阅读说明：本技术 一种水平井堵剂的制备方法 (Preparation method of horizontal well plugging agent ) 是由 赖南君 陈庆源 乔东宇 唐雷 郑学成 韩利娟 袁琳 郝丹 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明属于水平井开发技术领域,尤其涉及一种水平井堵剂的制备方法,该制备方法首先将蒙脱石进行改性扩大层间距,然后将脲醛树脂分布于改性蒙脱石的层与层之间,最后加入复合剂固化得到水平井堵剂；本发明水平井堵剂的结构致密,强度高,孔隙少,使得堵剂的渗透性差,具有更优良的封堵效果,同时堵剂具有良好的耐水性及耐油性,将其井筒封堵,能有较长的有效期。(The invention belongs to the technical field of horizontal well development, and particularly relates to a preparation method of a horizontal well plugging agent, which comprises the steps of modifying montmorillonite to enlarge interlayer spacing, distributing urea-formaldehyde resin among layers of the modified montmorillonite, and finally adding a complexing agent to solidify to obtain the horizontal well plugging agent; the horizontal well plugging agent has the advantages of compact structure, high strength and few pores, so that the plugging agent has poor permeability and a better plugging effect, and meanwhile, the plugging agent has good water resistance and oil resistance, and can plug a well bore and have a longer validity period.)

一种水平井堵剂的制备方法

技术领域

本发明属于水平井开发技术领域，尤其涉及一种水平井堵剂的制备方法。

背景技术

水平井开发技术作为复杂油藏开发中一项重要技术，如今被广泛应用于国内外各大油田，生产实践表明，水平井在老区挖潜、动用边部储量、开发薄层、底水油藏与直井比具有明显优越性，为区块的高效开发提供了强有力的技术支持。虽然水平井开发有许多优点，但其本身也有许多不足之处。其最大的缺点是，井筒与油藏平行的水平井，在生产时井内很容易出水，导致石油产量锐减，产出液中的水含量急剧增加，甚至“泛滥”整个油层段。与更容易的传统的直井相比，水平井更易产水。由于缺乏行之有效的堵水技术，导致众多水平井在出现恶性产水问题后被迫带病生产、间歇生产或关停，这已成为一个困扰水平井正常生产和可持续开发的迫切问题。

因此，如何解决水平井出水，即堵水问题就成了水平井生产过程中的关键。水平井的堵水问题要比垂直井复杂，这是水平井完井方式、井身结构、找水方法等决定的。比如水平井经常以割缝衬管技术完井，这使得一般的机械封隔技术并不能解决水平井出水问题；另外，水平井出水后充满整个水平井段并且流体水平情况下流速低，常规的测井方法找水困难。如果出水后不及时堵水，油井含水量猛增，严重影响油田的效益，因此，开展水平井堵水研究十分必要。

目前，用于水平井堵水的堵水剂主要有：水泥类、颗粒类、凝胶类、聚合物冻胶类等等。

水泥类堵剂的优点是价格便宜；封堵后抗压强度高，能长时间承受近井地带作业所产生的负压差；抗温性能、耐酸碱耐盐性能优良。缺点是颗粒较大，悬浮能力差，进入井筒后会停留在表面，难以进入地层深部。主要品种类型有水基水泥、油基水泥、活化水泥以及微粒水泥。水基水泥无选择性，进入井下后由于没有油水选择性，容易连同油层一起堵住，施工风险大。水基水泥颗粒较大，只能封堵孔道较大或渗透性大的地层，中低渗透性的地层较难进入。即使能挤入水层堵水，成功率也不高，有效期短。油基水泥对水油有一定的选择性，但是选择性差，一旦混入少量的水后其流动性就被明显改变，堵住了水的同时也把油堵住了，对油层的伤害可能是永久性的。微粒水泥和超细水泥颗粒粒径小，其水泥浆比普通水泥浆的流动性和对储层的穿透性要好，更容易进入中低渗透性地层。但是超细水泥颗粒细小，比表面积大，因此水化速度较快，初凝时间比普通水泥短，安全性能差。

