压差激活密封剂的微缺陷自适应修复行为及机理

• 作者: 许林 刘书杰 许明标 冯桓榰 邢希金 邓佳佳
• 来源期刊: 石油学报
• 关键词: 压差激活密封剂 微缺陷 自适应修复 复合液滴 射流变形 力学-化学耦合模型 数值模拟
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 石油工程|PETROLEUM ENGINEERING
• 页码范围: 686-694
• 页数: 9页
• 分类号: TE358
• 语种: 中文
• DOI: 10.7623/syxb202105012

摘要

压差激活密封剂是一种适用于油气井管柱微泄漏快速、安全修复的新技术,目前关于该体系的应用及理论研究报道较少.采用室内实验、结构表征、理论分析及数值模拟相结合的方法,开展了压差激活密封剂制备、微形貌检测、密封性能评价、压差激活机理分析、自适应密封动力学模拟等方面的应用基础研究.研究结果显示:制备的压差激活密封剂是一种多分散相体系,分散相为水化胶粒,具有微米级层状体型结构,是确保压差激活密封性能的关键组分;在5～15MPa压差范围内,密封剂能够在150 s内穿透丝扣滑脱及漏缝孔隙形成韧性固体屏障,有效封堵不同类型微缺陷;基于水化胶粒的分子形态与稳定性间关系,提出了压差激活密封流体的液-固转化构效假设,建立了漏点压差的自适应密封力学-化学耦合模型;分析了复合液滴在环境液体压差下的受力状态,采用LES-VOF方法模拟了复合液滴在环境液体射流场的变形与破碎动力学行为,研究了水化胶粒的去水化动态演化过程,表层水化膜的射流变形显著大于胶核,可发生振荡破裂使胶核活化聚结,进而充填固化封堵微缺陷.模拟结果与理论分析基本一致,为进一步研究压差激活密封剂提供了理论支持.