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耐240℃超高温降失水剂的制备及性能研究

化学工业与工程 2024年

作者：曹成章常庆露胡苗苗郭锦棠天津大学浙江研究院(绍兴) 天津大学化工学院中石化胜利石油工程有限公司固井技术服务中心

为改善油井水泥高温下的降失水性能，通过引入特殊抗高温单体对苯乙烯磺酸钠 (S)，以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N，N－二甲基丙烯酰胺 ( DMAA)、衣康酸（IA）和抗高温环状单体S为原料，在引发剂APS的存在下，采用自由基共聚法... 详细信息

为改善油井水泥高温下的降失水性能，通过引入特殊抗高温单体对苯乙烯磺酸钠 (S)，以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N，N－二甲基丙烯酰胺 ( DMAA)、衣康酸（IA）和抗高温环状单体S为原料，在引发剂APS的存在下，采用自由基共聚法合成了耐高温的降失水剂FLA-2。采用AMPS，DMAA及IA三种单体合成了降失水剂FLA-1作为对比样，分析添加抗高温单体S后降失水剂FLA-2的性能。结果表明，含有降失水剂FLA-2的水泥在浓度为15 wt%的盐水体系下失水量为22 mL，相较于含有FLA-1的水泥失水量明显减少了21.4%。

关键词：油井水泥耐高温降失水剂

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环氧树脂乳液改性油井水泥的性能研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第7期57卷 687-694页

作者：郭锦棠刘国庆李鹏鹏刘明常庆露胡苗苗天津大学化工学院天津300350 天津大学浙江绍兴研究院绍兴312300 海河可持续化学转化实验室天津300192

随着油气井勘探领域的不断扩展和深入,油井水泥脆性较大的弊端越来越明显,在复杂的压力和温度条件下,水泥石容易产生裂缝从而造成强度损失,甚至会进一步导致水泥环的完整性失效,对油气井的安全生产有着严重的危害.为克服油井水泥的脆性... 详细信息

随着油气井勘探领域的不断扩展和深入,油井水泥脆性较大的弊端越来越明显,在复杂的压力和温度条件下,水泥石容易产生裂缝从而造成强度损失,甚至会进一步导致水泥环的完整性失效,对油气井的安全生产有着严重的危害.为克服油井水泥的脆性,聚合物乳液因其能有效改善水泥的韧性、保水性而得到广泛应用.针对深井、超深井高温高压固井需求,制备了水性环氧树脂乳液改性水泥,并对其流变性能、稠化性能、抗折抗压强度和弹性模量等应用性能进行了研究,同时利用X射线衍射(XRD)、固体核磁共振(NMR)和热失重(TG)等表征手段探究了环氧树脂乳液体系在水泥中的作用机理.结果表明,环氧树脂乳液的加入改善了水泥浆的静态滤失性能,对水泥浆的流变性能和稠化行为没有负面影响.改性水泥石的抗折强度显著提高,尤其是当环氧树脂乳液掺量为15%时,90℃养护7 d、14 d和28 d的水泥抗折强度分别提高了25%、111%和100%.同时,与空白试样相比,环氧树脂乳液掺量为5%、15%和20%的水泥弹性模量分别降低了39.4%、42.8%和58.1%.环氧树脂乳液不会改变水泥的水化产物,只会在水泥水化早期起到一定的延缓和阻碍作用;环氧树脂在水泥基体中发生固化交联反应,在水泥水化过程中水化产物之间形成了联结,从而提高了水泥石的抗折性能,降低了水泥石的弹性模量.

关键词：环氧树脂乳液增韧油井水泥水化产物

复合乳化剂作用下抗温耐盐丁苯胶乳的制备及性能评价

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钻井液与完井液 2024年第1期41卷 112-118页

作者：王其可李小林肖尧商晓阳刘文明赵佳琪郭锦棠渤海钻探第二固井分公司天津300280 天津大学化工学院天津300350 天津大学浙江研究院(绍兴) 浙江绍兴312300

针对丁苯胶乳用于固井增韧剂存在耐温性、抗盐性差,且在使用过程中需要搭配胶乳调节剂的缺点,以对苯乙烯磺酸钠、衣康酸为功能单体,OP-10、SDS复合乳化体系,改性丁苯胶乳合成了SCMBR胶乳,研究了不同乳化剂复配比例对该胶乳性质的影响。... 详细信息

针对丁苯胶乳用于固井增韧剂存在耐温性、抗盐性差,且在使用过程中需要搭配胶乳调节剂的缺点,以对苯乙烯磺酸钠、衣康酸为功能单体,OP-10、SDS复合乳化体系,改性丁苯胶乳合成了SCMBR胶乳,研究了不同乳化剂复配比例对该胶乳性质的影响。通过粒径、Zeta电位、透射电子显微镜综合表征了该胶乳的微观结构,评价了其耐热性、抗盐性。结果表明,由于磺酸基团和羧基的引入,SCMBR胶乳的耐热性能良好,热分解温度达400℃以上,且抗盐性能优异,TEM图像显示,SCMBR胶乳分散均匀,无团聚体。将SCMBR胶乳引入水泥,可明显改善水泥的稳定性,将游离液含量降低至1%以下,水泥浆上下层密度差缩小至0,对水泥流变性能抗折强度提升效果明显,效果最优的SCMBR-4:1改性水泥石28 d的抗折强度相较于纯水泥提高了20.5%,在深层、超深层固井中应用前景广阔。

