一种插层聚合纳米复合材料的调堵特性研究

针对苛刻油藏条件下对调剖堵水材料性能要求越来越高的现状,利用烯丙基单体和黏土以及实验室自制的层间修饰剂、扩链剂形成插层聚合纳米复合材料CAG,研究其调堵性能.性能评价结果显示其在80～140℃条件下老化30d,断裂应力变化不大.在140℃条件下,断裂应力变化仅为3.2%;断裂应力和有效黏度基本不受实验用水矿化度的影响;在剪切速率为10s-1条件下,基液黏度为39.54 mPa·s;在裂缝条件下的封堵强度为23.6 MPa,压力梯度为0.393 MPa/cm,封堵率为98%;在三层非均质岩芯中的采收率实验中,比水驱采收率增加了5%.插层聚合纳米复合材料CAG具有耐温抗盐能力强、注入压力低、封堵强度大的优点,成功地解决了调堵剂注入性能与封堵性能的矛盾,是一种具有广阔发展前景的调堵材料.     

Sol-gel法制备CaSiO3基LTCC陶瓷

采用溶胶凝胶法(Sol-gel)制备了CaSiO3基低温共烧陶瓷,在800℃、825℃、850℃、875℃下烧结,并对烧结样品进行了热重-差热分析、X射线扫描分析、扫描电子显微镜形貌分析.测试了在烧结温度为800℃、825℃、850℃、875℃下各样品的烧结密度和介电性能.结果表明Sol-gel 法制备的CaSiO3基...     

强凝胶性木薯淀粉的制备

以三偏磷酸钠(sodium trimetaphosphate,STMP)为交联剂制备交联木薯淀粉,从而改善木薯淀粉的凝胶特性。通过改变反应时间、温度、STMP用量和pH,以交联木薯淀粉的最终黏度为指标,采用响应面法确定交联木薯淀粉制备的最优工艺参数,并比较最优条件制备的交联木薯淀粉与原木薯淀粉的流变特性。结果表明:制备交联木薯淀粉的最佳工艺参数为:反应时间3 h、反应温度39.6℃、STMP添加量0.7%、pH值10.23,在此条件下交联木薯淀粉的最终黏度为1 812m Pa·s,高于原木薯淀粉的最终黏度(732 m Pa·s),提高了近1.5倍。动态流变测试结果表明,在0.1~10 Hz频率范围内,交联木薯淀粉凝胶的储能模量(storage modulus,G′)和损耗模量(loss modulus,G″)均高于原木薯淀粉;在4℃老化2 h,交联木薯淀粉凝胶的G′提高,损耗角正切值(tanδ=G″/G')降低。     

聚醚多元醇动态黏弹性能的研究

研究了不同相对分子质量的聚醚多元醇的动态黏弹性能,探索了聚醚的分子量对动态黏弹性能的影响.利用AR2000流变仪通过进行应力扫描、温度扫描、频率扫描,分别得到了聚醚复数黏度、损耗模量随温度、频率以及应力的变化关系.结果表明,低分子量的聚醚三元醇中具有稳定的黏性结构.聚醚三元醇的损耗模量随温度降低,随频率增大,其损耗模量与温度、频率的关系对相对分子质量具有依赖性.     

PIBSI对油基钻井液性能影响研究

常温条件下分别采用5号和3号两种白油配制基浆和油基钻井液体系,并在基浆和钻井液体系中加入不同质量分数的聚异丁烯丁二酰亚胺(PIBSI),考察不同温度下PIBSI的质量分数对基浆和钻井液体系流变、沉降和滤失性能的影响。结果表明,对于基浆而言,低温条件下(4℃)PIBSI能够提高基浆的沉降稳定性能,基浆的黏度随PIBSI质量分数的增加先降低后增加。对于油基钻井液体系而言,在适当质量分数下(5号白油体系PIBSI质量分数为2%,3号白油体系PIBSI质量分数为0.2%),PIBSI能够有效降低体系低温条件下(4℃)的黏度,而对室温(25℃)和高温(65℃)条件下体系的黏度、动切力等参数影响程度较小。PIBSI质量分数越高,两种油基钻井液体系的高温高压降滤失量越低。     

