钻井工程中,恶性漏失严重影响勘探开发的进程,恶性漏失堵漏技术是油气钻井技术的“瓶颈”之一,是急需解决的技术难题。目前恶性漏失堵漏仍然主要是依靠经验和多次重复(十几次、几十次、甚至上百次)的积累效应来达到堵漏的目的。隔断式凝胶段塞堵漏的基本原理在分析恶性漏失堵漏的技术难点和堵漏材料及堵漏技术作用原理基础上已经提出,而且根据该原理,按照能同时满足“裂缝性及破碎性地层恶性漏失堵漏材料必须满足的几个条件”的要求,利用“结构流体流变学”和“超分子化学”的最新理论和研究成果,已经研制成功了一种特殊的堵漏剂——特种凝胶ZND,凝胶ZND在现场处理恶性漏失中取得了初步的效果,虽然如此,凝胶ZND的流变性还缺乏系统研究,已提出的隔断式凝胶段塞堵漏原理的正确性和可行性需要进一步验证、改进和完善,才有可能形成解决恶性漏失重大技术难题的实用技术,为此,应进一步证实和解决的问题包括：①凝胶ZND是否具备“解决裂缝性及破碎性地层恶性漏失的堵漏材料必须满足的几个条件”；②凝胶ZND是否能够形成隔断地层流体与井筒流体联系的隔断式凝胶段塞,所形成的凝胶段塞是否具有启动压力梯度及其调控措施仍需实验和现场试验证实；③基于凝胶ZND而形成的堵漏技术仍不完善,有待进一步的发展和完善,使其能够形成有效的解决裂缝性及破碎性地层的恶性漏失的技术难题的堵漏技术。本文围绕上述必须解决的问题展开了深入研究,通过理论、实验和现场试验研究,取得的主要成果和认识如下：(1)通过凝胶ZND的流变性系统研究,证实了凝胶ZND具有优良的剪切稀释性能,它在地面管线、钻柱内和环空内高速梯下易流动,在地层裂缝及孔隙中低速梯流动十分困难；证实了凝胶是一种高弹性的黏弹性流体；验证了凝胶具有静屈服应力,这是隔断式凝胶段塞的形成和产生启动压力梯度的必备条件。(2)建立了用稀释热评价凝胶抗冲稀难易程度的评价方法和用孔径为0.9mm的20目筛网作为凝胶在稀释一定时间后保留的抗冲稀能力判别手段的凝胶抗冲稀能力的评价方法,研究表明凝胶ZND具有强的抗冲稀能力,凝胶在填充孔隙空间及停留后仍能保持原有优良的性能,强的抗冲稀能力是形成“隔断式凝胶段塞”的另一基本条件。(3)选用了PTT本构模型描述凝胶的非线性黏弹性能,将凝胶经裂缝狭窄处进入较宽裂缝(或经孔喉进入孔道)时的流道简化为1：4突扩流道,通过polyflow软件数值模拟了凝胶在1：4突扩流道内流动状态和膨胀性能,数值计算表明凝胶过喉道能产生膨胀,而且通过调控Weissenberg数可以实现凝胶过喉道或裂缝狭窄处膨胀后完全充填满孔道空间,研究结果为凝胶ZND形成隔断式凝胶段塞提供了理论指导。(4)分别通过自行研制的破碎性地层大孔道堵漏模拟装置和可视化裂缝性堵漏模拟装置实验验证了凝胶ZND在破碎性地层和裂缝性地层中完全能形成隔断式凝胶段塞,而且此凝胶段塞具有启动压力梯度,研究了增大凝胶段塞启动压力梯度的各种方法,可能将启动压力梯度提高到0.3MPa／m以上,以实现堵漏的目的,验证了隔断式凝胶段塞堵漏原理的正确性和可行性。(5)凝胶与常用钻井液体系的配伍性、与水泥浆的相容性、硫化氢和二氧化碳气体对凝胶ZND的性能影响的研究表明凝胶具有现场堵漏的适应性；以凝胶为基础结合其它现有各种堵漏材料形成了适用的综合堵漏技术,这些综合堵漏技术能够实现“解决裂缝性及破碎性地层恶性漏失的堵漏材料及技术必须满足的几个条件”,,发展和完善后的隔断式凝胶段塞堵漏系列技术包括：①只用凝胶ZND堵液的堵漏技术；②在凝胶ZND堵液中加交联剂,提高凝胶强度的堵漏技术；③在凝胶ZND堵液中加入其它堵漏材料(如粘土、单封、桥堵剂、果壳、体膨聚合物等)的堵漏技术；④先注凝胶ZND堵液,后尾追堵漏水泥浆、纤维水泥浆堵漏的堵漏技术。(6)隔断式凝胶段塞堵漏系列技术之“①只用凝胶ZND堵液的堵漏技术”和“④先注凝胶ZND堵液,后尾追堵漏水泥浆、纤维水泥浆堵漏的堵漏技术”在长庆油田和川东北地区等三十余口井／次的恶性漏失井的现场试验效果显著,采用凝胶ZND堵液后尾追堵漏水泥浆的综合堵漏技术在双庙1井和罗家2井等由“裂缝性恶性漏失与三高气层形成的负安全密度窗口”造成的喷漏同存的恶性漏失复杂取得了成功。隔断式凝胶段塞堵漏技术是在新的堵漏思路发展起来的一项新技术,在恶性漏失堵漏技术上取得了重要突破。本文通过理论、实验和现场试验研究证实了隔断式凝胶段塞堵漏原理的正确性和技术可行性,为有效解决恶性漏失的隔断式凝胶段塞堵漏技术的建立和现场应用提供必要的理论基础和实验依据。