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壳聚糖双层膜的制备及性能研究

壳聚糖双层膜的制备及性能研究

作者：于永金天津大学

学位级别：硕士

壳聚糖是一种具有良好生物相容性的天然聚合物,在组织工程领域有着广泛的用途。本文目标是制备一种生物相容性好的阻隔膜,通过热诱导相分离法,以戊二醛为交联剂制备了壳聚糖双层膜。通过改变预冻温度可以调节膜的孔径,以便达到使细胞不... 详细信息

壳聚糖是一种具有良好生物相容性的天然聚合物,在组织工程领域有着广泛的用途。本文目标是制备一种生物相容性好的阻隔膜,通过热诱导相分离法,以戊二醛为交联剂制备了壳聚糖双层膜。通过改变预冻温度可以调节膜的孔径,以便达到使细胞不能长入材料内部的目的。利用IR对膜交联前后的化学结构进行了表征。通过SEM观察了不同预冻温度及不同交联度下制备的壳聚糖双层膜的表面及断面形貌;对膜的孔隙率、亲疏水性、力学性能作了初步探讨;研究了膜在溶菌酶的PBS缓冲溶液中的降解行为,并通过SEM观察了膜降解后的形貌。结果表明,所制备的双层膜具有较为合适的孔隙率和良好的亲水性,并具有良好的力学性能,降解12周后膜的质量损失在7%左右。细胞相容性是生物材料必须具备的性能之一。论文对3T3成纤维细胞在壳聚糖双层膜上生长及黏附行为进行了初步的探讨。MTT实验结果表明,3T3细胞在所制得的壳聚糖双层膜上具有良好的黏附和增殖活性。经SEM观察,发现3T3细胞虽然在双层膜表面具有很好的生长活性,但并不能进入材料内部。所以本论文制得的壳聚糖双层膜有望在组织工程中作为阻隔膜使用。

关键词：组织工程壳聚糖阻隔双层膜热诱导相分离降解细胞相容性

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功能性固井工作液研究进展

钻井液与完井液 2016年第4期33卷 1-7页

作者：于永金靳建洲齐奉忠中国石油集团钻井工程技术研究院北京102206

随着油气勘探开发工作的逐步深入以及向深层、复杂地层、非常规储层、海洋等领域的拓展,油气井固井难度显著增加,对固井后水泥环长期密封性能要求越来越高,固井工作液体系的研发及应用面临新的挑战。从长封固段大温差水泥浆体系、韧性... 详细信息

随着油气勘探开发工作的逐步深入以及向深层、复杂地层、非常规储层、海洋等领域的拓展,油气井固井难度显著增加,对固井后水泥环长期密封性能要求越来越高,固井工作液体系的研发及应用面临新的挑战。从长封固段大温差水泥浆体系、韧性水泥浆体系、防腐蚀水泥浆体系、稠油热采井固井水泥浆体系、自修复(自愈合)水泥浆体系、深水固井水泥浆体系及功能性前置液体系,总结了近年来固井工作液体系的技术进展。根据复杂井固井作业面临的挑战,从固井新材料及功能性水泥浆体系两方面提出了今后的攻关方向。

关键词：固井水泥浆前置液水泥外加剂固井材料

水镁石纤维对固井水泥石力学性能的增强效果及机理

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天然气工业 2015年第6期35卷 82-86页

作者：李明杨雨佳靳建洲于永金郭小阳西南石油大学材料科学与工程学院 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学中国石油集团钻井工程技术研究院固井完井研究所

固井水泥石的脆裂微裂缝破坏了水泥环完整性,从水泥材料方面改善水泥石的性能一直是国内外固井界研究的一个热点。为此,实验研究了水镁石纤维对水泥石劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度的影响;模拟井下环境进行了水镁石纤维水泥石的三... 详细信息

固井水泥石的脆裂微裂缝破坏了水泥环完整性,从水泥材料方面改善水泥石的性能一直是国内外固井界研究的一个热点。为此,实验研究了水镁石纤维对水泥石劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度的影响;模拟井下环境进行了水镁石纤维水泥石的三轴应力一应变测试;使用扫描电镜观察水镁石纤维水泥石的微观形貌,进而探讨了水镁石纤维对水泥石的增强机理。结果表明:①水镁石纤维掺量适当时,水泥浆的应用性能良好;②水镁石纤维显著增强水泥石力学性能,水镁石纤维掺量为5.0%(质量分数)时,水镁石纤维水泥石的28 d劈裂抗拉强度、抗压、抗折强度较之纯水泥石分别提高32.8%、15.3%和32.2%,而其弹性模量较之空白试样水泥石降低34.5%;③水镁石纤维的亲水性良好,可在水泥石中乱向分布形成三维网络结构,通过拔出耗能作用和桥联作用控制了微裂纹的产生和发展,增强了水泥石力学性能。