半互穿网络结构凝胶黏度及其影响因素

渤海油田注水开发过程中低效和无效循环现象十分严重。而颗粒类封堵剂和普通聚合物凝胶强度又难以满足实际需求。半互穿网络结构凝胶由于其初始黏度较低、成胶强度大等优点,近年来已在各大陆地油田取得了较好增油降水效果。为使半互穿网络结构凝胶满足渤海油藏治理窜流技术需求,开展了半互穿网络结构凝胶黏度及其影响因素实验研究。结果表明,半互穿网络结构凝胶可以对储层中特高渗透层实施有效封堵。通过抗稀释性、抗剪切性、耐黏土、耐油性、耐酸性和稳定性等性能评价表明,与渤海油藏流体和温度条件相适应的封堵剂组成(质量分数)为:2%~4%羟丙基淀粉+2%~4%丙烯酰胺+0.036%~0.150%交联剂+0.005%~0.012%引发剂 +0.002%无水硫酸钠。     

Sol-Gel法制备BST铁电薄膜及性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3基底上制备了Ba0.5Sr0.5TiO3(BST)铁电薄膜。研究了不同退火温度对薄膜结晶性能的影响,并测试了各种BST薄膜的介电性能、铁电性能。实验结果表明经700℃退火处理的BST铁电薄膜具有比较优越的电性能,在测试频率为1 kHz时,700℃退火的BST薄膜的介电常数为384.1,介电损耗为0.018 6,在室温下外加偏压为1 V时,700℃退火的BST薄膜漏电流密度达到6.7×10-8A/cm2,其剩余极化强度和矫顽场分别为4.85μC/cm2和65.2 kV/cm。     

发生疲劳和蠕变交互作用的临界应力强度因子

本文采用交流电位法研究了一种铁基高温合金 GH36在550℃、于不同加载条件下的裂纹扩展速率,并用扫描电镜对其断裂特征进行了分析。发现裂纹扩展规律存在着一个发生疲劳和蠕变交互作用的临界应力强度因子 K_1,当裂纹尖端的应力强度因子大于该值时,降低加载频率(或增加拉保时)将显著加速疲劳裂纹扩展速率。而小于该值时,降低加载频率(或增加拉保时)对疲劳裂纹的扩展速率却几乎没有影响。对产生这种现象的原因进行了初步探讨,在本试验条件下,主要由于疲劳裂纹和“W”型蠕变裂纹的连接而加速了裂纹的扩展。     

大剂量深部调驱技术在小集“双高”油田的应用

针对小集油田官979断块"双高"开发阶段地质及剩余油分布特点,研究了耐高温的连续凝胶及SMG微球凝胶的基本物理化学特性。结果表明,实验所优选的HPAM与交联剂KN所形成的凝胶在113℃下可以长期稳定,黏度基本保持不变,达到100 000mPa·s,且在渗透率为3.0μm2的岩心中的残余阻力系数可以达到20以上,具有很好的封堵性能。SMG微球在120℃下可以稳定存在,且高温溶胀后粒径明显变大,可以对高渗管产生封堵,使后续注入液转向低渗层,从而提高采收率。将优选出的适用于高温油藏的KN高温连续凝胶及SMG微球凝胶开展大剂量深部调驱试验,并对层系、井网、注入体积、段塞结构等进行研究优化,结合现场及时的优化调整,整个断块实施大剂量深部调驱后注水指标和开发效果都得到了明显改善,截止到2013年6月,14口调驱受益油井,见效13口,纯增油9 500t。     

RTM用低黏度树脂体系的工艺窗口预测

为有效预测低黏度环氧树脂体系TQ-50的流变黏度变化规律并确定其在树脂传递模塑(RTM)工艺中的适宜工艺窗口,本文采用差示扫描量热仪(DSC)、黏度计、流变仪和凝胶时间测试仪对TQ-50树脂体系的固化反应特性、静态黏度、动态黏度和凝胶时间等性能进行了系统的研究.在实验结果的基础上,利用双阿累尼乌斯方程(Arrhenius)建立该树脂体系的静态流变模型,该流变模型与实验结果具有良好的拟合一致性,能够准确地描述TQ-50环氧树脂在较低黏度范围内的化学流变行为.利用该流变模型建立温度、时间和黏度三维预测图谱和温度、时间等黏度曲线,并对工艺窗口进行预测,为工艺参数的优化提供科学依据.研究结果表明:TQ-50低黏度环氧树脂体系的黏度低于500 mPa·s时,工艺窗口的温度可选范围为50～70℃,保持时间约为150～180 min,黏度低于200 mPa·s时,工艺窗口温度的可选范围为55～70℃,保持时间约为56～96 min,该树脂体系具有较宽的适宜注射温度范围和较长的注射时间,满足RTM工艺成型的基本要求.     