颗粒类堵剂一般分为三种：水膨体颗粒、土类和其他类颗粒。水膨体颗粒是适度交联的预聚物颗粒，遇水后膨胀但不溶解。几乎大部分水溶性聚合物进行适度交联后都可以作为水膨体颗粒，如轻度交联的聚乙烯醇颗粒或者聚丙烯酰胺颗粒。土类包括粘土、蒙脱石、安丘钠土、夏子街钠土、黄河土、铬冻胶-夏子街钠土等。其他颗粒类又有石英粉、氧化钙、碳酸钙、硅酸钙、果壳颗粒或者塑料颗粒等等。颗粒类堵剂的优点在于封堵渗透性高的地层效果良好。使用时要注意颗粒粒径与地层喉道半径相配伍，一般认为，颗粒粒径是喉道半径的1/3-1/9时堵水有最好的效果。但是缺点是选择性较差、强度低、易反排。

凝胶类堵剂主要有聚合物凝胶、复合凝胶、硅酸凝胶和泡沫凝胶。硅酸凝胶是由水玻璃用活化剂活化，经一段时间后生成。活化剂可以是无机酸、盐、有机酸以及其他有机化合物(甲醛、苯酚等)。最常用的是硫酸铵或盐酸。在水玻璃中加入活化剂，配成碱性的硅酸凝胶；而在活化剂中加入水玻璃，则配成酸性的硅酸凝胶。硅酸凝胶的主要缺点是成胶时间较短，一般不超过24h。地层温度越高成胶时间也越短。延长成胶时间的方法可以使用潜在酸活化或者在50-80℃的地层使用如乳糖、木糖等热敏活化剂活化，也可以把活化的硅酸用醇酯化等。凝胶类堵剂优点是封堵后强度高、有效期长。缺点是使用温度有限制即有最高和最低的温度限制；另外，对找水的精准度也要求较高，如果堵水层位选择不好，注入的凝胶可能就会使油和水的流动完全堵塞。凝胶堵剂的成本也较高，并且没有选择性。

水溶性聚合物堵剂包括合成聚合物冻胶、天然改性聚合物冻胶、生物聚合物冻胶和木质素类冻胶堵剂。这类堵剂的特点是水溶性好，在水中可以增粘，线性大分子链上具有极性基团，可以与一些多价金属离子或交联剂反应、交联，形成体型结构冻胶，这时水溶液粘度就大幅度增加，流动性降低，水溶性变差，具有较好的粘弹性。聚合物冻胶堵剂堵水机理是：堵剂在地层多孔介质中形成物理堵塞，具有吸附作用、改变水油流度比等作用。使用浓度一般是0.3-5％，处理成本低、工艺简单、容易控制、效果明显。HPAM/Cr³⁺是该类最常用的堵剂，交联剂是Cr⁶⁺经由氧化还原反应得到新的无机三价铬离子，如果地层温度较高，可以添加热稳定剂或其他试剂，形成中温到高温铬冻胶产品以及混合型冻胶产品。无机铬与有机酸盐反应得到有机铬(醋酸铬、丙酸铬等)作为交联剂，形成的HPAM/Cr³⁺具有延迟交联作用，耐温性达130℃。该类堵剂的优点是水溶性、对水具有选择性，优选进入高含水层；来源广、成本低。缺点是有效期短，抗温抗盐能力差，不适合在高温高盐地层使用。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种水平井堵剂的制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种水平井堵剂的制备方法，包括以下步骤:

A、将蒙脱石200g置于800mL盐酸中，搅拌造浆，抽滤蒸馏盐酸后，用蒸馏水反复清洗至pH为7.0，将处理后的蒙脱石干燥，备用；

B、取步骤A中干燥后的蒙脱石20g分散于去离子水中，陈化，升温至65℃，加入十六烷基三甲基溴化铵6.56g混匀，降温至25℃，减压抽滤，纯水洗涤，直至在滤液中加入硝酸银无沉淀产生，最后干燥、研磨、过筛，得到改性蒙脱石，备用；

