油井用相变微胶囊的制备与性能

针对深水固井作业过程中水泥水化放热较大,易致使环空地层天然气水合物分解的技术难题,本文以石蜡为芯材,碳酸钡为壁材,制备了一种油井用相变微胶囊。首先,利用FT-IR、DSC、TGA与SEM对相变微胶囊的化学组成、热性能与微观形貌进行了表征。结果表明：相变微胶囊的封装效率为67.40%,具有较高的封装效率和良好的潜热储存能力。其次,对粒径分布与润湿性能进行了测试。结果表明：微胶囊颗粒平均粒径为4.946 μm,小于水泥颗粒粒径17.201 μm,可较好的镶嵌在水泥石中,并充填于水泥水化产物之间,减小对水泥石力学性能的负面影响;微胶囊与水的静态接触角为46.8°,具有良好的亲水性能,可应用于水基的水泥浆环境中。最后,将微胶囊应用于水泥浆体系,研究了水泥浆的水化温升和水化热。结果表明：与空白水泥浆相比,加入12%相变微胶囊水泥浆的最高水化温升与水化热（48 h）分别下降了14.56%和43.23%。      

非包覆型油井水泥自修复剂的制备与评价

采用反向悬浮聚合法,丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,过硫酸钾（KBS）作引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)作交联剂,制备了一种非包覆遇水膨胀型自修复剂LF-1,其结构经SEM和IR表征。结果表明,LF-1分散均匀,表观形态呈多孔、粗糙褶皱状。将2%LF-1加入水泥浆中,水泥浆流动度为20.1 cm,失水52 mL,稠化时间217 min;用5000 mg/L的盐水养护造缝水泥石,12 h内即无渗透性;水泥石24 h抗压强度为16.1 MPa,抗折强度为4.92 MPa。      

油井水泥浆抗高温抗盐降失水剂合成及性能研究

通过自由基聚合制备了一种新型的AMPS/DMAA/AHPS/AA四元共聚物油井水泥浆降失水剂,通过红外光谱进行了分析测试,测试了加有抗高温抗盐降失水剂水泥浆的各项性能。结果表明加有该抗高温抗盐降失水剂的油井水泥浆满足API失水量小于50m L的标准,该降失水剂可以满足160℃高温条件,略有延长水泥浆稠化时间和降低水泥石抗压强度的作用,抗盐能力达到36%。     

纳米木质素/二氧化硅基微胶囊的制备及在自愈合涂层中的应用

利用磷酸化改性木质素/二氧化硅复合纳米颗粒(PAL/SiO₂)作为壁材包埋活性组分异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)制备微胶囊(PAL/SiO₂-IPDI). 通过加入少量反应活性更高的聚合多甲基多二异氰酸酯(PMDI), 与水反应形成聚脲, 以增加微胶囊的壁厚. 采用光学显微镜、 扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪(DLS)研究了PAL/SiO₂复合纳米粒子掺杂量, 水油比和剪切速率对微胶囊表面形貌、 粒径和壁厚的影响. 结果表明, 所制备的微胶囊呈现规整球形, 壁厚为2.36~3.50 μm, 平均粒径为40.3~201.5 μm. IPDI作为芯材包埋在微胶囊中, 芯材含量约为82.8%. 将制备的PAL/SiO₂-IPDI微胶囊添加到环氧树脂中得到自愈合环氧树脂涂层. 其在高盐浓度溶液中的抗侵蚀测试结果显示, 添加质量分数4%的PAL/SiO₂-IPDI微胶囊的环氧树脂涂层在划破后能够快速愈合, 显著降低基底的腐蚀电流和腐蚀速率. 纳米压痕实验表明, 环氧涂层的硬度为249.99 MPa, 而添加PAL/SiO₂-IPDI微胶囊后硬度增加到302.98 MPa, 弹性模量也有提高.     

潜伏性热释放型微胶囊固化剂2苯基咪唑-聚甲基丙烯酸缩水甘油酯的结构表征与性能研究

以2-苯基咪唑(2PZ)为芯材,聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)为壁材,采用溶剂挥发技术,成功地制备了一种新型潜伏性热释放型微胶囊固化剂2PZ-PGMA。通过FT-IR、TGA、SEM、粒度分析和DSC对微胶囊固化剂的化学结构、芯材含量、表面形貌、粒径分布及固化性能等进行了表征。所制备的微胶囊固化剂表面光滑,粒径分布较窄,平均粒径为约17.6μm,壁材厚度为约1.1μm,芯材2PZ含量为20.1(wt)%。由微胶囊固化剂与环氧树脂E-51制备的单组分胶粘剂,具有优良的固化特性、潜伏性能和粘接性能,可在100℃下30min内实现固化,室温储存期达33d以上,拉伸剪切强度达15.36MPa。     