纳米茉香精流变性能研究

采用ARG2 Rheometer型流变仪考察了温度对聚氰基丙烯酸正丁酯（PBCA）纳米大花茉莉香精体系流变性能的影响。主要对其进行了5～50℃的温度循环扫描,并对5℃、25℃和50℃三个温度下的纳米香精体系的流变性能进行了研究。结果发现：纳米香精的黏度曲线在温度循环扫描中基本重合,黏度与温度呈反比关系。不同温度下的纳米香精体系呈现了不同的黏弹性特征,5℃下主要呈黏性特征,25℃下则以弹性特征为主,50℃下体系由黏性特征逐渐转变为以弹性特征为主。该纳米香精符合Herschel-Bulkley流体模型,纳米香精体系经测定属于剪切变稀的假塑性流体,其表观黏度在低剪切速率时较高,随着剪切速率的增大急剧下降,在剪切速率大于1S-1纳米香精的黏度逐渐趋向平缓。     

抗盐胶态分散凝胶的流变特性

流变特性反映了凝胶的粘性和弹性的大小。通过对室内研制的抗盐胶态分散凝胶—MO4000体系及相应聚合物溶液的流变性能对比测试 ,发现抗盐胶态分散凝胶的流变性与未交联聚合物溶液有显著区别。一方面 ,弱凝胶的复粘度和复模量随形变的增加表现为多级平衡结构状态 ,抵抗形变和流动的能力大于相应的聚合物溶液。弱凝胶的弹性更强 ,在测试范围内弱凝胶的弹性模量总是大于损耗模量 ,显示出以弹性为主的特性。另一方面 ,弱凝胶的复模量远大于相应的聚合物溶液 ,说明MO4000体系弱凝胶的表征宜采用复模量 ,而不应采用高频率下的复粘度     

粘弹性流体流变特性的研究

以粘弹性流体聚丙烯酰胺水溶液为研究对象，用ＲＰＸ—７０５型高级流变仪，对不同配比（重量浓度小于８％）的聚丙烯酰胺水溶液体系进行了流变行为的测定，实验结果表明：当聚丙烯酰胺的含量在５００ｐｐｍ左右时，流体已有明显的弹性，但流体的粘度恒定，即为典型的Ｂｏｇｅｒ流体。当浓度超过１％时，已为典型的粘弹性流体。浓度为２％～８％范围内，聚丙烯酰胺溶液的粘度及第一法向应力差系数与剪切速率之间的关系均服从幂律关系。     

Experimental Study on Viscosity Characteristics of Expanding Polymer Grout

The viscosity evolution for different temperatures was studied experimentally.A time-varying viscosity model was derived and the influence of the initial temperature on gel time was analyzed.The experimental results show that the viscosity of polymer grout increases exponentially with time.It can be divided into two phases.Before gelation,the viscosity variable quantity is very small.At the gel point,there is a sudden increase in viscosity.The initial viscosity and gel time decrease with the increasing initial temperature within a certain range,The study contributes to deepening understanding of the rheological properties of polymer grout,which can provide some references for polymer grouting construction.     

