抗高温液膜强化型泡沫凝胶研制及性能评价

针对常规泡沫在高温、高矿化度条件下稳定性差,无法满足哈拉哈塘油藏条件的问题,研制了一种稳定性较好的泡沫凝胶体系,并对其进行了稳定性及微观结构评价。其基础配方为:1.0%纳米材料+1.0%SAV333聚合物+0.6%醛类交联剂+0.4%酚类交联剂+1.5%APG0814-CHSB(2:1)。通过显微镜分析其稳定机理,泡沫凝胶增加了泡沫液相黏度及液膜厚度,泡沫凝胶体系的液膜厚度较泡沫体系增加了32%,大幅度降低泡沫析液速率,减缓消泡速度,进而提高泡沫的稳定性。本文为泡沫凝胶提高高温、高矿化度油藏水驱后剩余油的采收率提供理论依据及指导。

船用铸铁耐高温甲酸腐蚀涂层抗高温腐蚀性能研究

为有效预防铸铁材料的腐蚀,提高船舶的安全性,研究船用铸铁耐高温甲酸腐蚀涂层抗高温腐蚀性能。制备纳米Fe粉体材料和添加了纳米Al粉和Cr_(3)C_(2)粉的Fe-Al/Cr_(3)C_(2)复合喷涂粉体材料以及指标甲酸溶液,利用正火态20钢制备铸铁试件M-1和M-2,将甲酸溶液作为腐蚀溶液,在不同高温环境下进行抗高温腐蚀性能测试。试验结果表明,铸铁涂层试件在高温甲酸溶液腐蚀后,涂层表明呈现不同程度凸起,该凸起为Al和Cr氧化物以及Fe氧化物,该氧化物对铸铁材料起到了保护膜作用,因此试件M-2的抗高温腐蚀性能较好;在相同高温甲酸溶液腐蚀环境下,试件M-2的质量损失数值也低于试件M-1,表明添加了纳米Al粉和Cr_(3)C_(2)粉的Fe-Al/Cr_(3)C_(2)复合喷涂粉体材料制备成的铸铁试件M-2抗高温腐蚀能力较强。

耐盐抗高温水基钻井液增黏剂的合成与性能评价

以N-乙烯基甲酰胺(NVF)、二乙烯苯(DVB)与丙烯酰胺(AM)等单体为主要原料,经过自由基聚合制备抗高温共聚物增黏剂DT。通过FTIR与1H NMR测定了聚合物体系的结构以及通过热失重分析了聚合物体系的热性能。评价了聚合物在不同温度高温老化前后的黏度变化。结果表明,增黏剂DT在240℃、15%NaCl的基浆中黏度保持率87.1%;在200~240℃的温度下具有不同的抗老化周期;在含有25%NaCl的基浆中,200℃下的黏度保持率130%;高温高压流变实验表明,含DT的钻井液在150~180℃的温度范围内具有恒流变,有利于稳定高温下钻井液的黏度和强度。

一种抗高温梳型两性离子聚合物降黏剂

针对深井超深井钻井中高密度水基钻井液黏度高、易高温增稠等流变性调控难题,以对苯乙烯磺酸钠盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-烯丙基-2-甲基氯化铵、烯丙基聚氧乙烯醚为单体,合成了一种抗高温梳型两性离子聚合物降黏剂ZT-1。采用红外光谱表征了降黏剂的分子结构,验证梳型两性离子聚合物合成的成功,采用热重分析表征了降黏剂的热稳定性,其分解温度达250℃。ZT-1具有良好的抗高温耐盐钙降黏分散性能,抗温240℃,可抗饱和盐,抗2%氯化钙;ZT-1加量为0.3%时,老化温度为200℃,在评价浆中的降黏率可达77.7%,在高密度(2.4 g/cm^(3))水基钻井液体系中表观黏度的降低率达33%,塑性黏度的降低率达14%,动切力降低率达67%。ZT-1性能优于阴离子降黏剂磺化丹宁以及常规线性两性离子聚合物降黏剂XY-27和ADS共聚物,这种梳型两性离子聚合物降黏剂在超高温超高密度钻井液中具有良好的应用前景。