C、将甲醛溶液70.83g与聚乙烯醇0.42g混匀，并调节pH值为8.0，升温至45℃，接着加入尿素21g和步骤B中得到的改性蒙脱石1.2g，继续升温至70℃，恒温反应30min，调节溶液pH为5.0，再恒温反应20min，再次调节pH值至5.5，然后加入尿素7.5g，恒温反应15min，调节pH值为6.5，最后再加入尿素1.5g，恒温反应15min，并调节pH值为8.0，并降温至45℃出料，得到甲醛尿素复合改性蒙脱石；

D、取步骤C得到的甲醛尿素复合改性蒙脱石20g，加入悬浮剂24mg、主固化剂0.12g、辅固化剂0.04g、稳定剂0.06g与体积调节剂0.1g混匀，得到混合物，并置于干燥箱内，当混合物完全固化变成白色固体后，出料得到水平井堵剂。

本发明的有益效果是：本发明堵剂的结构致密，强度高，孔隙少，使得堵剂的渗透性差，具有更优良的封堵效果，同时堵剂具有良好的耐水性及耐油性，将其井筒封堵，能有较长的有效期。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

作为本发明进一步优选，在步骤A中，所述盐酸的质量分数为7.5％，所述造浆时间为12h，所述干燥温度为100℃，所述干燥时间为48h。

采用上述进一步方案的有益效果是可充分清洗蒙脱石的杂质，提高后续改性的成功率。

作为本发明进一步优选，在步骤B中，所述去离子水为400mL，所述陈化时间为24h，所述干燥条件为80℃下真空干燥12h，所述过筛目数为325目。

采用上述进一步方案的有益效果是降低蒙脱石的粒径和含水量，提高后续改性的成功率。

作为本发明进一步优选，在步骤C中，所述甲醛溶液质量分数为48％。

采用上述进一步方案的有益效果是在脲醛树脂的合成中，在保证游离甲醛含量降低的同时，又要保证其他性质的质量，为保证有足够的二羟甲基脲生成。

作为本发明进一步优选，在步骤D中，所述悬浮剂浓度为1200mg/L，所述悬浮剂为疏水缔合聚合物。

采用上述进一步方案的有益效果是OMMT(改性蒙脱石)的悬浮时间随着聚合物浓度的增加而逐渐增加；聚合物浓度小于或等于1000mg/L时，对OMMT的悬浮性能较差，4.5h之内，有机蒙脱石完全沉降，而当聚合物浓度大于1400mg/L时，OMMT的悬浮时间明显增加，综合考虑固化时间、聚合物成本及悬浮时间，优选疏水缔合聚合物浓度为1200mg/L。

作为本发明进一步优选，在步骤D中，所述主固化剂为氯化铵。

采用上述进一步方案的有益效果是价格低廉、水溶性好、无毒无味和使用方便等特点，加快树脂固化，将强酸类的固化剂加入到常规单一固化剂中，可以大大缩短固化时间。

作为本发明进一步优选，在步骤D中，所述辅固化剂为六次甲基四铵。

采用上述进一步方案的有益效果是一是为了延长树脂的使用时间，单独使用氯化铵时，其树脂的适用期往往不能满足使用要求，所以常使用多组分固化剂；二是为了加快树脂固化，将强酸类的固化剂加入到常规单一固化剂中，可以大大缩短固化时间。

