)黏度低,流動(dòng)性強(qiáng),可被擠壓到傳統(tǒng)水泥顆粒無(wú)法到達(dá)的孔隙中,因此具有良好的注入性;(3)化學(xué)穩(wěn)定性好,可有效實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期封存;(4)制備工藝較為簡(jiǎn)單,且成品價(jià)格較為低廉[31]。本文詳細(xì)論述了pH響應(yīng)型聚合物凝膠作為封竄劑的溶脹機(jī)理及性能,分析了pH 響應(yīng)型聚合物凝膠在應(yīng)用方面可能存在的問(wèn)題,并展望了其未來(lái)趨勢(shì)。

    1 pH響應(yīng)型聚合物水凝膠

    水凝膠分為傳統(tǒng)水凝膠和智能水凝膠,傳統(tǒng)水凝膠的溶脹性不受外界環(huán)境影響,智能高分子水凝膠又叫環(huán)境敏感型水凝膠,是由高分子通過(guò)物理、化學(xué)等交聯(lián)方式形成三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物[31],其智能性主要體現(xiàn)在水凝膠對(duì)外界環(huán)境的響應(yīng),當(dāng)溫度、pH值等變化時(shí)水凝膠可以產(chǎn)生可逆的、不連續(xù)的體積變化(溶脹或收縮),這種突變稱為體積相轉(zhuǎn)變,它可以吸水溶脹至平衡體積。由于水凝膠網(wǎng)絡(luò)的親水性,水分子以結(jié)合水、束縛水和自由水等形式存在于高分子網(wǎng)絡(luò)中而失去流動(dòng)性,水凝膠則能保持一定的形狀[32]。

    1.1 pH響應(yīng)機(jī)理

    高分子通過(guò)交聯(lián)形成大分子網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)中含有可離子化的酸(堿)性基團(tuán)可以提供或接受質(zhì)子,隨著體系pH值的變化,這些基團(tuán)會(huì)發(fā)生電離,而電荷之間的靜電斥力使聚合物鏈的水動(dòng)力體積發(fā)生變化,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)大分子鏈段間氫鍵的解離引發(fā)不連續(xù)的溶脹體積變化[32-33]。交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物與溶劑接觸時(shí),溶劑分子易進(jìn)入聚合物內(nèi)部,引起網(wǎng)狀分子鏈向三維空間伸展,凝膠表現(xiàn)為體積膨脹;而分子鏈的伸展受到的應(yīng)力會(huì)引起構(gòu)象熵的降低,導(dǎo)致分子鏈產(chǎn)生收縮力,凝膠表現(xiàn)為體積收縮;當(dāng)兩種作用力相互抵消時(shí),體系達(dá)平衡狀態(tài),凝膠表現(xiàn)為體積穩(wěn)定狀態(tài)。溶脹平衡時(shí)的體積與溶脹前的體積的比值稱為溶脹比,其與溫度、壓力、交聯(lián)度以及溶劑的性質(zhì)等有關(guān)。溶液中的聚合物高分子呈無(wú)規(guī)則線團(tuán)狀,解離作用產(chǎn)生的抗衡離子分布在高分子離子的周圍,隨著溶液濃度的升高,高分子鏈由舒展態(tài)逐漸變?yōu)轵榭s態(tài),尺寸也隨之縮小。若加入強(qiáng)電解質(zhì),高分子鏈會(huì)更加卷曲,尺寸也更小。

    適用于地質(zhì)封存的pH 響應(yīng)型水凝膠主要為陰離子型、陽(yáng)離子型水凝膠以及復(fù)合凝膠。陰離子型水凝膠的可離子化基團(tuán)主要為酸性的磺酸、羧酸等,如聚丙烯酸類水凝膠,其在pH值較低的介質(zhì)中處于收縮狀態(tài);在pH值處于弱酸至弱堿之間時(shí),溶脹率急劇增大;當(dāng)介質(zhì)的堿性繼續(xù)增大時(shí),凝膠又處于收縮態(tài)[32]。在低pH 值時(shí),羧酸基團(tuán)幾乎不解離,體系內(nèi)沒(méi)有靜電斥力的作用,基團(tuán)之間存在較強(qiáng)的氫鍵作用使得分子鏈?zhǔn)湛s、纏繞在一起,凝膠呈收縮態(tài),水分子難以進(jìn)入凝膠內(nèi)部,因此溶脹度會(huì)降低。隨著體系pH 值的增加,尤其在高于丙烯酸的pKa(4.28)時(shí)[34],羧酸基團(tuán)解離程度增加,分子之間靜電斥力增強(qiáng),使得分子鏈伸展、凝膠網(wǎng)絡(luò)形變加大,溶脹度變大,當(dāng)pH 值在弱酸與弱堿之間時(shí),溶脹率急劇變大;當(dāng)pH 值增至強(qiáng)堿時(shí),解離趨于完全,且凝膠內(nèi)外離子濃度基本相等,這時(shí)凝膠內(nèi)外的滲透壓趨于零,凝膠逐漸收縮,處于消溶脹態(tài)[32,35]。根據(jù)陰離子型水凝膠的響應(yīng)機(jī)理,在弱堿性或堿性時(shí)凝膠會(huì)發(fā)生溶脹,因此可以推斷陰離子型水凝膠適用于弱堿性或堿性體系的封竄。

