目 前，自膨脹封隔器是 完井封隔器的熱門研 究方向，其關(guān)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(duì)封隔器的效果起 決定性作用。國(guó)外公司已開發(fā)出適 應(yīng)多種井況的自膨脹封隔器，但其 應(yīng)用效果仍需進(jìn)一步驗(yàn)證，且價(jià)格 昂貴，在國(guó)內(nèi)的推廣受到影響。
 
制造國(guó)產(chǎn)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(yīng) 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(jìn)行反應(yīng)， 停止反應(yīng)后加入甲醇直至不再產(chǎn)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(jī)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(jìn)劑，混 煉均勻后薄通數(shù)次后下片，停放 8h 后在平板硫化機(jī)上硫化成型。硫化 溫度 150℃，成型壓力 10MPa，硫 化時(shí)間 10min。 膨脹彈性體主要性能
 
膨脹性能強(qiáng)。 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(shí)間取 出，迅速吸去試樣表面的水分 并稱重，直到吸水達(dá)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(duì)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(yáng)離子價(jià)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(duì)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(dá)到膨脹平衡所需要的時(shí)間減 少，吸水速率提高；溫度低于 120℃時(shí)，雙功能彈性體的平 衡吸水膨脹率隨溫度的升高而 增加。當(dāng)溫度超過 120℃時(shí)， 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(dāng) 溫度升到 175℃時(shí)，雙功能彈 性體達(dá)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(jìn)入使彈性體更加柔順， 在油分子進(jìn)入彈性體交聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 時(shí)，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)空間加大， 從而改善彈性體的膨脹能力。 由于彈性體相對(duì)交聯(lián)密度小， 網(wǎng)孔增大，油分子進(jìn)入交聯(lián)網(wǎng) 絡(luò)相對(duì)容易， 因而吸油率提高。實(shí)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(jìn)行了多口井的現(xiàn)場(chǎng) 應(yīng)用，效果良好。
 
雙功能自膨 脹封隔器在東辛采油廠某井進(jìn)行 水平井老井管內(nèi)控水試驗(yàn)。該井 投產(chǎn)初期日產(chǎn)液 16.6m 3 ，日產(chǎn) 油 12.6m 3 ，含水 0.5%，后來由 于含水高而停產(chǎn)。為實(shí)施控水和 提高產(chǎn)量，決定分段進(jìn)行控制。 下入自膨脹封隔器進(jìn)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(dá)到 6t/ d，試驗(yàn)取得成功，實(shí)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(shù)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(jìn)行 封隔。 對(duì)遇水國(guó)產(chǎn)自膨脹封隔器 彈性體材料進(jìn)行了分析總結(jié)，在 120℃時(shí)，雙功能彈性體的平衡 吸液膨脹率最大，在 175℃達(dá)到 失水平衡，雙功能彈性體吸油體 積膨脹性能達(dá)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(jiǎn)化完井工藝，降 低完井風(fēng)險(xiǎn)，減少作業(yè)費(fèi)用， 已成功進(jìn)行了水平井老井和分 支井管內(nèi)控水試驗(yàn)，具有推廣 價(jià)值。自膨脹封隔器在當(dāng)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(yīng)用。 未來，該技術(shù)在勝利油田的應(yīng) 用將大幅度降低完井的費(fèi)用， 減小完井的事故，提高油井的產(chǎn) 量，同時(shí)對(duì)國(guó)產(chǎn)完井技術(shù)發(fā)展具 有推動(dòng)作用。