关键词：油井水泥石水镁石纤维力学性能增强弹性模量固井

抗高温耐盐AMPS/AM/AA降失水剂的合成及其性能表征

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石油学报 2011年第3期32卷 470-473页

作者：郭锦棠周贤明靳建洲于永金天津大学化工学院天津300072 中国石油集团钻井工程技术研究院北京100089

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为单体,采用新型偶氮类引发剂(V50)合成了AMPS/AM/AA三元抗高温耐盐油井水泥降失水剂,通过设计正交实验,确定了共聚物的最佳合成条件为:AMPS/AM/AA的摩尔比为45∶45∶10,... 详细信息

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为单体,采用新型偶氮类引发剂(V50)合成了AMPS/AM/AA三元抗高温耐盐油井水泥降失水剂,通过设计正交实验,确定了共聚物的最佳合成条件为:AMPS/AM/AA的摩尔比为45∶45∶10,聚合反应温度为60℃,单体质量百分数为9%,引发剂摩尔百分比为0.60%,反应介质pH值为8;反应时间4h。通过红外光谱分析验证了三元共聚物的结构;采用DSC与TG证实了三元共聚物在300℃具有较好的热稳定性;水泥浆性能测试表明,该降失水剂能够在180℃/6.9MPa、饱和盐水中,控制水泥浆API失水量小于100mL。

关键词： AMPS/AM/AA三元共聚物抗高温耐盐降失水剂转化率

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新型聚合物缓凝剂的合成与性能研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2017年第5期50卷 453-458页

作者：郭锦棠石英于永金夏修建靳建州天津大学化工学院天津300072 中国石油集团钻井工程技术研究院北京100089

目前深井、超深井固井中大多存在封固段长、上下温差大、顶部水泥浆易出现超缓凝等问题.针对上述问题,本文引入具有长侧链结构的单体,设计合成了一种疏水缔合水溶性聚合物缓凝剂.采用红外光谱仪对聚合物结构进行表征,通过R/S-CC流变仪... 详细信息

目前深井、超深井固井中大多存在封固段长、上下温差大、顶部水泥浆易出现超缓凝等问题.针对上述问题,本文引入具有长侧链结构的单体,设计合成了一种疏水缔合水溶性聚合物缓凝剂.采用红外光谱仪对聚合物结构进行表征,通过R/S-CC流变仪、荧光光谱仪以及纳米粒度仪对聚合物的疏水缔合结构进行表征,利用热失重分析仪对聚合物的热稳定性进行测试,利用水泥浆的初终凝时间测试、早期强度发展测试、高温高压稠化测试来表征聚合物在水泥浆体系中的性能.结果表明:该疏水缔合水溶性聚合物在水溶液中存在疏水缔合结构,并且这种结构在钙离子溶液中也存在;该聚合物分子结构稳定,具有良好的耐热性;在水泥浆中能明显地改善水泥体系性能,其在高温条件下具有良好的缓凝性,在低温条件下对水泥石的早期强度的发展影响较小,该聚合物在长封固段固井中具有一定的应用前景.

关键词：固井缓凝剂疏水缔合水溶性聚合物疏水缔合结构早期强度发展

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新型固井降失水剂HTF-200C

石油勘探与开发 2012年第3期39卷 359-364页

作者：郭锦棠卢海川刘硕琼靳建州于永金天津大学化工学院中国石油集团钻井工程技术研究院

针对目前中国常规固井降失水剂抗温抗盐能力差、综合性能欠佳的问题,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、新型双羧基化合物为单体,采用水溶液自由基聚合的方法合成了耐盐、抗高温的共聚物型固井水泥降失水剂... 详细信息

针对目前中国常规固井降失水剂抗温抗盐能力差、综合性能欠佳的问题,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、新型双羧基化合物为单体,采用水溶液自由基聚合的方法合成了耐盐、抗高温的共聚物型固井水泥降失水剂HTF-200C。HTF-200C微观结构表征和应用性能综合评价表明,各单体成功参与聚合,共聚物热稳定性良好;该降失水剂控失水耐温可达200℃,抗盐达饱和,可解决常规降失水剂高温下易水解、稠化实验"鼓包"等问题;以HTF-200C为主剂的水泥浆体系失水量低、抗盐耐温能力强、低温下强度发展快、无超缓凝现象、胶凝强度过渡时间短,具有很好的综合性能。产品在辽河油田陈古1-3井应用后固井质量达到优质。