作为本发明进一步优选，在步骤D中，所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠。

采用上述进一步方案的有益效果是稳定甲醛尿素复合改性蒙脱石(UF-OMMT)插层复合预聚体的粘度，可以延长UF-OMMT预聚体的适用期。

作为本发明进一步优选，在步骤D中，所述体积调节剂为苯酚。

采用上述进一步方案的有益效果是有效避免固化后的树脂体积变小，从而导致封堵效果变差，虽然固化后的树脂具有很高的强度，但其体积会比固化前收缩约8-10％，导致封堵效果变差。通过加入改性剂来避免这种不利影响，改性剂采用的是苯酚，在体系中发生共缩聚反应而对脲醛树脂改性。在脲醛树脂体系中加入适量的苯酚，可以降低溶液中游离甲醛含量，改善脲醛树脂的弹性，解决固化后体积收缩的问题。

作为本发明进一步优选，在步骤D中，所述干燥箱内温度控制在80℃。

采用上述进一步方案的有益效果是不破坏聚合物内部分子结构。

附图说明

图1为本发明水平井堵剂的层间距曲线图；

图2为本发明OMMT扫描电镜图谱；

图3为本发明水平井堵剂扫描电镜图谱；

图4为本发明水平井堵剂的耐温性曲线图；

图5为本发明水平井堵剂的抗剪切性柱状图；

图6为本发明水平井堵剂在盐酸中的溶解性曲线图；

图7为本发明水平井堵剂在氢氧化钠中的溶解性曲线图；

图8为本发明水平井堵剂在煤油中的溶解性曲线图；

图9为本发明水平井堵剂的应变-应力曲线图；

图10为本发明岩心流动物理实验模型；

图11为本发明水平井堵剂的耐冲刷性曲线图。

附图中，各标号所代表的部件如下：

1、平流泵，2、六通阀，3、中间容器，4、压力传感器，5、岩心夹持器，6、量筒，7、手动泵。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

一种水平井堵剂的制备方法，包括以下步骤：

A、取蒙脱石为200g,置于800mL质量分数为7.5％的稀盐酸中,搅拌造浆12h,抽滤蒸馏盐酸后,用蒸馏水反复清洗至pH为7.0,将处理后的蒙脱石放在100℃下干燥两天，备用；

B、取20g步骤A干燥后的蒙脱石,在300转/分钟的搅拌速度下均匀分散于400mL去离子水中,陈化24h，升温至65℃,添加6.56g十六烷基三甲基溴化铵,在300rpm的搅拌速度下高速搅拌1.5h；降温至25℃,减压抽滤,纯水洗涤,直至滤液中加入硝酸银无沉淀为止,80℃下真空干燥12h,研磨,粉碎过筛,筛网目数为325目，制得改性蒙脱石(O-MMT),备用；

C、取质量分数为48％的甲醛溶液70.83g于三口烧瓶中,同时从入料口添加0.42g的聚乙烯醇(PVA),混合均匀,安装好搅拌器并开始搅拌,用氨水调节溶液的pH值到8.0,水浴加热至45℃，从入料口加入第一批尿素21g和1.2g步骤B得到的O-MMT，继续升温到70℃，恒温反应30min。调节溶液pH为5.0，再恒温20min。再次调节pH值到5.5，加入第二批尿素7.5g，再恒温15min，调节pH值6.5，加入最后剩余尿素1.5g，恒温15min，并调节pH为8.0，并降温至45℃出料，得到UF-OMMT插层复合预聚体；

D、称取20g步骤C中得到的UF-OMMT插层复合预聚体于试管中，加入24mg浓度为1200mg/L的疏水缔合聚合物、0.12g氯化铵、0.04g六次甲基四铵、0.06g十二烷基苯磺酸钠以及0.1g苯酚，剧烈摇晃(注意试样不要洒出)，待充分摇匀后，放进事先已设定温度为80℃的电热鼓风干燥箱中，当试样完全固化变为白色固体后，出料，即可得到水平井堵剂。

