脲醛树脂性能 水泥球结合泡沫泥浆堵漏技术分析与应用
由于裂隙地层严重漏失，及现场施工水源紧缺的情况下，采用尿醛树脂水泥球结合微泡沫泥浆堵漏技术成功地预防并减少了漏失情况。提高了施工效率，节约了成本。证明了微泡沫泥浆在岩溶裂隙发育地层的适用性。同时通过施工总结出一套完整的施工泥浆配比计算方案，为进一步施工提供了良好的借鉴。
针对异常破碎、大裂缝地层以及可能出现的溶洞性地层，采用常规的水泥浆堵漏技术很难有效的进行钻孔堵漏，本文主要介绍
脲醛树脂水泥球护壁堵漏后，再采用可循环的微泡沫钻井液进行循环减少漏失的工艺方法。
1
脲醛树脂水泥球堵漏技术介绍
脲醛树脂是尿素和
甲醛聚合反应后的产物。工业制备
脲醛树脂的过程比较复杂，成品为固体不溶物。钻探工程中所应用的
脲醛树脂可通过现场简单混合反应获得。
脲醛树脂水泥浆主要是将
脲醛树脂、水泥及水按照一定的比例混合而成。其化学反应机理为：
nH2N-CO-NH2+ nHCHO→H-[NH-CO-NH-CH2]-OH+(n-1) H2O
尿素+
甲醛溶液→
脲醛树脂
脲醛树脂是一种水溶性树脂，一般按照生产工艺不同，可以制作成胶体状和粉末状，一般现场为了便于溶解，使用方便，大多采用胶体状。
脲醛树脂水泥浆在酸性条件下能够迅速的凝固成具有一定机械强度的有机无机混合体，由于其具有较强的抗剪切稀释性能，在地下水活跃或者大的溶洞及裂隙漏失区域显示出巨大的优越性，只要找准漏失层，其一次性堵漏成功率非常高。另外，由于化学工艺的成熟，其成本较低，来源广泛。
1.1
脲醛树脂的配置
通过反复试验比较得到，尿素与
甲醛溶液（38%～40%）以3：4的比例进行混合反应效果最佳。如果冬季气温较低，制备过程中反应比较慢具体表现在尿素溶解反应较慢，因此可通过热浴方法加快二者的反应。实验表明在40～50度热水中热浴即可达到很好的效果，且拿出后尿素无析出。热浴温度不要太高，以免反应失控。
1.2
脲醛树脂水泥球制作
脲醛树脂水泥球具有良好的胶结性能，对于异常破碎等情况具有显著的效用。其主要为水泥复配一定的
脲醛树脂胶液，并加入一定量的促凝剂，缩短候凝期。对
脲醛树脂水泥球进行实验，制备三个水泥球样进行对比试验，具体配方如表1所示。
表1 水泥球配方
材料编号
样品1
样品2
样品3
水泥/g
100
100
100
脲醛树脂溶液/mL
28
15
--
水/g
--
15
30
水泥球主要用途是井下堵漏，投掷后要求性能无太大变化。为模拟投掷时的水下下落环境，实验采用水中不断摇晃的方法模拟下落环境，最后观察变化。将水泥球样品放入清水中，摇晃4～5min后观察变化结果如图2所示。
实验结果发现样3没加任何
脲醛树脂，摇晃后严重变形，水泥球成饼，并出现很多裂缝，表面侵蚀严重。样2加入了部分
脲醛树脂，变形较样3小许多但总体还是有点过大，有点扁化，边缘出现少许裂缝。样1只加入了
脲醛树脂溶液，摇晃后基本无变化，水泥球基本无变形，无裂缝，表面光滑平整。
实验探索得出
脲醛树脂水泥球配方：
32.5级水泥：
脲醛树脂浆液：水 = 5：1：1
主要性能：凝固时间：6-8h 强度：3-8MPa
2 可循环微泡沫钻井液技术
为了减少钻井液对地层的压力，同时封堵一些微小裂隙，配制可循环的微泡沫钻井液进行循环，可以更有效的减小漏失。泡沫钻井液主要是通过泡沫的聚集，颗粒相互桥塞形成较大的毛细管阻力从而封堵微小的漏失通道，其原理图如图3所示。
通过实验复配得出，泡沫钻井液的配方为：0.1-0.3%ADF-3（现场起泡剂）+0.2%HV-CMC+1%膨润土（钠膨润土）+5%碳酸钠（土重）+0.2%XC（黄原胶），主要性能：半衰期可达240min，密度0.8-0.85g/cm3；表观粘度：30mpas，塑性粘度：30mpas
采用质量较优的黄原胶以及高粘羧甲基纤维素钠盐可以大大提高泡沫钻井液的半衰期。为了进一步减少成本，使泡沫钻井液可以循环使用，需要后期的消泡剂的优选。
3 综合堵漏施工工艺
3.1
脲醛树脂水泥球堵漏施工工艺
现场直接按照上述比例制作水泥球，下入一个堵头（可以是蛇皮袋或者软木塞等，主要起到一定的封堵作用），将水泥球投放进去，使用钻具将水泥球挤入井壁，6-8h后就可以凝固，形成稳定封堵段，从而正常钻进，如图5所示。
3.2 可循环微泡沫泥浆堵漏工艺
按比例先后加入水、膨润土、碳酸钠搅拌20min后，缓慢加入纤维素，继续搅拌约20min，再加入黄原胶，搅拌约20min后加入起泡剂，进行搅拌，配制好后泵送循环。当有部分泡沫钻井液上返后，加入0.3%的消泡剂，充分搅拌，然后进入废浆池中沉淀，6-10h后抽取上部浆液加入0.2%ADF-3起泡剂，搅拌20min后可以继续循环使用。
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