沉积气压对AlCrTiSiN涂层组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响

沉积气压是涂层制备的重要工艺参数,为研究其对AlCrTiSiN纳米复合涂层组织结构、力学性能与抗高温氧化性能的影响,采用射频磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术,改变沉积气压(0.6,0.8 Pa)制备出2种AlCrTiSiN纳米复合涂层,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)、纳米压痕仪等对比分析了2种涂层的结构与性能。结果表明:2种沉积气压下制备涂层的相结构均为fcc-(Al,Cr,Ti)N,均沿(111)晶面择优生长,但0.8 Pa制备涂层的(111)织构系数更大,表明其择优取向更明显。与沉积气压为0.8 Pa制备的涂层相比,0.6 Pa制备的涂层表面颗粒更细小,涂层更致密,具备更佳的力学性能,拥有更优异的抗弹性变形能力、抗塑性变形能力和膜基结合力。这一方面是因为在低沉积气压下沉积粒子到达基体上的能量更大;另一方面是由于0.8 Pa制备的涂层中可能出现了厚度较大并且较软的Si_(3)N_(4)相。在900℃氧化6 h后,涂层表面均生成了一层连续、致密的Al_(2)O_(3)混合氧化膜,有效阻止了O向涂层内扩散,可对氧化膜下方涂层起到一定的保护作用。随着沉积气压由0.6 Pa增加到0.8 Pa,氧化物颗粒增大,氧化膜厚度增大,抗高温氧化性能下降。

γ-TiAl基合金用Al_(2)O_(3)-SiC-AlPO_(4)复合涂层抗高温氧化性能研究

目的通过表面涂层提高γ-TiAl基合金的抗高温氧化性能。方法采用常规喷涂涂料法在γ-TiAl合金基体上制备Al_(2)O_(3)-SiC-AlPO_(4)磷酸盐复合抗高温氧化涂层。研究γ-TiAl合金和涂层样品在900℃、静态空气条件下的准等温氧化动力学行为。用XRD和SEM/EDS分别对涂层样品氧化前后的物相组成、组织形貌和微区成分进行表征分析;用电子探针(EPMA)分析涂层样品的元素分布情况。结果900℃恒温氧化动力学研究结果表明,γ-TiAl基合金初期氧化速率常数为32.501×10^(-2)mg/(cm^(2)·h^(1/2)),与后期氧化速率常数28.113×10^(-2)mg/(cm^(2)·h^(1/2))基本接近,呈直线规律,不具有抗氧化性能;而Al_(2)O_(3)-SiC-AlPO_(4)磷酸盐复合涂层样品氧化后期氧化速率常数为5.967×10^(-2) mg/(cm^(2)·h^(1/2)),与氧化初期8 h内氧化速率常数23.941×10^(-2) mg/(cm^(2)·h^(1/2))相比,明显降低,遵循典型抛物线规律,具有抗氧化性能。微观分析结果表明,原始涂层与γ-TiAl合金基体结合紧密,涂层主要相组成为Al_(2)O_(3)、SiC、SiO_(2);AlPO_(4)以无定形状态构成涂层连续相。氧化后,AlPO_(4)演变成晶态,形成涂层致密的网络结构;部分基体钛元素扩散进入涂层中疏松部位,氧化后形成TiO_(2)弥散分布在涂层中,填补了涂层疏松部位,使涂层更加致密;在涂层与基体界面2μm区域内形成连续致密Al_(2)O_(3)膜,阻挡了空气中的氧进一步扩散进入基体。结论Al_(2)O_(3)-SiC-AlPO_(4)复合涂层有效降低了γ-TiAl基合金氧化速率,有助于形成保护性Al_(2)O_(3)膜,明显改善了900℃γ-TiAl基合金抗高温氧化性能。