    陽(yáng)離子型水凝膠的可離子化基團(tuán)主要為伯胺、仲胺、叔胺等,如N,N-二甲基/乙基氨乙基甲基丙烯酸甲酯、乙烯基吡啶、丙烯酰胺、甲基丙烯酸-N,N-二乙氨基乙酯(DEAEM)等[36-37]。氨基被質(zhì)子化的程度越大,水凝膠的水化作用越強(qiáng),因此陽(yáng)離子型水凝膠在低pH 值時(shí)發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng),表現(xiàn)為溶脹作用,如圖2 所示。例如pH 響應(yīng)型聚膦腈水凝膠,由于聚合物中存在叔胺基,因此可以在酸性條件下發(fā)生溶脹,被質(zhì)子化的基團(tuán)相互排斥使鏈段更加舒展。但叔胺基易與多價(jià)陰離子形成離子鍵,提高交聯(lián)程度,使凝膠溶脹度降低[38]。陽(yáng)離子型水凝膠主要在酸性條件下發(fā)生質(zhì)子化作用,所以適用于酸性體系的封竄。

    復(fù)合凝膠的pH 響應(yīng)機(jī)理與前兩者有相似之處,響應(yīng)機(jī)理由凝膠高分子鏈攜帶的可離子化基團(tuán)的種類而定。與前兩者的不同之處可能在于復(fù)合凝膠中一些功能性單體的添加,可增強(qiáng)或削弱凝膠的某些性質(zhì),如添加納米黏土可以增加凝膠強(qiáng)度等。

    由此可看出,不進(jìn)位加法的兩種口算在各年級(jí)的等級(jí)是一致的,其中一年級(jí),二年級(jí),三、四年級(jí),五、六年級(jí)分別處于不同等級(jí),而且他們之間都存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異性.但是,三年級(jí)和四年級(jí),五年級(jí)和六年級(jí)之間則不存在顯著性差異,其中五和六年級(jí)等級(jí)最高,為IV級(jí).在進(jìn)位加法的jadd11中,一年級(jí),二年級(jí),三年級(jí),四年級(jí),五、六年級(jí)之間存在差異性.其中五年級(jí)和六年級(jí)處于最高等級(jí),為V級(jí).在jadd12中,一年級(jí),二、三年級(jí),四年級(jí),五、六年級(jí)之間存在差異性.其中五、六年級(jí)處于同一等級(jí)且等級(jí)最高,為IV級(jí).在加法的4種口算速度測(cè)評(píng)中,一年級(jí)均為最低等級(jí),為I級(jí).

    圖2 pH響應(yīng)型水凝膠溶脹、封竄機(jī)理

    綜上所述,陰離子型水凝膠的pH 響應(yīng)性能受到凝膠內(nèi)聚電解質(zhì)的離解平衡、高分子鏈靜電斥力及凝膠內(nèi)外Donna 平衡影響,其中靜電斥力為主要影響因素;而陽(yáng)離子水凝膠的pH 響應(yīng)性能主要受到氨基質(zhì)子化程度的影響,質(zhì)子化程度越劇烈,水化作用越強(qiáng),溶脹度越大[34]。

    1.2 溶脹作用機(jī)理

    pH 響應(yīng)性能主要是從高分子的結(jié)構(gòu)角度體現(xiàn)的,而水凝膠的吸水溶脹則是從水分子的滲透作用體現(xiàn)的。一般來(lái)說(shuō),溶脹可以分為三個(gè)階段:第一階段,在與水接觸前凝膠是固態(tài)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),高分子鏈的基團(tuán)未發(fā)生電離;第二階段,凝膠與水接觸后,水分子向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部擴(kuò)散,高分子鏈形成水化層,離子化基團(tuán)電離得到的聚離子之間相互排斥,此過(guò)程較為迅速;第三階段,為了保持電中性,反離子在凝膠內(nèi)聚集,凝膠內(nèi)外形成滲透壓(凝膠起到了半透膜的作用),水分子進(jìn)入凝膠內(nèi)部。在此過(guò)程中,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到相反的彈性收縮力,當(dāng)收縮力(阻力)與靜電斥力(推動(dòng)力)相等時(shí),凝膠達(dá)到溶脹平衡。在堿(酸)性溶液中,由于小分子電解質(zhì)與聚離子發(fā)生離子鍵合,使高分子鏈之間的靜電斥力減小,導(dǎo)致凝膠收縮,析出水分子,即所謂的離子屏蔽效應(yīng)[39-43]。

