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钻井液用聚合物/黏土复合材料的研制

2020-12-16阅读(617)

钻井液用聚合物/黏土复合材料的研制

论文摘要

目前,钻井液的技术水平虽然可以满足钻井作业的要求,但是对钻井液的研究工作大部分还是材料的制备和性能的表征,深入的理论研究比较少。应该强化钻井液应用技术的理论研究,通过技术进步使钻井液技术水平再上新台阶。本文通过纳米技术与钻井液技术的结合,制备出可应用于钻井液中的微米级的超细颗粒材料,为钻井液技术水平再上新台阶提供了一种可能的途径。在钻井液中所使用的黏土一般都具有层状结构,片层尺度在1～100nm之间,因此,层状的黏土本身就是“天然纳米”结构,这种层状结构便成为制备聚合物/黏土纳米复合材料的基础。利用纳米技术制备聚合物/黏土纳米复合材料的方法分为插层聚合物法和聚合物插层法两大类,聚合物插层法又分为聚合物溶液插层和聚合物熔融插层两种,本文所采用的插层方法是聚合物熔融插层法。主要因为各种插层方法所得到的复合材料具有相同的结构,而聚合物熔融插层法是聚合物在静止条件或在剪切力作用下直接插层进入黏土的片层间,没有使用任何溶剂,制作过程简单,无污染,且易于工业化,所以采用此法制备聚合物/黏土纳米复合材料不仅节约了成本,也保护了环境。本文在查阅国内外文献的基础上,通过大量的实验,采用聚合物熔融插层法制备了LIP/黏土纳米复合材料和MHP/黏土纳米复合材料。通过利用先进的粒度分析仪及其它实验手段,深入机理分析聚合物/黏土纳米复合材料与黏土的粒径变化,并在此基础上,详细的分析研究聚合物/黏土纳米复合材料钻井液流变性和滤失性能。实验结果表明,1.LIP/黏土纳米复合材料和MHP/黏土纳米复合材料与黏土相比,粒径明显变小,细颗粒增多。2.形成的泥饼比常规黏土所形成的泥饼更致密,滤失量明显降低。3.复合材料配置的钻井液与基浆相比,切力和黏度明显的降低。4.在对干燥后的LIP/黏土纳米复合材料煅烧后,发现煅烧温度越高,颗粒越细小;在500℃时,细颗粒最多。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 前言
  • 第一章 概述
  • 1.1 钻井液简介
  • 1.1.1 钻井液的组成
  • 1.1.2 钻井液的基本要求
  • 1.2 超细颗粒材料简介
  • 1.2.1 超细颗粒材料的概念
  • 1.2.2 超细颗粒材料的分类
  • 1.2.3 超细颗粒材料制备
  • 1.3 超细颗粒材料的发展概况及其在钻井液中应用现状
  • 1.3.1 超细颗粒材料的发展概况
  • 1.3.2 超细颗粒材料在钻井液中的应用现状
  • 第二章 超细颗粒复合材料
  • 2.1 超细颗粒复合材料简介
  • 2.2 聚合物基超细颗粒复合材料的分类
  • 2.3 聚合物/黏土纳米复合材料
  • 2.3.1 黏土的结构及基本特征
  • 2.3.2 黏土的水化作用
  • 2.3.3 聚合物/黏土纳米复合材料的制备方法
  • 2.3.4 聚合物/黏土纳米复合材料的应用概况
  • 第三章 实验方法简介
  • 3.1 激光粒度分析仪及颗粒图象仪的实验方法
  • 3.1.1 Rise-2008 型激光粒度分析仪的使用方法
  • 3.1.2 Rise-3002 型颗粒图像分析仪的使用方法
  • 3.2 马弗炉
  • 3.3 钻井液流变参数的测定
  • 3.3.1 仪器
  • 3.3.2 钻井液流变参数的测量步骤
  • 3.4 钻井液滤失量和泥饼厚度的测量步骤
  • 3.4.1 仪器
  • 3.4.2 钻井液的滤失量和泥饼厚度的测量步骤
  • 第四章 LIP/黏土纳米复合材料
  • 4.1 LIP/黏土纳米复合材料实验准备
  • 4.1.1 实验仪器
  • 4.1.2 实验药品
  • 4.1.3 实验用药品性能介绍
  • 4.1.4 制备聚合物/黏土纳米复合材料的实验步骤
  • 4.2 LIP/黏土纳米复合材料的制备
  • 4.2.1 实验药品
  • 4.2.2 实验仪器
  • 4.2.3 制备不同复合材料的药品配比
  • 4.2.4 恒温干燥条件及结果
  • 4.3 LIP/黏土纳米复合材料的粒度分析
  • 4.3.1 原始黏土1#的粒度分析
  • 4.3.2 LIP/黏土纳米复合材料的粒度分析
  • 4.4 LIP/黏土纳米复合材料的钻井液性能评价
  • 4.4.1 实验药品
  • 4.4.2 实验仪器
  • 4.4.3 测量结果与评价
  • 4.5 高温煅烧LIP/黏土纳米复合材料的粒度分析
  • 4.5.1 原始黏土2#的粒度分析
  • 4.5.2 高温煅烧LIP/黏土纳米复合材料的粒度分析
  • 4.5.3 高温煅烧LIP/黏土复合材料的实验结果小结
  • 4.6 高温煅烧LIP/黏土纳米复合材料的钻井液性能评价
  • 4.6.1 实验药品
  • 4.6.2 实验仪器
  • 4.6.3 测量结果与评价
  • 第五章 MHP/黏土纳米复合材料
  • 5.1 MHP/黏土纳米复合材料实验准备
  • 5.1.1 实验仪器
  • 5.1.2 实验药品
  • 5.1.3 实验用药品性能介绍
  • 5.2 MHP/黏土纳米复合材料的制备
  • 5.2.1 实验药品
  • 5.2.2 实验仪器
  • 5.2.3 制备不同复合材料的药品配比
  • 5.2.4 恒温干燥条件及结果
  • 5.3 MHP/黏土纳米复合材料的粒度分析
  • 5.4 MHP/黏土纳米复合材料的钻井液性能评价
  • 5.4.1 实验药品
  • 5.4.2 实验仪器
  • 5.4.3 测量结果与评价
  • 结论
  • 参考文献
  • 发表文章目录
  • 致谢
  • 详细摘要

    • 相关论文文献

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