控温自修复微胶囊的制备及在水合物地层固井水泥浆中的应用

来源期刊：材料导报2021年第2期

论文作者：杨国坤 蒋国盛 刘天乐 覃鑫 余尹飞

文章页码：2032 - 2038

关键词：深水固井;水合物地层;水泥浆水化热;控温微胶囊;水泥石自修复;

摘    要：当深海固井遇到天然气水合物地层时,由于水泥浆水化放热剧烈,水合物的相平衡条件发生改变,诱发水合物分解,易导致固井质量下降甚至失效。为了避免此类问题的出现,可向水泥浆中添加具有控温和水泥石开裂自修复作用的相变微胶囊,既可有效降低固井水泥浆的水化温升,又可提高水泥石的自愈性,进而增强水泥石的防渗性和力学强度。基于此,以Na₂HPO₄·12H₂O为控温芯材、硬脂酸为壁材、E-51环氧树脂为水泥石自修复材料和芯壁材粘接剂,利用油相相分离法制备了一种深水固井水泥浆控温自愈合用微胶囊。研究结果表明:当微胶囊芯壁比为1∶1.5时,芯壁间为牢固的化学-物理连接,微胶囊的包封率可达87.5%,相变潜热可达155.8 J/g,控温范围可达30～95℃。随着微胶囊含量的增加,固井水泥浆的流动性有小幅度提高,抗压强度最高可提升47.1%,抗折强度最高可提升52.2%,渗透率最多可降低61.1%。水泥浆放热峰值温度最多可降低1.8℃,峰值温度出现的时间最多可滞后520 min。