抗高温抗盐水基降滤失剂的合成与性能评价

针对现有水基钻井液用降滤失剂抗高温和抗盐能力不足的问题,提出以腐植酸钠(Na Hm)、N,N-二甲基丙烯酰胺(NNDMA)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMAAC)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)为单体,过硫酸铵为引发剂,通过水溶液自由基聚合制备了一种抗高温抗盐降滤失剂。采用正交实验确定最佳反应条件:m(Na Hm∶NNDMA∶DMDAAC∶SSS)=2∶6∶2∶2,单体浓度30%,引发剂加量1.0%,反应温度65℃。利用红外光谱、热失重、核磁共振氢谱及环境扫描电镜对产物进行了结构表征和分析,证明四元聚合物制备成功,并通过抗高温、抗盐性能评价以及和市面常用产品对比,实验发现所合成的降滤失剂具有良好的抗高温抗盐性能,230℃老化16 h后,中压滤失量为5 m L,高温高压滤失量为22 m L,抗Na Cl 25%,抗Ca Cl21.5%,在高温高盐水基钻井液中具有广阔的应用前景。

水基钻井液用抗高温耐盐降滤失剂的制备与性能评价

针对深井和超深井钻探中水基钻井液在高温高盐环境下性能衰减的问题,通过自由基聚合法合成了一种新型抗高温耐盐降滤失剂。通过引入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠作为单体,并使用N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂,优化了聚合条件。结果表明,在最优单体浓度2.0 mol·L^(-1)、最优单体配比n(AMPS)∶n(AM)=4∶1和最佳反应温度80℃的条件下,合成的降滤失剂HTSR展现出优异的降滤失性能,其降滤失率达到75.2%,并在200℃的高温条件下保持了较低的滤失量(7.8 mL)。此外,HTSR在8%NaCl溶液中的滤失量仅为8.6 mL,表现出良好的抗盐性能。热重分析结果显示,HTSR在270℃之前的质量损失较小,具有出色的热稳定性。红外光谱分析进一步证实了其化学结构的正确性。研究成果为高温高盐环境下水基钻井液的降滤失剂设计提供了新的思路,对提高深井和超深井钻探的钻井液性能具有重要意义。

氧化铝纤维对铝酸盐水泥抗高温及力学性能的影响

以提高耐火度为目的将氧化铝纤维掺入铝酸盐水泥中采用0.1%、0.2%、0.3%、0.4%掺量的氧化铝纤维进行试验,结果表明:试样常温力学性能随着煅烧温度升高而提高;氧化铝纤维掺量为0.3%最为合适,力学性能最好,线变化率最小;物相组成与显微结构分析表明,TiO2可以降低CA6的生成温度,促使CA6形成更大、更厚的六边形片状,使得结构耐火度及强度提高。

四元共聚抗高温耐盐粉体降失水剂的制备及性能研究

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、马来酸酐(MA)和甲基丙烯磺酸钠(SMAS)等为原料,采用反相乳液聚合法并引入非离子型乳化剂异构十三醇聚氧乙烯醚和司班80合成了一种抗高温耐盐四元共聚物粉体降失水剂ADMS。利用FT-IR、NMR、TG和GPC对共聚物的结构和热稳定性进行表征,并对ADMS进行了性能评价。结果表明,4种功能单体均参与了反应,ADMS的重均分子质量达448198,耐温可达320℃;ADMS抗温能力良好,使用温度在30~200℃;200℃时,添加3%ADMS的淡水基水泥浆失水量为48 mL;ADMS抗盐能力良好,在半饱和盐水和饱和盐水基水泥浆中分别添加4%和5%的ADMS可控制失水量在50 mL以内;ADMS对水泥浆稠化时间、水泥石抗压强度等无不利影响。

氯化物熔盐体系电沉积铱及其组织结构和抗高温氧化性能

[目的]随着航空航天技术的迅猛发展,对飞行器热端部件的性能要求日益严苛。金属铱(Ir)因具有超高的熔点、优异的耐蚀性、高强度及稳定的物理化学性能,被认为是热端部件理想的防护层材料。[方法]采用NaCl-KCl-CsCl-IrCl_(3)氯化物熔盐体系在高纯铼片表面电沉积Ir。通过热重分析初步确定了电沉积的适宜温度范围,再通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了温度和阴极电流密度对Ir镀层表面形貌和元素组成的影响。采用X射线衍射仪(XRD)分析了较优条件下制备的Ir镀层的晶相结构,并通过高温烧蚀检测了其抗高温氧化性能。[结果]NaCl-KCl-CsCl-IrCl_(3)熔盐体系在490℃时开始熔解,596℃开始挥发,且挥发速率随着温度的升高而升高,650℃左右时挥发速率达到0.5%/min。该熔盐体系电沉积的适宜温度范围为550~650℃。当温度为600℃、阴极电流密度为0.2 A/cm^(2)时,所得Ir镀层连续致密、纯度高,呈(111)晶面择优取向的面心立方多晶结构,并且抗高温氧化性能良好。[结论]通过调控氯化物熔盐体系电沉积工艺参数能够制备连续致密的纯Ir镀层,并且其抗高温氧化性能有进一步提升的空间。

