富勒烯材料的制备及其在压裂液中的应用研究

论文摘要

酸化压裂技术在油气田勘探开发中起着至关重要的作用,其最关键的组成部分是压裂液。压裂液在输导地面压力方面发挥着高效的作用,可以压开地层,输送进支撑剂,并且使支撑剂在裂缝中尽量均匀地展开,减少液体在地层中的滤失。当运送完所计算体积的支撑剂后,继续排出一定量的液体,这样一次系统的酸化压裂泵注过程就完成了。压裂液主要包括水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、清洁压裂液等,而目前国内最被广泛应用的为羟丙基胍胶压裂液,其滤失量低、携砂好,适用于大部分常规油气井,但是羟丙基胍胶压裂液不能耐高温且抗剪切能力不是很好,这限制了其在高温深层油气井的应用。本文介绍了富勒烯材料的制备过程,并研究了富勒烯材料对压裂液耐高温抗剪切性能的影响。首先,我们成功制备了富勒烯材料,并对其合成、分离、提纯进行了研究。其次,我们对富勒烯材料在压裂液中的应用进行了研究。高温下产生的自由基会使压裂液中的高分子链断裂,高分子链断裂是导致粘度下降的主要原因,针对这个问题我们首次提出了加入纳米材料以改善压裂液的耐温抗剪切性能。富勒烯材料被称为“自由基海绵”可以有效去除自由基进而保护羟丙基胍胶分子链不被断裂,以此增加压裂液的粘度,改善其耐高温抗剪切性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 压裂液作用与基本性能
• 1.2 压裂液的现状
• 1.2.1 泡沫压裂液
• 1.2.2 油基压裂液
• 1.2.3 乳化压裂液
• 1.2.4 清洁压裂液
• 1.3 富勒烯的分类以及富勒烯的应用
• 1.3.1 富勒烯的分类
• 1.3.2 富勒烯及其衍生物的应用
• 1.4 本论文的选题意义:
• 第2章 富勒烯的制备合成及其压裂液的流变实验
• 2.1 引言
• 2.2 实验药品与仪器
• 2.3 富勒烯的制备
• 2.3.1 富勒烯的合成
• 2.3.2 富勒烯的提取
• 2.3.3 富勒烯的分离
• 2.3.4 结果与讨论
• 2.4 富勒烯压裂液的流变实验
• 2.4.1 羟丙基胍胶基液的配制
• 2.4.2 加入富勒烯的羟丙基胍胶基液的交联
• 2.4.3 富勒烯压裂液的流变性能测试
• 2.5 小结
• 第3章 多羟基富勒醇的制备合成及其压裂液的流变实验
• 3.1 引言
• 3.2 主要实验试剂与仪器
• 3.3 水解法制备富勒醇
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 不同pH值下水解产物在水中溶解度的对比
• 3.4.2 由不同富勒烯制备的富勒醇的溶解度的对比
• 3.4.3 不同富勒烯制备的富勒醇的紫外谱图对比
• 3.4.4 水溶性富勒醇S-1与过氧化富勒烯A-1的红外谱图对比
• 3.4.5 S-1的质谱表征
• 3.4.6 S-1水溶液粒径的DLS表征
• 3.4.7 S-1的元素分析表征
• 3.5 二次氧化法制备富勒醇
• 3.6 结果与讨论
• 3.6.1 水溶性富勒醇N-1与富勒醇S-1的溶解度对比
• 3.6.2 水溶性富勒醇N-1与富勒醇S-1的红外谱图对比
• 3.6.3 水溶性富勒醇N-1与富勒醇S-1的紫外可见吸收光谱图对比
• 3.6.4 二次氧化法制备富勒醇的元素分析
• 3.6.5 N-1水溶液粒径的DLS表征
• 3.6.6 N-1的MA LDI-TOF表征
• 3.6.7 多羟基富勒醇自由基清除能力测试
• 3.7 多羟基富勒醇压裂液的流变实验
• 3.7.1 羟丙基胍胶基液的配制
• 3.7.2 加入多羟基富勒醇的羟丙基胍胶基液的交联
• 3.7.3 加入多羟基富勒醇的压裂液的流变实验
• 3.8 小结
• 60的制备合成及其压裂液的流变实验'>第4章 γ-CD/C₆₀的制备合成及其压裂液的流变实验
• 4.1 引言
• 4.2 主要实验试剂与仪器
• 60包合物的制备'>4.3 γ-CD/C₆₀包合物的制备
• 4.4 结果与讨论
• 60包合物的UV-vis表征'>4.4.1 γ-CD/C₆₀包合物的UV-vis表征
• 60包合物的红外谱图表征'>4.4.2 γ-CD/C₆₀包合物的红外谱图表征
• 60包合物XRD表征'>4.4.3 γ-CD/C₆₀包合物XRD表征
• 60包合物的自由基清除能力测试'>4.4.4 γ-CD/C₆₀包合物的自由基清除能力测试
• 4.5 压裂液的流变实验
• 4.5.1 羟丙基胍胶基液的配制
• 60包合物的羟丙基胍胶基液的交联'>4.5.2 加入γ-CD/C₆₀包合物的羟丙基胍胶基液的交联
• 4.5.3 流变实验
• 4.6 小结
• 第5章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文以及参加科研情况