蒙脱土-聚合物纳米复合材料及其在油田开发中应用性能探讨

将工业品蒙脱土提纯,与铵盐进行离子交换,在PHP(HPAM)水溶液中冷冻干燥,得到蒙脱土的固态化纳米前驱物NPP,再用某种齐聚物包裹,得到核 壳结构颗粒(最大粒径0.5～2μm),在单体聚合时颗粒剥离或分散,蒙脱土的粒径降至20～70nm,团聚颗粒占3%～5%,成为纳米复合材料(纳米颗粒)。介绍了2种纳米化前驱物的特性。超细颗粒与聚合物之间的强相互作用使纳米复合材料中聚合物的热降解性减小。用钻井液常规测定方法考察了所制备的纳米颗粒(主要是NPP PHP纳米颗粒)悬浮液的流变及其他特性:增粘性远大于蒙脱土+PHP混合物浆;AV,PV,YP值对聚合物浓度很敏感;n、k值变化相对较小;在150℃热处理后粘度、滤失量、密度变化小;滤饼致密光滑;随聚合物浓度增大,pH迅速降至一恒定值(符合Kubo等的超微颗粒电中性理论);AV值随NaCl加量增大而增大,随CaCl2加量增大而减小。在NPP PHP泥饼中检出ZnS,CaS,CaCO3等物质,应为超细蒙脱土的生成物,生成反应有利于去除H2S和CO2,其不利影响有待研究。图5表2参12。

聚合物/蒙脱土剥离型纳米复合材料逾渗理论分析

针对剥离型聚合物-蒙脱土纳米复合材料(PLSN),提出的临界基体层厚度增韧机制,以蒙脱土片层为单元,设片层的应力范围为球形,建立逾渗模型.得到PLSN的逾渗阈值为0.52,与聚合物基体、蒙脱土的成份、性质、粒子尺寸无关.对PLSN的增韧行为进行逾渗理论分析,并对剥离型环氧树脂/STAB-MMT纳米复合材料的增韧行为进行逾渗理论计算,得到其标度为0.19.说明了MMT片层在剥离型纳米复合材料中起到交联点的作用,具有增韧效应,其增韧行为符合逾渗理论.