试验例

将实施例中制备得到的水平井堵剂进行如下测试

1、XRD

将实施例中制备得到的水平井堵剂研磨，粉碎成粉末备用，样品的X射线粉末衍射图，使用荷兰帕纳科公司X射线衍射仪，测试条件：管电压40kv，管电流30mA，Cu靶Kα(λ＝0.154nm)，扫描速度2°/min，2θ角度范围3-10°。实验结果如图1所示，其中UF-OMMT为甲醛尿素复合改性蒙脱石，OMMT为改性蒙脱石，MMT为蒙脱石。

由图1可知，低角度区域UF-OMMT无衍射特征峰，体系中的蒙脱石已剥离，形成剥离型复合材料。UF-OMMT预聚体插层到有机蒙脱石层间，在氯化铵的作用下，UF-OMMT预聚体在层间进一步发生聚合反应生产高分子树脂并逐渐固化，在聚合力的作用下将蒙脱石片层撑开。最终蒙脱石片层以纳米级分布在脲醛树脂基体中，获得剥离型UF-OMMT复合材料。

2、SEM

OMMT与水平井堵剂采用ZEISS EV0 MA15型扫描电子显微镜(卡尔蔡司显微图像有限公司)，加速电压30kv，电子束斑1-10nm，电子束流强度10^-9-10^-12A。将材料制成薄片，放置在金属样品台架上并固定好，将电阻率小的单质金蒸发后覆盖在样品表面，样品镀金后不仅会为入射电子提供通路，消除电荷积累的荷电现象，还可以提高二次电子的发射率，增强测试过程中的信噪比，能够获得细节丰富和分辨率较高的图像。此外，样品经镀膜后，还能提高样品的机械强度，从而增强样品受到电子束的轰击能力，通过扫描电镜观察堵剂材料样品的微观结构。其微观形貌结果如图2与图3所示。

从图2可看出，OMMT表面呈现层状堆积，表面粗糙不平。图3为水平井堵剂的微观形貌，从图中可以明显看出OMMT嵌入到甲醛和尿素缩聚形成的聚合物脲醛树脂基体中，有些更小的颗粒均匀的分散在脲醛树脂中，有些凸起，有些埋附在脲醛树脂基体中。在水平井堵剂形貌图中，可以看到，其呈现出一种致密的形态，结构中无大孔洞及缝隙，水平井堵剂的结构十分致密，强度很高，孔隙少，使得水平井堵剂的渗透性差，具有更优良的封堵效果。

对水平井堵剂进行了XRD及SEM结构表征。蒙脱石片层以纳米级分布在脲醛树脂基体中，获得剥离型UF-OMMT复合材料，水平井堵剂形貌呈现出一种致密的形态，结构中无大孔洞及缝隙。证实了插层复合堵剂材料的成功制备。

3、耐温性

根据上述实施例中制备的水平井堵剂，考察温度范围40-90℃条件下，温度对堵剂体系固化情况的影响，实验结果如图4所示。

由温度对水平井堵剂固化特性的影响可见，温度对水平井堵剂体系的固化时间影响是十分明显的，随着温度的升高，固化体系的固化时间缩短，温度较低时(40-50℃)时，固化时间为6.0h，当温度较高时(80-90℃)，固化时间为2.5-3h。在低温时，固化体的强度并不高，仅为8.0MPa，而随着温度升高，固化体系的强度逐渐增加，这是由于，低温时，脲醛树脂分子链间脱水缩合形成网状结构的反应速率慢，反应程度不完全，使得固化物的强度较低，而在一定的温度范围内，温度的升高，化学反应的速率加快，脲醛树脂分子链间的反应程度高，形成的网状结构更加致密，因而能得到强度更高的热固性树脂材料。

4、耐盐性

根据上述实施例中制备的水平井堵剂，采用不同矿化度的水配制堵剂体系，将其放置在80℃的烘箱中观察堵剂的固化情况，考察矿化度对堵剂体系固化情况的影响，模拟地层水水质入表1，实验结果如表2所示。

