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目 前，自膨脹封隔器是 完井封隔器的熱門研 究方向，其關鍵部位 是自雙功能膨脹彈性 體制成的膠筒。所以，自雙功能膨 脹彈性體的性能對封隔器的效果起 決定性作用。國外公司已開發(fā)出適 應多種井況的自膨脹封隔器，但其 應用效果仍需進一步驗證，且價格 昂貴，在國內的推廣受到影響。
 
制造國產膨脹彈性體
 
在 250mL 的 3 口燒瓶中加入一 定量的環(huán)己烷、分散劑 Span80、交 聯(lián)劑 N-Nc- 亞甲基雙 （丙烯酰胺） 、 引發(fā)劑（K2S2O8）和單體 AA（部 分 中 和 ）、AMPS、DMDAAC， 70℃下反應 3h，然后冷卻、抽濾、 洗滌、干燥，最終得到白色粉末狀 的高吸水樹脂（SAP）；按一定比 例向一定量干燥的 SAP 粉末中加入 改性單體丙烯酸（AA）和丙烯酸丁 酯（BA），攪拌均勻并充分溶脹后， 再加入引發(fā)劑、交聯(lián)劑和一定量分 散劑，攪拌均勻后滴加單體溶液和 剩余的亞硫酸氫鈉溶液；進行反應， 停止反應后加入甲醇直至不再產生 白色沉淀；取出沉淀物并在 60℃下 烘干至恒重，得到白色半透明晶體 的高吸水樹脂，粉碎后密封保存； 在開煉機上塑煉 HNBR，依次加入 改性高吸水（油）樹脂、硬脂酸、 氧化鋅、硫磺、炭黑和促進劑，混 煉均勻后薄通數(shù)次后下片，停放 8h 后在平板硫化機上硫化成型。硫化 溫度 150℃，成型壓力 10MPa，硫 化時間 10min。 膨脹彈性體主要性能
 
膨脹性能強。 將雙功能吸水 （油） 彈性體試樣 （20mm×10mm×2mm） 浸入盛有地層水（油）鹽溶液（礦 化度 50,000mg/L）的高壓釜中，在一定溫度下每隔一定時間取 出，迅速吸去試樣表面的水分 并稱重，直到吸水達到飽和。 雙功能膨脹彈性體在地層水 （油）中的膨脹效果見圖 1。
 
可以看出，雙功能膨脹彈性體 試件外徑增加 10CM。 受不同鹽溶液濃度的影 響，吸液性能有所變化。不同 濃度的模擬地層鹽溶液對雙功 能彈性體吸液膨脹性能有所影響。隨著模擬地層水（油）溶 液濃度的增加，雙功能彈性體 吸液膨脹速率下降。在不同種 類的鹽溶液中，陽離子價態(tài)較 高的溶液，雙功能彈性體吸液 膨脹率較低。 環(huán) 境 溫 度 性 能 影 響。 環(huán) 境溫度對雙功能彈性體吸液 膨脹率的影響見圖 2。
 
可以看 出，溫度升高，雙功能彈性體 達到膨脹平衡所需要的時間減 少，吸水速率提高；溫度低于 120℃時，雙功能彈性體的平 衡吸水膨脹率隨溫度的升高而 增加。當溫度超過 120℃時， 雙功能彈性體的平衡吸水膨脹 率隨溫度的升高有所降低，當 溫度升到 175℃時，雙功能彈 性體達到失水平衡。 吸 油 性 能。 雙 功 能 彈 性 體吸油膨脹性能見圖 3。
 
可以 看出，在膨脹 5 天以后，彈性 體的體積變化不大，說明油分 子的進入使彈性體更加柔順， 在油分子進入彈性體交聯(lián)網絡 時，交聯(lián)網絡活動空間加大， 從而改善彈性體的膨脹能力。 由于彈性體相對交聯(lián)密度小， 網孔增大，油分子進入交聯(lián)網 絡相對容易， 因而吸油率提高。實地封隔有效 自膨脹封隔器研制成功后 已在勝利油田河口、純梁、東 辛、現(xiàn)河等進行了多口井的現(xiàn)場 應用，效果良好。
 
雙功能自膨 脹封隔器在東辛采油廠某井進行 水平井老井管內控水試驗。該井 投產初期日產液 16.6m 3 ，日產 油 12.6m 3 ，含水 0.5%，后來由 于含水高而停產。為實施控水和 提高產量，決定分段進行控制。 下入自膨脹封隔器進行堵水，發(fā) 現(xiàn)油井含水率由原來的 95% 降 低到 70%，最大采油量達到 6t/ d，試驗取得成功，實現(xiàn)有效封 隔。勝利油田單家寺某水平井的 完井系統(tǒng)布置，見圖 4，上層為 7 英寸技術套管，下層水平段采 用 5 英寸篩管完井，水平段的中 部采用雙功能自膨脹封隔器進行 封隔。 對遇水國產自膨脹封隔器 彈性體材料進行了分析總結，在 120℃時，雙功能彈性體的平衡 吸液膨脹率最大，在 175℃達到 失水平衡，雙功能彈性體吸油體 積膨脹性能達到 300%。
 
該封隔 器可代替管外封隔器用于水平裸 眼井的完井，簡化完井工藝，降 低完井風險，減少作業(yè)費用， 已成功進行了水平井老井和分 支井管內控水試驗，具有推廣 價值。自膨脹封隔器在當前油 田的水平井分段采油、固井輔 助密封和完井中也可廣泛應用。 未來，該技術在勝利油田的應 用將大幅度降低完井的費用， 減小完井的事故，提高油井的產 量，同時對國產完井技術發(fā)展具 有推動作用。