聚表二元驱油体系界面流变性研究

应用沟槽式界面粘度计和改进的测定方法，测得了聚合物与表面活性剂二元体系的表面粘度和与模拟油之间的界面粘度，结果表明，聚表二元体系表面层的流变性不同于它与油相之间界面层的流变性；提出了能够更好地描述界面流变性的无因次界而粘度，它排除了体相粘度的干扰；聚合物浓度显影响界面流变性，当聚合物浓度位于其临界聚集浓度两侧时，聚表体系的无因次表面粘度和无因次界面粘度随表面活性剂浓度的变化趋势不同。     

冷家稠油黏温特性及流变特性实验研究与分析

为了优化稠油输送管线并为节能技术的研究提供基础数据,对稠油的黏温特性及流变特性进行了实验研究。运用MATLAB软件拟合了稠油的黏温方程和流变方程,并用Origin 8.0绘图软件绘制了黏温曲线和流变曲线。对拟合的黏温曲线及数据进行分析的结果表明,表观黏度的计算值与实验值的相对误差较小;对流变特性进行分析的结果表明,温度为50～80℃时冷家稠油表现为牛顿流体的特性;对所拟合的曲线进行了误差向量的2-范数检验,检验结果可知拟合曲线与实际情况的吻合度较高。     

海上硅酸钠聚合醇钻井液的研制

针对现有海洋钻井液的缺点,对常用钻井液添加剂进行优选,并将硅酸钠与聚合醇复合使用,研发一种具有较强的抑制性、润滑性且适合海上钻井使用的高封堵型水基钻井液。最终确定海水硅酸钠聚合醇钻井液的配方为：400 mL海水+5.0%膨润土+5.0%Na2CO3 + 0.4%PAC+0.7%HA树脂+3.0%硅酸钠+5.0%聚乙二醇。硅酸钠聚合醇钻井液性能评价表明,该钻井液体系的表观黏度为30.4 mPa·s,塑性黏度为20.3 mPa·s,动切力为13.1 Pa,流变性优于常规海洋钻井液体系。该钻井液80 ℃的滚动回收率为87.5%,8 h浸泡页岩膨胀率为0.44 mm,能解决井壁稳定问题。抗污染能力测试表明,该钻井液具有抗盐（Ca2+等）的能力。     

渤海油田大尺寸优势通道封堵与调驱技术研究

为解决海上油田注入液窜流技术难题,以渤海油藏为研究对象,开展了封堵剂基本性能评价、岩心孔眼封堵率和封堵+调驱增油降水效果的大尺寸优势通道治理实验研究。结果表明,封堵剂对大尺寸优势通道的封堵率高于90%,说明它可以满足渤海储层内大尺寸优势通道封堵技术要求。将大尺寸优势通道封堵技术与化学调驱技术相结合,可以获得宏观和微观液流转向双重效应,增油降水效果十分明显。与疏水缔合聚合物溶液相比较,尽管Cr3+聚合物凝胶黏度较低,但由于Cr3+聚合物凝胶内聚合物分子聚集体具有“分子内”交联结构特征,与储层孔隙配伍性较好,能够在岩心深部建立起有效驱替压力梯度,因而液流转向效果较好,采收率增幅较大。     

SBS/HON复合改性沥青流变性能

为了研究SBS(styrene-butadiene-styrene)/HON(Honeywell TitanTM)复合改性沥青的流变性能,选取2种SBS和2种HON改性剂制备复合改性沥青,采用布氏旋转黏度计分析了复合改性沥青的黏温性能,采用动态剪切流变仪(DSR)、低温弯曲流变仪(BBR)分别评价复合改性沥青的高温及低温流变性能.结果表明:HON可有效改善沥青的黏温性能,降低施工温度,并可提高沥青的高温流变性能;SBS可明显改善沥青材料的高温流变性能,并可在一定程度上提高沥青材料的低温流变性能.     

聚(丙烯酰胺-丙烯酸十八醇酯)疏水缔合行为及环境影响因素

研究了疏水单元丙烯酸十八醇酯与丙烯酰胺-丙烯酸十八醇酯共聚物水溶液性质的关系,及乳化剂SDS、NaCl等因素对共聚物疏水缔合行为的影响。结果表明,疏水单元丙烯酸十八醇酯在共聚物水溶液中的摩尔分数0.64%左右时,共聚物水溶液表现出高的表观黏度;一定质量分数(0.5%)SDS与共聚物水溶液可以形成特殊的微结构,有极强的协同效应,共聚物水溶液的表观黏度迅速增大,其值从未加SDS的35 mPa.s增加到6000 mPa.s;当共聚物水溶液处于临界缔合浓度以上时,NaCl的加入使表观黏度迅速上升,共聚物表现出较好的抗盐性。