表1长庆油田目标区块油田地层水水质

表2水平井堵剂的耐盐性

由表2可知，随着不同种类盐浓度的增加，可以看到，水平井堵剂的固化时间几乎不变，而即使在模拟地层水的矿化度条件下，水平井堵剂的固化时间依然没有太大变化。随着盐浓度的增加，固化强度略微减小，但树脂仍然可以固化，堵剂强度在11.3-11.5MPa之间浮动，由此可见，矿化度对UF-OMMT树脂固化时间及固化后水平井堵剂强度并没有明显的影响，其影响可以忽略。

5、抗剪切性

调驱剂的配制、泵送以及流经阀门、管线、射孔眼处等，都会引发大分子的剪切降解，剪切稳定性是影响堵剂性能好坏的重要因素，下面主要考察水平井堵剂的抗机械剪切性能。

根据上述实施例制备的水平井堵剂，用吴茵搅拌器以3200转/分钟的转速分别剪切不同时间。剪切后取样，将样品放入80℃恒温箱中，考察固化时间和固化物强度。结果如图5所示。

由图5可知，随着剪切时间增加，固化时间略有增长，在一定的剪切时间内，剪切作用对预聚体体系固化时间影响不大，但是剪切时间过长，会破坏脲醛树脂高分子链影响体系固化，固化体强度略有减小，抗压强度仍能达到11MPa都能满足现场的应用。

6、溶解性

根据上述实施例制备的水平井堵剂，待其固化以后，将固化后的水平井堵剂，分别加入到不同浓度的模拟盐水、盐酸(HCl)、氢氧化钠(NaOH)以及煤油中，使固化物浸没在溶液中，然后密封放置于恒温80℃的烘箱中72h，考查水平井堵剂的溶解情况，实验结果如图6-图8所示。

由图6-图8分析可得，固化物在酸中溶解率较高，5-15％的HC l对固化体的溶解率在95-97％之间，而15％的HCl对固化体的溶解率可高达96.66％。固化体在碱溶液中的溶解率在10％的NaOH的溶液中高达99.52％，几乎可将固化体完全溶解，而随着NaOH浓度的进一步增加，固化体在其中的溶解率反而降低。固化体在模拟地层水中的溶解率最低仅为0.27％，最高也只为4.92％，在煤油中几乎不溶解，溶解率仅为0.07％。由此表明，堵剂具有良好的耐水性及耐油性，用于井筒封堵，能有较长的有效期。

7、力学性能

根据上述实施例制备的水平井堵剂，放入80℃恒温箱固化，固化后的水平井堵剂的力学性能实验采用CWT6104型微机控制电子万能试验机(美特斯工业系统(中国)有限公司)测定，压缩速率为1mm/mi n，试样尺寸为长12.2±2mm，宽12.8±2mm，高38±2mm。实验结果如图9及表3所示。

表3水平井堵剂的力学性能

长度(mm)	12.22	宽度(mm)	12.86
				面积(mm<sup>2</sup>)	157.15	试样标距(mm)	38.94
指定应变(％)	/	破坏荷载(kN)	1.8
				压缩强度(MPa)	11.45	屈服荷载(kN)	1.8
屈服强度(MPa)	11.45	破坏荷载(kN)	0.9
				破坏强度(MPa)	5.73	破坏变形(mm)	8.492
破坏压缩率(％)	21.8	Ec(MPa)	25.000

由图9及表3分析可知，水平井堵剂的压缩强度为11.45MPa，破坏压缩率为21.8％，弹性模量为25MPa，满足封堵需求。

8、封堵能力

动态岩心物理模拟实验一般是新研发堵剂材料在现场推广应用前非常重要的实验室模拟，也是认识和改造油田开发中所出现问题的一种重要方法和手段。本章建立了岩心流动物理实验模型(图10)，开展了插层复合堵剂的物理模拟实验，研究了水平井堵剂的相关性能，对水平井堵剂的突破压力、突破压力梯度及耐冲刷性作以评价。

