【摘 要】
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液体胶塞是一种适用于低压油气井的挖潜改造、填砂暂堵压裂、水平井分段暂堵压裂等作业的暂堵剂。针对常规传统液体胶塞成胶时间不易控制、胶塞强度和韧性缺乏、破胶液不易返
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液体胶塞是一种适用于低压油气井的挖潜改造、填砂暂堵压裂、水平井分段暂堵压裂等作业的暂堵剂。针对常规传统液体胶塞成胶时间不易控制、胶塞强度和韧性缺乏、破胶液不易返排等不足,基于磁流变液(MRF)的液体胶塞暂堵剂从原理上可以弥补这些缺点,具有潜在的应用价值。磁流变液是一种由基载液、软磁性颗粒、添加剂组成的两相多组分悬浮液,磁场作用下能在毫秒量级内实现液态-固态的可逆相变,具有独特的流变特性。因此,本文在磁流变液组分配比研究基础上,对其沉降特性、耐温性和磁流变特性进行了研究,同时考察了基于磁流变液的液体胶塞的暂堵效果,为现场应用可行性提供理论基础。采用化学共沉淀法制备了纳米Fe3O4颗粒,通过X-射线衍射(XRD)以及扫描电镜(SEM)分析可知所制备Fe3O4颗粒粒径均一,大约30nm,而且成分纯度高。从化学稳定性、沉降稳定性、饱和磁化强度等测试结果表明,纳米Fe3O4颗粒比羰基铁粉性能更好、更适用于磁流变液的制备。应用正交设计实验方法制备出了沉降稳定性良好的磁流变液,其具体配方(质量分数):磁性颗粒纳米Fe3O4颗粒为65%、表面改性剂RX为8%、触变剂纳米SiO2为3%、分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为3%。在此基础上,测试了MRF的耐温性能,结果显示,2595℃范围内MRF的表观粘度随温度的升高而下降,沉降率随温度的升高而变大,且粘度和沉降的变化是可逆的。MRF的流变特性测试表明,无外加磁场时MRF是一种具有剪切稀释性的Bingham流体;在磁场作用下,MRF的表观粘度随磁场的增强而明显增大,可高达75.265KPa·s;剪切应力与剪切速率的关系满足Bingham模型,可用该模型拟合计算剪切屈服强度,当磁场强度为0.73T时其值高达74.453KPa。MRF暂堵实验表明,随磁场的增强封堵效果明显变好,在0.6T时,抗压强度达15.81MPa,封堵率高于97%,渗透率损害率低于5%。该暂堵剂可通过外加磁场实现实时调控,不需破胶,相对于传统暂堵剂具有明显的优点。
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