关键词：丁苯胶乳增韧水泥复合乳化剂力学性能

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固态二氧化氯消毒剂的制备与性能研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第9期55卷 903-908页

作者：郭锦棠宋巧巧高田田胡苗苗天津大学化工学院天津300350 天津大学浙江绍兴研究院绍兴312300

反应型二氧化氯消毒剂是国际公认的A1级绿色消毒剂,其母体亚氯酸钠作为一种强氧化性试剂在运输和储存中都存在安全隐患.针对目前固态二氧化氯消毒剂的安全性问题,设计开发了一种安全高效的反应型固态二氧化氯消毒剂,将母体亚氯酸钠和柠... 详细信息

反应型二氧化氯消毒剂是国际公认的A1级绿色消毒剂,其母体亚氯酸钠作为一种强氧化性试剂在运输和储存中都存在安全隐患.针对目前固态二氧化氯消毒剂的安全性问题,设计开发了一种安全高效的反应型固态二氧化氯消毒剂,将母体亚氯酸钠和柠檬酸分别采用真空负载的方式吸附到改性沸石载体上,按照一定比例混合并加入稳定剂,研究了改性方式对所选沸石载体的吸附能力的影响.结果表明:选择1 mol/L的氯化钠改性载体对亚氯酸钠溶液的吸附效果最好.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和比表面积测定仪(BET)对改性前后的沸石载体进行了表征,结果表明:氯化钠改性使载体表面更加粗糙,比表面积增大更有利于负载而其骨架结构并未发生改变.采用悬液定量杀菌实验对该消毒剂做杀菌性能测试,并用原子力显微镜(AFM)分别对二氧化氯消毒剂作用前后的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的细胞形态进行了观察,结果表明:当杀菌实验的作用时间为15 min时,消毒剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌效率均达到100%,经二氧化氯消毒剂作用后的细菌形态发生了变化,推测其杀菌原理是内含物流出而导致细菌死亡.通过54℃加速实验考察产品的稳定性,结果表明:当稳定剂的加量达到5%时,该固态二氧化氯消毒剂的有效期可达1年.

关键词：二氧化氯消毒剂杀菌效果稳定性改性方法

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高分散性丁苯胶乳的制备及其对水泥的改性

化工进展 2022年第1期41卷 359-364页

作者：封江辉胡苗苗赵佳琪熊祥宇郭锦棠天津大学化工学院天津300350

添加传统丁苯胶乳进行改性,大大提高了水泥的力学性能,但是改性后的水泥材料流动性能差,抗压性能损失较多。为了提高添加丁苯胶乳后水泥的流动性及降低抗压性能损失,本文对丁苯胶乳进行改性,以苯乙烯与聚丁二烯作为核层、带有苯环的对... 详细信息

添加传统丁苯胶乳进行改性,大大提高了水泥的力学性能,但是改性后的水泥材料流动性能差,抗压性能损失较多。为了提高添加丁苯胶乳后水泥的流动性及降低抗压性能损失,本文对丁苯胶乳进行改性,以苯乙烯与聚丁二烯作为核层、带有苯环的对苯乙烯磺酸钠作为壳层,制备出核壳型丁苯(SSBR)胶乳。把新合成的SSBR胶乳加入水泥后,对水泥力学性能进行表征,由于SSBR胶乳中与磺酸根相连的是苯环刚性链,空间位阻效应明显,添加8%SSBR胶乳水泥浆的流变指数增大为0.898,分子链强度大,水泥石的7天抗压强度损失量为2.31%,损失不明显,同时抗折强度提高17%。对SSBR胶乳改性水泥石材料力学性能的作用机理进行探究,结果表明,SSBR胶乳填充作用明显,吸附作用较强,增大水泥浆流动性能,且胶乳粒子可以与Ca^(2+)络合,形成三维网状空间立体结构,从而达到增强水泥石力学性能强度,提高水泥石韧性的目的。

关键词：乳液水泥流变学吸附作用

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抗高温堵漏隔离液的研制与评价

化学工业与工程 2022年第3期39卷 73-79页

作者：路飞飞易浩薛兆丰郭锦棠中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院乌鲁木齐830011 中国石化缝洞型油藏提高采收率重点实验室乌鲁木齐830011 天津大学化工学院天津300350

针对地层埋深大,温度高(>150℃)的地区,实际固井生产中存在不同程度的漏失,严重影响固井质量等问题,开发出了一种流变性好、稳定性强、密度范围宽、实现封堵的抗高温防漏型隔离液,通过在隔离液中添加核桃壳刚性架桥材料,并复配以木质素... 详细信息