8.1、实验仪器设备

表4岩心流动物理实验仪器

仪器	厂家
		岩心夹持器	海安石油科研仪器有限公司
中间容器	海安石油科研仪器有限公司
		六通阀	海安石油科研仪器有限公司
恒速恒压泵	海安石油科研仪器有限公司
		压力表	上海江云仪表厂
游标卡尺	成都成量工具集团有限公司

动态岩心物理模拟实验的具体测试过程以及操作过程，以及测定水平井堵剂的突破压力及突破压力实验的实验操作过程：

(1)将固化体系(即水平井堵剂)在模具中进行固化，形成长度76.9mm，直径24.16mm的圆柱体型固化体，然后将固化后的水平井堵剂置于岩心夹持器5中。利用手动泵7给岩心加上10MPa的围压。

(2)向中间容器3中注满水，利用细管道按照图10中所示将各个仪器连接起来。

(3)打开平流泵1，控制与平流泵1相连通的六通阀2以0.05mL/min的流速注水，平流泵1中会有水溶液以0.05mL/min的速度从六通阀2左端进，右端出，然后从中间容器3底部进，推动容器中间活塞，容器中水溶液遂即以0.05mL/min的速度从上部流出，再从第二个六通阀2左端进右端出，进入岩心夹持器5，当岩心夹持器5的出口端流出第一滴液体的时候，我们观察连接在岩心夹持器5两边的压力传感器4，即可得知此时水平井堵剂的突破压力p_max。

测定水平井堵剂的耐冲刷性实验的实验操作过程

在水平井堵剂突破后(即水平井堵剂的突破压力及突破压力实验后)，继续注水，观察压力传感器里测定压力随着时间的变化。

8.2、突破压力及突破压力梯度

突破压力是评价水平井堵剂性质的一个重要参数，它反映了水平井堵剂在裂缝介质中强度的大小即堵塞强度，其大小与水平井堵剂强度以及与水平井堵剂接触的岩石孔壁性质等因素有关。从理论上讲，它可以用受力与变形的关系来描述，水平井堵剂强度越大，在相同形变量下它所能承受的力也越大。因此，在充满水平井堵剂的裂缝岩心的一端，以液体作为传压介质，向裂缝介质中的水平井堵剂施加压力，当压力达到一定值后，水平井堵剂所受的剪切应力大于它与岩心壁面的摩擦力时，水平井堵剂开始流动，把岩心另一端流出第一滴液体时所施加的压力定义为突破压力。所以凝胶强度越大，所测得的突破压力也越大。突破压力梯度表征水平井堵剂的强度，突破压力梯度定义为：单位长度上的突破压力(MPa/m)。

式中p_m—突破压力梯度，MPa/m；

p_max—水驱堵剂封堵岩芯时第一滴水突破时的压力，MPa；

L—岩芯长度，m。

在测定水平井堵剂的突破压力及突破压力实验中，将固化体系在模具中进行固化成一定尺寸的固化体，然后将固化后的水平井堵剂置于图10中岩心夹持器5中，直接进行测定，以0.05mL/min的流速注水，直至岩心夹持器5的出口端流出第一滴液体，此时进口端压力为堵剂的突破压力p_max，动态岩心物理模拟实验结果如表5所示。

表5水平井堵剂的突破压力及突破压力梯度

水平井堵剂在岩芯中的突破压力梯度为86MPa/m，说明水平井堵剂的堵塞固化效果很好，封堵强度很高，可以满足井筒堵剂强度的要求。该水平井堵剂的水测渗透率仅有0.021mD，结合前面的扫描电子显微镜图3结果可知，水平井堵剂的结构十分致密，强度很高，孔隙少，使得水平井堵剂的渗透性差，具有更优良的封堵效果，能够达到井筒笼统封堵的封堵要求。