新型抗高温酸化缓速剂的研制与性能评价

以丙烯酰胺、对苯乙烯磺酸钠、烯丙基聚氧乙烯醚和十六烷基二甲基烯丙基氯化铵为单体,采用水溶液聚合法合成了一种抗高温、低黏酸化缓速剂。实验结果表明:在200℃、w(酸化缓速剂)=1%时,缓速率可达35%。该缓速剂可抗w(NaCl)=10%及w(CaCl_(2))=10%污染;酸化缓速剂对酸化工作液配方稳定铁离子能力和表面张力的改变均小于1%。川西南低渗砂岩气藏增产实验表明,在相同的地层条件下,新型酸化缓速剂构建的酸液体系增产效果为0.99%~3.88%。

炼化装置腐蚀防护用新型抗高温缓蚀剂的制备及性能评价

为了降低炼化厂换热器等装置的腐蚀速率,延长其使用寿命,以有机胺单体、甲醛和苯丙酮为原料,通过室内实验制备了一种适合炼化装置腐蚀防护用的新型抗高温缓蚀剂HTS-2,对缓蚀剂的合成工艺条件进行了优化,并考察了其腐蚀防护效果。结果表明:当各原料配比中醛、酮、胺的物质的量比为1∶1∶1、合成反应温度为80℃、反应时间为12 h、盐酸用量为8 mL时,新型抗高温缓蚀剂HTS-2的收率最高,可以达到96.7%。随着抗高温缓蚀剂HTS-2质量分数的逐渐增大,腐蚀速率逐渐减小;随着腐蚀实验温度的逐渐升高,腐蚀速率逐渐增大。当新型抗高温缓蚀剂HTS-2的质量分数为2%、腐蚀实验温度为150℃时,目标炼化厂换热器装置钢材的腐蚀速率低至0.097 mm·a^(-1)。研究结果,表明缓蚀剂HTS-2的耐温性能较好,能够满足炼化装置在高温条件下的腐蚀防护需求。

超深井高密度抗高温钻井液研究与应用

通过引入科研产品两性离子降滤失剂XNPFL-1和纳微米封堵剂,优选高温钻井液体系材料,得到高密度抗高温钻井液体系配方:3%基浆+5%氯化钾+0.3%聚丙烯酰胺钾盐+0.6%聚胺抑制剂+3%降滤失剂XNPFL-1+3%天然高分子复配物JNJS220+3%井壁稳定剂HQ-10+3%纳微米封堵剂+3%超细碳酸钙+5%RH_(2)20+0.5%减磨剂(加重至2.1g·cm^(-3)),室内评价结果表明高密度抗高温钻井液体系综合性能良好,在超深井仁探1井中成功应用,克服了该井小井眼段温度高、井壁易失稳、盐水污染、酸性气污染等技术难题。

抗高温无固相保护储层钻井液的体系建立与实验

从配制新型抗高温无固相钻井液出发,建立抗高温无固相保护储层钻井液体系,自制合成材料BHX作为抗温增黏降滤失剂封堵剂和消泡剂H26,并且以HCOOK有机盐加重剂构建无固相抗高温钻井液体系。基于处理剂加量优选,确定密度为1.30 kg/L的抗高温无固相钻液为水+0.7%NaOH+0.5%Na_2CO_(3)+0.7%VIS-HT+3%BHX+3.0%FDH+3.0%H26+HCOOK。实验结果表明,钻井液体系的渗透率恢复值均>90%,具有优良的储层保护效果,满足钻井储层保护要求。