    凝膠處于溶脹平衡態(tài)時(shí),由Flory-Huggins理論可知,水凝膠的溶脹度隨著親水作用和離子基團(tuán)的電荷密度的增大而增大,隨交聯(lián)密度和離子強(qiáng)度的增加而減小,另外溫度、壓力等外界因素也對(duì)溶脹度有一定的影響。

    1.3 水凝膠在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移作用

    水凝膠在地層多孔介質(zhì)中起到物理堵塞和吸附作用。水凝膠在聚合物交聯(lián)后不經(jīng)干燥而直接在攜帶介質(zhì)中磨細(xì)形成一種黏彈體,在孔隙結(jié)構(gòu)的喉部由于前后壓差的增大通過(guò)變形而產(chǎn)生致密的封堵層。當(dāng)其大小接近孔隙喉道大小時(shí),則慢慢通過(guò)孔隙喉道并恢復(fù)原狀。當(dāng)壓差達(dá)到某一臨界值后,微粒將快速通過(guò)喉道,同時(shí)在剪切力的作用下,水凝膠微粒被剪切破碎,進(jìn)而向地層孔隙深部更小的喉道運(yùn)移、聚集、堵塞。目前,有研究者提出陽(yáng)離子型水凝膠更易與帶負(fù)電的砂巖表面相互作用,比如水凝膠與巖石表面存在氫鍵作用[43-45],而有關(guān)聚合物凝膠與水泥表面的吸附作用的研究較少,因此,關(guān)于水凝膠與水泥表面是否存在吸附等作用也將是未來(lái)研究重點(diǎn)。

    2 pH響應(yīng)型水凝膠封竄性能研究現(xiàn)狀

    陰離子型水凝膠用作封竄劑的研究目前已做到中試階段。對(duì)于井筒完整性已經(jīng)失效的油井水泥,Ho 等注入Carbopol? 934(Lubrizol 公司,一種pH 響應(yīng)型聚丙烯酸聚合物,pH 值在2.5數(shù)3.0 之間),當(dāng)聚合物接觸水泥孔隙時(shí),由于OH-離子的存在使孔隙液pH 值增加,聚合物鏈上羧酸基團(tuán)發(fā)生解離,分子之間靜電斥力增強(qiáng),使得分子鏈伸展,黏度增大,并產(chǎn)生較大的屈服應(yīng)力,溶脹為凝膠態(tài),從而封竄孔隙。但當(dāng)Ca2+離子從水泥的水化產(chǎn)物中運(yùn)移進(jìn)入凝膠中時(shí),羧酸離子易與鈣離子結(jié)合,導(dǎo)致高分子鏈的收縮和聚合物結(jié)構(gòu)的坍塌,這就需要先用三磷酸鈉或EDTA螯合劑對(duì)油井水泥進(jìn)行預(yù)處理除去Ca2+離子,以防止凝膠與Ca2+離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),隨后再注入聚合物。相關(guān)試驗(yàn)表明聚合物溶液對(duì)經(jīng)預(yù)處理的水泥的封竄性能優(yōu)于對(duì)未處理過(guò)的水泥的[27-28,46-47]。

    相關(guān)研究指出Carbopol?934 具有良好的注入性,可以像水一樣較容易地被注入水泥孔隙中,且由于不需要摻入添加劑,也不需要考慮膠凝時(shí)間、交聯(lián)劑等因素,故該聚合物方便使用且成本低廉,目前已有一定的商業(yè)規(guī)模。因?yàn)槟z所能承受的壓力梯度與裂縫孔徑成反比,所以其對(duì)孔徑較小的孔隙封竄效果較好。然而,一旦凝膠無(wú)法承受特定的壓差時(shí),且當(dāng)酸性(低pH 值)液體接觸凝膠的表面積增大,則能夠逆轉(zhuǎn)pH引發(fā)的凝膠化,導(dǎo)致凝膠迅速溶解[28]。目前大多研究只是探討了該聚合物凝膠作為CO2封竄劑的可行性,對(duì)于其長(zhǎng)期化學(xué)穩(wěn)定性并未開(kāi)展深入的研究。