油井水泥防腐用水性树脂A-E44的制备及性能

针对油井水泥环受到井下应力挤压、剪切作用时,易开裂形成微裂缝,进一步导致酸性流体的侵蚀,危害固井安全和寿命的问题,使用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS）对环氧树脂E44进行接枝改性,制备出水性环氧树脂油井水泥防腐剂A-E44。对制备的产品进行红外表征与乳液分散稳定性能测试,结果显示AMPS成功接枝到环氧树脂E44上;同时,A-E44乳液性能稳定,粒径小且分布窄。加入4%A-E44的树脂水泥石在90 ℃、8 MPa的CO₂分压下腐蚀30 d,其腐蚀深度＜2mm,湿法腐蚀后的抗压强度仅降低18.2%,而对比空白水泥石抗压强度衰退率降低了63.8%,显示出A-E44优良的防腐性能。SEM照片显示,加入A-E44的树脂水泥石内部存在聚合物膜结构,是其抗CO₂腐蚀的主要原因。      

高效氯氰菊酯微胶囊的制备、表征及释放性能

以高效氯氰菊酯为芯材, 乙基纤维素为壁材, 采用溶剂蒸发法制备了微胶囊, 并对其理化性能进行表征, 通过单因素实验研究了工艺参数对微胶囊外观形貌、 粒径大小及分布、 包封率、 载药量和缓释性能的影响. 结果表明, 乳化剂种类和剪切时间可以显著影响微胶囊的外观形貌; 随着乳化剂用量增大, 微胶囊粒径减小, 分布变窄, 当Tween-80用量从4%增加至8%时, 微胶囊平均粒径从59.9 μm减少到29.8 μm, 跨距也从1.21减少到0.72. 随着芯壁比(质量比)减小, 微胶囊粒径和包封率均逐渐增大, 载药量逐渐减小, 当芯壁比为1:1.75时, 包封率可以达到70%以上. 微胶囊释放动力学模型符合Ritger-Peppas模型(lgQ=lgk+nlgt); 平均粒径相近而载药量不同时, 初期载药量最小的样品释放速率慢, 累积释放率低; 载药量相近而平均粒径不同时, 粒径大的样品释放速率低, 累积释放率也低.     

相变微胶囊型吸热剂MPCM-2的制备及其控热效果

以十二水合磷酸氢二钠为芯材,乙基纤维素为壁材,采用原位聚合工艺制备了相变微胶囊型吸热剂MPCM-2,其结构和性能经IR、 DSC、TG和粒度分析表征。结果表明：MPCM-2的相变温度为43.34和58.77 ℃,总相变焓值为144.82 J·g^-1,包裹率为67.5%; MPCM颗粒中径为57.26 μm,同时,MPCM-2应用于深水固井水泥浆体系可实现对水化热及水化温升的有效控制。     

改性胺微胶囊固化剂制备工艺的优化与性能

以改性胺1618固化剂为囊芯、脲醛树脂为壁材单体,采用界面聚合技术,成功制备了一种新型聚脲改性胺微胶囊固化剂。通过正交设计试验,考察了芯壁质量比、乳化剂种类和质量分数及搅拌速率对微胶囊包覆率、粒径大小及分布情况的影响,并确定了最佳制备工艺条件。采用马尔文激光粒度仪、扫描电镜对微胶囊粒径大小、分布情况及表面形貌进行表征,采用热重分析仪及傅里叶变换红外光谱对其化学结构进行表征,通过拉伸试验对自修复材料的断裂力学性能进行研究。结果表明,该微胶囊含有固化剂芯材,其热稳定温度为198°C,当芯壁质量比为0.7∶1、乳化剂为阿拉伯胶、乳化剂质量分数为1.5%、搅拌速率为800r/min时,所制备的微胶囊包覆率达到79.8%,平均粒径为207.5nm,呈规则的球形,分散性及表面致密性好。当基体材料中加入质量分数为1%的微胶囊后,拉伸强度提高64%,弹性模量提高287%。     

油井用复合低温早强剂的制备与性能研究

针对低温环境导致水泥浆强度发展缓慢难题,本文合成了C-S-H早强晶种,并将其与Li₂CO₃、 Na₂SO₄、 NaAlO₂共混制备了一种适用于深水低温环境的油井水泥早强剂。首先,采用FT-IR、XRD、EDS与SEM分析了C-S-H早强晶种的化学组成、结构与微观形貌;其次,对复合低温早强剂的早强性能进行了研究。结果表明：5℃下,低温早强剂早强效果显著,将水泥石8 h、12 h、 24 h的抗压强度由0MPa提升至0.6、0.8、1.4 MPa。早强机理分析结果表明：低温早强剂中的C-S-H早强晶种的成核作用与Na₂SO₄、NaAlO₂、Li₂CO₃共同作用,加速了水化诱导期水化颗粒表面不渗透膜的破裂,使水泥浆水化诱导期提前结束进入加速阶段,从而提高低温下水泥石的早期抗压强度。