水平井堵剂的力学性能实验及岩心流动物模实验表明，水平井堵剂的压缩强度为11.45MPa，破坏压缩率为21.8％，弹性模量为25MPa。水平井堵剂在岩芯中的突破压力梯度为86MPa/m，封堵强度很高，可以满足井筒堵剂强度的要求。结合前面的扫描电子显微镜图3结果可知，水平井堵剂的结构十分致密，强度很高，孔隙少，使得水平井堵剂的渗透性差，具有更优良的封堵效果，在经过40h的注入水冲刷后，水平井堵剂的封堵压力依然很高，封堵压力保持率90.9％，此后继续注入，封堵压力保持平稳，说明水平井堵剂体系在固化后具有很强的耐冲刷能力。

8.3、耐冲刷性

耐冲刷性是表征水平井堵剂在多孔介质中附着能力和封堵有效期的参数指标。耐冲刷性也是水平井堵剂的一个重要的性能，耐冲刷性是指水平井堵剂在地层中，受到后续工作液的冲刷，依然保持原有性能停留在地层中的有效时间。实验结果如图11所示。

由图11可以看出，水平井堵剂封堵效果较好，封堵压力在水注入前期，保持平稳，而在经过20h的注入水冲刷后，封堵压力开始逐渐下降，而在经过40h的注入水冲刷后，水平井堵剂的封堵压力依然很高，封堵压力保持率90.9％，此后继续注入，封堵压力保持平稳，说明水平井堵剂体系在固化后具有很强的耐冲刷能力。

其本发明制备的水平井堵剂具体性能如下所示：

(1)温度对水平井堵剂的固化时间影响是十分明显的，随着温度的升高，固化体系的固化时间缩短，温度较低时(40-50℃)时，固化时间为6.0h，当温度较高时(80-90℃)，固化时间为2.5-3h。在低温时，固化体的强度并不高，仅为8.0MPa，而随着温度升高，固化体系的强度逐渐增加。

(2)随着不同种类盐浓度的增加，水平井堵剂的固化时间几乎不变，固化强度略微减小，但树脂仍然可以固化，水平井堵剂强度在11.3-11.5MPa之间浮动，矿化度对UF-OMMT树脂固化时间及固化后水平井堵剂强度并没有明显的影响。

(3)在一定的剪切时间内，剪切作用对脲醛树脂预聚体体系固化时间影响不大，但是剪切时间过长，会破坏脲醛树脂高分子链影响体系固化，固化体强度略有减小，抗压强度仍能达到11MPa，都能满足现场的应用。

(4)5-15％的HCl对固化体的溶解率在95-97％之间，而15％的HCl对固化体的溶解率可高达96.66％。固化体在碱溶液中的溶解率在10％的NaOH的溶液中高达99.52％，几乎可将固化体完全溶解。固化体在模拟地层水中的溶解率最低仅为0.27％，最高也只为4.92％，在煤油中几乎不溶解，溶解率仅为0.07％。堵剂具有良好的耐水性及耐油性，用于井筒封堵，能有较长的有效期。

(5)水平井堵剂的压缩强度为11.45MPa，破坏压缩率为21.8％，弹性模量为25MPa。水平井堵剂在岩芯中的突破压力梯度为86MPa/m，水平井堵剂强度很高，可以满足井筒堵剂强度的要求。结合前面的扫描电子显微镜图3结果可知，水平井堵剂的结构十分致密，强度很高，孔隙少，使得水平井堵剂的渗透性差，具有更优良的封堵效果，能够达到井筒笼统封堵的封堵要求。在经过40h的注入水冲刷后，水平井堵剂的封堵压力依然很高，封堵压力保持率90.9％，此后继续注入，封堵压力保持平稳，说明水平井堵剂体系在固化后具有很强的耐冲刷能力。

利用本发明水平井堵剂先将井筒进行笼统封堵，再从水平井堵剂中间钻开，在半封堵状态下，继续开发生产。一方面无需精确确定具体的出水点进行封堵降低技术难度，另一方面封堵主要针对井筒而非地层，无需对堵剂高选择性苛刻要求，大大降低堵剂与堵水工艺选择性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。