关键词：新型固井降失水剂 HTF-200C 抗盐性耐温性水泥浆体系性能应用

低温抗盐降失水剂LTF-1的室内合成及性能研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2013年第11期46卷 1019-1025页

作者：夏修建郭锦棠靳建洲于永金冯亚凯天津大学化工学院天津300072 中国石油集团钻井工程技术研究院北京100089

针对低温浅层、盐层油气井固井水泥浆存在低温强度发展缓慢、受盐层影响较大的问题,依据自由基水溶液聚合原理,制备出一种低温抗盐降失水剂***-1是利用AMPS、AM和一种单体X通过共聚反应制备而成,采用正交实验法,确定单体配比、优化分子... 详细信息

针对低温浅层、盐层油气井固井水泥浆存在低温强度发展缓慢、受盐层影响较大的问题,依据自由基水溶液聚合原理,制备出一种低温抗盐降失水剂***-1是利用AMPS、AM和一种单体X通过共聚反应制备而成,采用正交实验法,确定单体配比、优化分子结构、调整相对分子质量大小及其分布,优选出LTF-1的最佳合成工艺条件.室内研究表明,以LTF-1为主剂的低温水泥浆体系具有强度发展迅速、失水量低、抗盐能力强、流变性优异、缓凝性弱及稠化时间易调等特点,解决了常规降失水剂固井水泥浆存在低温强度发展缓慢、受盐层影响较大的问题;其综合性能能够满足低温浅层及盐层油气井的固井要求.

关键词：低温抗盐降失水剂水泥浆固井

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纤维/晶须材料对固井水泥石的增韧机理研究

西南石油大学学报（自然科学版） 2016年第5期38卷 151-156页

作者：李明邓双严平靳建洲于永金西南石油大学材料科学与工程学院四川成都610500 西南民族大学化学与环境保护工程学院四川成都610041 中国石油钻井工程技术研究院北京昌平102206

扫描电子显微镜(SEM)用于水泥基材料研究,可以准确、快速、直观地提供水泥石断面的微观形貌等信息。固井水泥环这一水泥基材料在井下工况受复杂应力影响易产生微裂缝与微环隙,造成水泥环封固能力下降。高弹模纤维、低弹模纤维、晶须等... 详细信息

扫描电子显微镜(SEM)用于水泥基材料研究,可以准确、快速、直观地提供水泥石断面的微观形貌等信息。固井水泥环这一水泥基材料在井下工况受复杂应力影响易产生微裂缝与微环隙,造成水泥环封固能力下降。高弹模纤维、低弹模纤维、晶须等材料有助于降脆增韧水泥环。为了弄清高弹模纤维、低弹模纤维、晶须等材料对水泥环的降脆增韧机制,用扫描电镜对水泥石微观形貌进行了观察分析,探讨了增韧机制。实验结果表明,高弹模纤维、低弹模纤维、晶须等材料降脆增韧水泥环的机制包括拔出、桥连和裂纹偏转。相对于单掺纤维或单掺晶须,将二者混杂使用的增韧效果更好,其原理在于晶须属于微米级材料,可以阻止微米级微裂纹的产生和扩展;纤维属于毫米级材料,可以阻止毫米级微裂缝的产生与扩展;二者混杂使用可以起到多层次阻裂和增韧的目的。

关键词：油井水泥石扫描电镜纤维增韧微观形貌

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温敏增稠固井水泥外加剂的合成与性能研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2016年第6期49卷 597-602页

作者：郭锦棠董美美于永金夏修建靳建州天津大学化工学院天津300072 中国石油集团钻井工程技术研究院北京100089

目前在深井、超深井固井过程中,因井底循环温度过高,常导致水泥浆体系稠度逐渐变稀,稳定性变差,针对这一问题,设计合成了一种具有温敏增稠作用的聚合物.通过红外、核磁对该聚合物的结构进行表征,利用TG对该聚合物进行了耐热性能分析,采... 详细信息

目前在深井、超深井固井过程中,因井底循环温度过高,常导致水泥浆体系稠度逐渐变稀,稳定性变差,针对这一问题,设计合成了一种具有温敏增稠作用的聚合物.通过红外、核磁对该聚合物的结构进行表征,利用TG对该聚合物进行了耐热性能分析,采用流变仪测试了该接枝聚合物水溶液在不同温度条件下的流变性能.结果表明,该温敏接枝聚合物具有良好的耐热性并且在水溶液中具有独特的高温增稠性能.将该聚合物应用于水泥浆体系中,并进行了沉降稳定性测试和高温高压稠化性能测试,结果表明该温敏增稠聚合物能明显改善水泥浆在高温高压条件下的稳定性.

关键词：固井增稠剂温敏聚合物低临界溶解温度偶合接枝