车古211井抗高温防塌钻井液技术

车古211井是重点评价井,完钻井深5054.3m。车古区块地质结构复杂,地层发育超温,井底温度达180℃,勘探过程中复杂情况不断发生,车古区块一度成为勘探开发的禁区。通过优选复合盐防塌钻井液体系和抗高温无固相钻井液体系,配合现场钻井液维护处理工艺,保证了工程的顺利进行,钻井过程中井壁稳定,完井作业顺利,为该区块的进一步勘探开发提供了宝贵的技术参数和施工经验。

抗高温钻井液体系国内外研究进展与发展建议

深部钻探是获取深部油气资源以及精准探测地球深部的必要手段,随着深井、特深井井深的不断增加,面临的高温环境对钻井液体系提出了更严格的要求。近年来,经过研究人员持续不断的研究,抗高温钻井液体系取得了新的进展。本文分析总结了国内外各种抗高温钻井液体系的研究与应用情况,并指出了不同体系的优势和应用场景,主要包括抗高温聚磺钻井液、高密度钻井液、低密度钻井液等抗高温水基钻井液体系,抗高温纯油基钻井液、水包油、油包水钻井液以及可逆油基钻井液体系,海上深水无固相、甲酸盐钻井液、泡沫钻井液以及弱凝胶钻井液等抗高温无固相钻井液体系;有机硅钻井液体系和生物质钻井液体系。未来的发展方向包括环境友好型、提高抗高温性能、降低成本和增强多功能性。这将需要不断的技术创新和合作,推动钻井行业向更可持续和高效的方向发展,促进抗高温钻井液体系的开发与应用。

苏里格区域抗高温滤失型纤维堵漏技术研究与应用

为满足油气当量稳步增长需求,长庆油田苏里格气田区域恢复了长期注采区、储层断裂带区的钻井施工作业。由于区块长期注采地层压力衰减、加之地层存在天然裂缝,且呈现三维无规律分布,导致钻井井漏复杂急剧增加。据统计,2022年长庆钻井总公司在苏里格区域的施工井共有28口发生大型漏失。其中,苏36、苏5、苏46、苏14等区块存在裂缝漏失带,堵漏及复杂时效长达4 000多小时,导致钻井成本大幅增加。2022年,通过试验高失水纤维堵漏浆体,在治理上部地层漏失时效果显著,但随着井深增加,井温逐步升高,该堵漏浆体在下部地层出现漏失堵漏时存在抗温能力不足、加量在25%以上堵漏浆体稳定性变差,且反复堵漏后对下部储层污染严重问题。为此,研究了一种适宜苏里格区域、抗高温滤失型纤维堵漏技术及施工工艺,现场试验使用了9口井,单井堵漏时效提高16%,单井减少堵漏费用12万元,明显提高了大型及失返性井漏堵漏成功率,实现高效堵漏。

GT1井抗高温有机盐钻井液技术

GT1井地质复杂,地质预测存在多个断层和高压气层,因此该井三开、四开选用抗高温有机盐钻井液体系,该体系具有抑制性强、抗高温性强、抗黏土污染能力强、井壁稳定等特点。抗高温有机盐钻井液体系在GT1井的应用表明,相对于类似井况的KT1井,GT1井实钻钻井液的动切力初、终切值更高,动塑比更高,更有利于井眼清洁;GT1井有机盐井段平均井径扩大率更小,钻井液抑制性更强,井壁更稳定,井径更规则;GT1井全井的平均机械钻速比KT1井提高26.38%;GT1井减少了节流循环时间,节约了钻完井周期。

难熔高熵合金的成分设计及抗高温氧化性能研究进展

与传统镍基高温合金相比,难熔高熵合金具有更好的抗高温软化能力、更高的服役温度和更优异的高温结构稳定性等优点,有望克服传统高温合金在极端装备热端部件应用中的不足。目前报道的RHEAs主要类型包括:①由Nb、Mo、Ta、W、V、Hf、Re难熔元素组成的高熔点RHEAs,这类RHEAs通常室温强度低、脆性大、抗氧化能力差、成形困难,但在1600 ℃超高温下具有高强度;②由Hf、Ta、Ti、Zr等元素组成的高室温塑性RHEAs,其室温压缩应变超过50%,具有良好的加工性能,但其高温软化严重,高温强度远低于高熔点RHEAs。本文总结了难熔高熵合金成分设计思路及高温性能的研究现状,展望了其未来发展趋势及尚待解决的问题。