一种模拟人体创伤血流修复的负压激活密封剂的研制

一种模拟人体创伤血流修复的负压激活密封剂的研制

原油和天然气生产系统中的油、气、砂、水、盐、酸、碱和表面活性剂存在，导致石油气井管道、管道、管道安装、安全生产系统等管道损坏。1u3000实验部分1.1年—u3000实验材料及设备胶乳,北新胶乳有限公司;氯化钠、磷酸氢二钠、醋酸钠等盐类激活剂、AOS、OP-40,天津市江天化工技术有限公司;1831、AES、K12、天津宏美化工有限公司;Gemini1231、Gemini1631,河南省道纯化工技术有限公司。U-LH100L-3电子显微镜,日本东京奥林巴斯株式会社;堵漏模拟装置,自制;气密性实验设备,大庆油田装备制造公司。1.2模拟堵漏实验和模拟实验1)压差激活密封剂配制。优选出胶乳、激活剂、终止剂和悬浮剂后,取一定量胶乳,在搅拌过程中加入激活剂,反应一段时间后加入终止剂和稳定剂,即形成微米级的小颗粒乳液,即压差激活密封剂。2)密封剂堵漏实验。在布氏漏斗中放置孔径为0.18mm的筛网,将配制好的压差激活密封剂,倒入布氏漏斗中,用真空泵模拟有压差时的密封。3)模拟堵漏实验。模拟实验装置如图1所示。用压差激活密封剂对套管进行修复,进行水及气密实验来验证压差激活密封剂的密封效果。2u3000的结果与讨论2.1胶乳的选择及其复配橡胶是最常见的密封材料,考虑用橡胶密封泄漏点。胶乳易于注入井下,加入助剂后形成具有凝聚性能的胶粒,故选用胶乳为压差激活密封剂的主剂,经复配形成稳定乳液,通过注入该乳液,在打压的状态下密封修复油气井的管件。选出以下6种胶乳,其性能见表1。由表1可以看出,丁腈胶乳可以作为压差激活密封剂的主剂。2.2电解质种类及加量的筛选加入合适的电解质溶液可以使胶乳失稳破乳,而电解质阳离子价位和电离度会对破乳效果产生较大影响,因此需要对电解质的种类及加量进行优选,实验结果见表2。由表2可知,CH2.3双链季铵盐表面活性剂的终止剂作用向体系加入激活剂后,颗粒持续长大,一段时间后胶乳便全部形成橡胶块。要保持均匀的颗粒粒径,需向体系中加入表面活性剂。表面活性剂能定向吸附在胶粒表面,保护已经产生的胶粒不继续发生激活反应,终止激活剂的作用,故称为终止剂。不同终止剂的终止效果如表3所示。从表3可以看出,加入双链季铵盐表面活性剂Gemini后,可以立即停止激活反应,并可以长时间保持粒径大小不变。故选择Gemini作为终止剂。2.4膨润土/cmc添加量对稳定性的影响胶粒密度较水轻,长时间放置会产生分层,不利于体系的储存,因此需要优选稳定剂,使体系均匀、不分层。要使体系稳定不分层,有2个途径:1提高水相的黏度,降低颗粒沉降的速度,羟丙基瓜胶和CMC都可以达到这一目的;2添加可以吸附在胶粒上的物质,增大胶粒的密度,可以使用膨润土、超细碳酸钙等。对不同加量膨润土、CMC及羟丙基瓜胶对体系稳定时间的影响进行研究,结果见图2。从图2可知,钠膨润土的添加浓度为1%时稳定时间最长,且分层后胶粒虽会下沉但分散疏松,不会黏接在一起。稍加搅拌后即可再次均匀分布,故钠膨润土是压差激活密封体系的分散剂。2.5激活时间对胶粒粒径的影响压差激活密封剂中的胶粒和泄漏点存在一定的匹配关系,用与泄漏点尺寸相近的胶粒可以达到最佳的密封效果。研究发现,激活时间可以控制粒径的大小。不同激活时间所产生的胶粒分布,如图3所示。从图3可以看出,胶粒粒径分布呈较宽的范围,这样胶粒在泄漏点凝聚时,大胶粒初步密封泄漏点,小胶粒可以达到弥补大颗粒间隙的作用,有利于密封修复。而且随着激活反应时间的增长,粒径大的颗粒所占比例逐渐增多,可以实现粒径的可控,以达到匹配不同的泄漏点的目的。2.6密封前后的状态在最佳条件下制备密封剂,将粒径为0.18mm的筛网加到布氏漏斗中模拟渗漏情况,用真空泵形成布氏漏斗里外压差作用,密封剂密封前后的状态见图4。由图4可知,密封剂在密封前为流动的液体,密封后形成紧贴筛网的具有弹性的固体密封剂,说明该压差激活密封剂可以在有压差的情况下聚集形成密封剂,有效密封漏点。而且真空泵可以稳定在-0.1MPa的最大负压下,说明在该压力下已完全密封筛网。2.7泄漏产生的压力降对套管进行试漏,在压力为零的状态下,漏失量为600mL/min,试漏结束。将压差激活密封剂灌入套管腔内,进行打压堵漏,通过泵上的压力表记录压力的变化。模拟堵漏过程见图5,压力变化曲线见图6。图6中上升部分为人工打压,下降部分为停止打压后,由于泄漏而产生的压力降。从图5及图6可知,刚开始打压泄漏点漏速很快,对应的压力降很大;10min后漏速显著减小,开始滴漏,压力降也显著减小,已形成初步密封;60min后压力保持稳定,不再下降,泄漏点也再无滴漏。将多余密封剂排出后,气密封检测结果见图7,A段为打压阶段,B段为稳压阶段,C段为泄压阶段。根据图7可以看出,在稳压的15min中内压力共降了1.5MPa,小于API气密封检测标准中的15min内压降小于等于1.9MPa。且根据现场录像可以看到,密封后套管在气密封检测过程中15min内无气泡冒出,说明压差激活密封剂具有良好的气密封性能。3激活时间对粒度分布的影响1.优选出压差激活密封剂配方的主剂为丁腈胶乳,激活剂为CH2.压差激活密封剂的粒度主要受激活时间的影响