遇烃自愈合材料设计制备及性能研究OA

油井水泥环在长期服役过程中,受地层应力变化及井下复杂化学环境的影响,易产生微环隙与微裂缝,导致环空带压与层间封隔失效。使用遇烃自愈合材料解决这一问题是领域内的有效途径。在水泥浆环境与甲烷环境下,对自主开发的遇烃自愈合材料硼酸酯交联环糊精-丙烯酸酯复合树脂(DBC-CA)与氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)的吸烃膨胀比例进行了比较。通过三维断层扫描(CT)、电子显微镜(SEM)及傅里叶红外光谱(FTIR)和热重分析(TG),对2种遇烃自愈合材料的膨胀机理及热稳定性进行了探究。研究结果表明,DBC-CA在不同环境中的综合膨胀表现优于SEBS,并具有良好的热稳定性。DBC-CA在甲烷环境中最高膨胀比例达37%,且对环境响应灵敏,在水泥浆环境中的最大膨胀比例小于8%。DBC-CA掺量为10%的水泥基体在减少裂缝宽度和消除连通渗流通道方面表现最优。形貌分析表明,DBC-CA的弹性耗散特性通过刚性骨架-动态键重组-纳米空腔三重防护机制实现。DBC-CA会小幅度降低水泥石28 d抗压强度。为深部油气田井下自愈合密封材料的设计提供了新的思路。