    陽(yáng)離子型水凝膠用作CO2封存封竄劑的研究較少。Durucan(2016)等研究發(fā)現(xiàn)聚丙烯酰胺類凝膠可以降低多孔介質(zhì)滲透率;聚合物類型、分子量、聚合物濃度、交聯(lián)劑濃度、聚合物與交聯(lián)劑的比例、溫度等參數(shù)對(duì)聚合物凝膠溶液的凝膠化過(guò)程和工作時(shí)間有影響。隨著聚合物濃度的增加,聚丙烯酰胺基聚合物凝膠體系的凝膠化時(shí)間縮短[49-50]。Mosleh等利用化學(xué)驅(qū)油藏模擬軟件UTCHEM和E300對(duì)聚丙烯酰胺類凝膠進(jìn)行了評(píng)價(jià)和可行性分析,結(jié)果表明凝膠可以有效防止CO2泄露[51]。Goodman(2018)等測(cè)試了封竄劑的封竄性能,發(fā)現(xiàn)甲基丙烯酸酯聚合物對(duì)泄漏量較低的井段封竄效果優(yōu)于泄漏量較高的井段,可以承受30 kPa/m 的壓力梯度,這種聚合物可以在低pH值(中性或酸性)下膨脹60倍于自身體積[52]。

    復(fù)合水凝膠則是另一方面的研究重點(diǎn)。Li(2019)等合成了在酸性高溫條件下的聚丙烯酰胺-烏托洛品-間苯二酚凝膠體系,通過(guò)CMG-STAR 油藏模擬軟件驗(yàn)證了該凝膠封竄CO2泄露的可行性。在反應(yīng)體系中,烏托洛品作為交聯(lián)劑的攜帶者,在酸性(CO2存在下)、地層溫度條件下水解生成甲醛,甲醛分別和PAM、間苯二酚縮聚生成線型高分子化合物,再進(jìn)一步縮聚成體型高聚物,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)封竄[26];該體系具有良好的CO2響應(yīng)性能,在80℃下的凝膠強(qiáng)度為H(目測(cè)代碼法)。并且由于溫度越高體系的黏度相對(duì)越低,保證了凝膠在地層溫度下的注入性[53-54]。Lashari等在該體系中添加二氧化硅顆粒,改性后的聚合物分子比傳統(tǒng)復(fù)合凝膠高分子之間的連接更緊密,結(jié)構(gòu)更規(guī)整,強(qiáng)度由35000 Pa增至38650 Pa。這是因?yàn)槎趸桀w粒表面上有大量的羥基,可防止凝膠脫水。該凝膠的熱穩(wěn)定性較好,置于60℃烘箱中保存90 d后,凝膠的強(qiáng)度仍為G[55]。

    3 結(jié)論與展望

    CCUS 地質(zhì)封存過(guò)程中存在CO2泄露風(fēng)險(xiǎn),井筒的長(zhǎng)期完整性(油井水泥)是制約CCUS技術(shù)能否順利大規(guī)模實(shí)施的關(guān)鍵問(wèn)題之一[57]。而油井水泥的腐蝕主要發(fā)生在CO2的注入階段[5],若在注入CO2前提高油井水泥的完整性,將會(huì)避免或極大減少CO2的泄露。

    因此,封竄劑的選擇是保證井筒長(zhǎng)期完整性的關(guān)鍵所在。pH 響應(yīng)型水凝膠作為一種新興的功能型智能材料,在pH 等刺激下吸水膨脹,具有無(wú)固相、黏度低、良好的注入性、優(yōu)良的封竄性能、長(zhǎng)期耐用性、成本低、制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),可以大幅度降低介質(zhì)滲透率,實(shí)現(xiàn)較好的封竄效果,在提高油井水泥完整性方面具有廣闊的開(kāi)發(fā)潛力和應(yīng)用前景。該體系目前已被廣泛用于提高原油采收率方面,而作為一種智能封竄劑在提高油井水泥完整性等方面應(yīng)用較少。

    現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用聚合物凝膠封竄油井水泥需注意以下幾點(diǎn):(1)聚合物凝膠封竄性能若不能維持較長(zhǎng)的時(shí)間,可采用定期注入,保證完整性;比如可用于提高井筒完整性的3%的Carbopol 類凝膠在地層條件下至少可以保持封竄性能一年[47];(2)聚合物凝膠可能會(huì)提前膨脹,導(dǎo)致顆粒難以進(jìn)入,或顆粒膨脹性較小,可以通過(guò)控制凝膠的膨脹時(shí)間來(lái)解決[58];(3)水泥的孔隙液存在大量的多價(jià)金屬離子,因而水凝膠的溶脹性能可能會(huì)受離子種類及其濃度的影響,因此可以通過(guò)選擇聚合物主干上的親水基是耐鹽性基團(tuán)的水凝膠,或者提前注入螯合劑對(duì)油井水泥進(jìn)行預(yù)處理,再注入聚合物凝膠,提高其封竄性能。

    未來(lái)封竄劑的使用還需要注重不同類型封竄劑的綜合協(xié)同應(yīng)用,例如分階段耦合使用多種封竄劑:先注入微水泥承受壓差,再注入聚合物凝膠形成化學(xué)屏障[57],或者合理調(diào)整封竄劑各組分的比例、摻入添加劑等,有效規(guī)避泄露風(fēng)險(xiǎn)。

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