针对地层埋深大,温度高(>150℃)的地区,实际固井生产中存在不同程度的漏失,严重影响固井质量等问题,开发出了一种流变性好、稳定性强、密度范围宽、实现封堵的抗高温防漏型隔离液,通过在隔离液中添加核桃壳刚性架桥材料,并复配以木质素纤维和聚合物可变形胶束,用以在隔离水泥和钻井液时对地层裂缝实现有效封堵。采用自由基水溶液聚合方法,用2-丙酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)及其衍生物,合成了适用于隔离液的聚合物堵漏剂,通过红外光谱分析,各单体成功参与反应。对复合堵漏剂的配比加量进行了优选,当复配堵漏剂配比为1%木质素纤维+2%聚合物+1%18目核桃壳时,隔离液能达到160℃下5 MPa的堵漏承压能力。通过对隔离液的综合性能的评价,包括隔离液的高温稳定性、流变性能、与水泥浆的流变相容性,证明得到的隔离液的高温稳定性和流变性能优良,在160℃时上下密度差为0.01 g·cm^(-3),与水泥浆的流变相容性、稠化相容性和失水相容性较好,不会影响水泥浆的泵送且不会缩短胶凝时间。

关键词：固井隔离液堵漏抗高温

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水滑石插层降失水剂的制备和性能研究

化学工业与工程 2022年第2期39卷 84-89页

作者：魏浩光常庆露刘小刚邢钰冰胡苗苗郭锦棠中国石化石油工程技术研究院北京102206 天津大学化工学院天津300350 四川省哈丁谢尔顿工程技术有限公司成都610041

随着石油开发逐渐转向陆地深层、超深层,固井工程对油井水泥降失水剂的要求越来越高,降失水剂在高温高盐地层依然需要具备良好的控水特性。为了满足油井水泥降失水剂耐高温的性能,将有机聚合物降失水剂与新型无机材料水滑石结合起来,研... 详细信息

随着石油开发逐渐转向陆地深层、超深层,固井工程对油井水泥降失水剂的要求越来越高,降失水剂在高温高盐地层依然需要具备良好的控水特性。为了满足油井水泥降失水剂耐高温的性能,将有机聚合物降失水剂与新型无机材料水滑石结合起来,研制出一种耐高温耐盐的新型油井水泥降失水剂。选择2-丙酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)与衣康酸(IA)合成四元有机聚合物降失水剂F_(1),利用水滑石的层间离子可交换特性将有机聚合物降失水剂插入镁铝型水滑石(Mg/Al-LDHs)层间,研究高温下水滑石对聚合物降失水剂的保护作用。利用红外光谱、XRD与热重分析等表征水滑石插层降失水剂Mg/Al-F;-LDHs,采用静态失水实验测试水泥浆失水量。结果证明该新型降失水剂合成成功,在240℃,氯化钠(NaCl)浓度为57%(质量分数,下同)的盐水条件下,水泥浆失水量为86 mL。

关键词：油井水泥耐高温降失水剂水滑石

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抗菌性海藻酸钠膜的制备及性能分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2013年第7期46卷 653-658页

作者：郭锦棠张瑾殷俊威天津大学化工学院天津300072

为了抑制食品表面微生物的生长,以海藻酸钠为基材、吐温-80为乳化剂、甘油为增塑剂、CaCl2为交联剂、丁香油及肉桂油作为杀菌剂,制备具有杀菌性能的海藻酸钠膜.其中丁香油和肉桂油采用分级抑菌浓度指数(FIC)测定方法确定其最佳剂量配比... 详细信息

为了抑制食品表面微生物的生长,以海藻酸钠为基材、吐温-80为乳化剂、甘油为增塑剂、CaCl2为交联剂、丁香油及肉桂油作为杀菌剂,制备具有杀菌性能的海藻酸钠膜.其中丁香油和肉桂油采用分级抑菌浓度指数(FIC)测定方法确定其最佳剂量配比为8∶1.通过扫描电子显微镜对海藻酸钠膜的结构进行表征,以及对膜的力学性能、厚度、吸水率和杀菌性能的研究,得到了抗菌性海藻酸钠膜的最佳制备配方为海藻酸钠3.0%、CaCl25.0%、吐温-80为2.0%、甘油为1.0%、丁香油和肉桂油为2.0%(均为质量分数).

关键词：海藻酸钠力学性能杀菌性能肉桂油丁香油

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水凝胶及其在药物控释体系上的应用

化学通报 2004年第3期67卷 198-204页

作者：郭锦棠李雄勇李伶天津大学化工学院天津300072

智能水凝胶作为药物载体有着良好的应用前景。人体环境中存在一些变化的因素 ,如温度、p H。因此 ,温度敏感性水凝胶和 p H敏感性水凝胶可用于药物在人体中的控释体系。

关键词：水凝胶药物控释体系药物载体智能水凝胶温度敏感性 pH敏感性种类