【摘要】：在欠平衡鉆井過程中,凍膠閥技術(shù)因其作業(yè)成本低,對油氣無污染等優(yōu)勢而得到廣泛應(yīng)用,但對于高壓地層,用作凍膠閥的常規(guī)復(fù)合凝膠的機(jī)械強(qiáng)度不足,易破碎,無法實(shí)現(xiàn)密封效果。為了克服此缺點(diǎn),本文將丙烯酰胺/甲基丙烯酸羥乙酯(AM/HEMA)共聚納米微球、含有碳碳雙鍵的可聚合微球及納米纖維素(NCC、CNF)添加于常規(guī)的聚丙烯酰胺及丙烯酰胺凝膠體系中以增強(qiáng)凍膠閥的機(jī)械強(qiáng)度,通過質(zhì)構(gòu)儀和流變儀研究了不同納米粒子對復(fù)合凝膠的拉伸性能、壓縮性能及粘彈特性的影響,并利用掃描電鏡(SEM)、傅里葉變化紅外光譜(FTIR)以及固體核磁探究了納米粒子增強(qiáng)復(fù)合凝膠的機(jī)理。結(jié)果表明,對于聚丙烯酰胺/AM/HEMA微球凝膠,微球的加入能夠有效地增強(qiáng)凝膠的機(jī)械強(qiáng)度。與未添加微球凝膠相比,10wt%微球含量的復(fù)合凝膠的拉伸應(yīng)力增大了約20倍,壓縮應(yīng)力增大了3倍左右。對于丙烯酰胺/AM/HEMA微球復(fù)合凝膠,當(dāng)丙烯酰胺與微球含量比為6:2時(shí),復(fù)合凝膠的拉伸應(yīng)力最大,拉伸比較大,說明其具備良好的韌性。當(dāng)丙烯酰胺與微球含量比為7:1時(shí),復(fù)合凝膠的壓縮應(yīng)力及彈性模量均為最大,壓縮后能夠基本恢復(fù)原狀,僅發(fā)生極小的環(huán)切狀破碎,而未添加微球凝膠則發(fā)生大面積的斷裂,這表明其彈性良好。復(fù)合凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)凝膠包裹球形顆粒的狀態(tài),這在一定程度上增大了凝膠的孔壁厚度,且微球自身具備良好的彈性,明顯地改善了復(fù)合凝膠的機(jī)械性能。對于丙烯酰胺/可聚合微球復(fù)合凝膠,當(dāng)丙烯酰胺與可聚合微球含量比為6:2時(shí),復(fù)合凝膠的機(jī)械性能達(dá)到最佳,在壓縮過程中,復(fù)合凝膠完全恢復(fù)原狀,未發(fā)生破損。復(fù)合凝膠呈現(xiàn)出獨(dú)特的以微球?yàn)椤敖宦?lián)點(diǎn)”的蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),紅外及核磁證明可聚合微球表面的碳碳雙鍵與丙烯酰胺單體發(fā)生反應(yīng)而形成這種獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對于丙烯酰胺/纖維素復(fù)合凝膠,當(dāng)丙烯酰胺與納米纖維素NCC及CNF含量比為5:3時(shí),復(fù)合凝膠的機(jī)械性能達(dá)到最佳。NCC復(fù)合凝膠的韌性增強(qiáng)效果較為明顯;而CNF復(fù)合凝膠的強(qiáng)度增強(qiáng)效果更顯著,其拉伸應(yīng)力較常規(guī)凝膠提高近6倍。
【圖文】：

第 1 章 文獻(xiàn)綜述膠，對制備好的復(fù)合凝膠進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，通過溶膠-凝膠呈孔狀，凝膠的溶脹性較好。以丙烯酸為單體，以硅酸鈉作前驅(qū)物合成了 SiO2/丙烯發(fā)現(xiàn)，此凝膠微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)以 SiO2為內(nèi)核和丙烯酸為復(fù)合水凝膠于蒙脫土優(yōu)異的性能以及較為低廉的成本，關(guān)于其復(fù)插層復(fù)合水凝膠[34-36]的科學(xué)研究吸引了越來越多的科學(xué)成分為天然礦物蒙皂石，而這種蒙皂石的微觀結(jié)構(gòu)如圖八面體結(jié)構(gòu)為中心，在其上下表面附著硅氧四面體結(jié)構(gòu)67Mg0,33(OH)2[Si4O10]} 。

圖 1.2 片層粒子在復(fù)合材料內(nèi)的分散：(a)聚集的；(b)插層的；(c)剝離的. 1.2 Dispersion of montmorillonite lamellar particles in composite material(a) Aggregates; (b) Intercalation; (c) Exfoliation[39]化石墨烯復(fù)合水凝膠來，氧化石墨烯材料吸引了來自全世界科學(xué)家的廣泛關(guān)注，這是由羥基羧基等豐富的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)[40]，從而表現(xiàn)出極佳的化學(xué)活性，能納米材料添加劑。Cong[41]等人以 N-丙烯酰-6 氨基乙酸為單體，以劑，以過硫酸銨為引發(fā)劑制備出石墨烯復(fù)合凝膠。對此凝膠進(jìn)行分韌性極強(qiáng)，拉伸形變量可達(dá) 1190%，遠(yuǎn)高于不添加石墨烯的常規(guī)凝分子微球復(fù)合水凝膠物醫(yī)療領(lǐng)域，納米或微米級的高分子微球復(fù)合凝膠有著極為廣泛的對環(huán)境極其敏感，，常被用于在身體中傳遞藥物。但是此類復(fù)合凝膠可發(fā)現(xiàn)其機(jī)械性能極差[43]。針對此明顯劣勢，Wang 等人[44]將高分
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ427.26;TE24

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本文編號：2637786