一種模擬人體創(chuàng)傷血流修復(fù)的負(fù)壓激活密封劑的研制

原油和天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)中的油、氣、砂、水、鹽、酸、堿和表面活性劑存在，導(dǎo)致石油氣井管道、管道、管道安裝、安全生產(chǎn)系統(tǒng)等管道損壞。1u3000實(shí)驗(yàn)部分1.1年—u3000實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備膠乳,北新膠乳有限公司;氯化鈉、磷酸氫二鈉、醋酸鈉等鹽類激活劑、AOS、OP-40,天津市江天化工技術(shù)有限公司;1831、AES、K12、天津宏美化工有限公司;Gemini1231、Gemini1631,河南省道純化工技術(shù)有限公司。U-LH100L-3電子顯微鏡,日本東京奧林巴斯株式會(huì)社;堵漏模擬裝置,自制;氣密性實(shí)驗(yàn)設(shè)備,大慶油田裝備制造公司。1.2模擬堵漏實(shí)驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)1)壓差激活密封劑配制。優(yōu)選出膠乳、激活劑、終止劑和懸浮劑后,取一定量膠乳,在攪拌過(guò)程中加入激活劑,反應(yīng)一段時(shí)間后加入終止劑和穩(wěn)定劑,即形成微米級(jí)的小顆粒乳液,即壓差激活密封劑。2)密封劑堵漏實(shí)驗(yàn)。在布氏漏斗中放置孔徑為0.18mm的篩網(wǎng),將配制好的壓差激活密封劑,倒入布氏漏斗中,用真空泵模擬有壓差時(shí)的密封。3)模擬堵漏實(shí)驗(yàn)。模擬實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。用壓差激活密封劑對(duì)套管進(jìn)行修復(fù),進(jìn)行水及氣密實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證壓差激活密封劑的密封效果。2u3000的結(jié)果與討論2.1膠乳的選擇及其復(fù)配橡膠是最常見(jiàn)的密封材料,考慮用橡膠密封泄漏點(diǎn)。膠乳易于注入井下,加入助劑后形成具有凝聚性能的膠粒,故選用膠乳為壓差激活密封劑的主劑,經(jīng)復(fù)配形成穩(wěn)定乳液,通過(guò)注入該乳液,在打壓的狀態(tài)下密封修復(fù)油氣井的管件。選出以下6種膠乳,其性能見(jiàn)表1。由表1可以看出,丁腈膠乳可以作為壓差激活密封劑的主劑。2.2電解質(zhì)種類及加量的篩選加入合適的電解質(zhì)溶液可以使膠乳失穩(wěn)破乳,而電解質(zhì)陽(yáng)離子價(jià)位和電離度會(huì)對(duì)破乳效果產(chǎn)生較大影響,因此需要對(duì)電解質(zhì)的種類及加量進(jìn)行優(yōu)選,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知,CH2.3雙鏈季銨鹽表面活性劑的終止劑作用向體系加入激活劑后,顆粒持續(xù)長(zhǎng)大,一段時(shí)間后膠乳便全部形成橡膠塊。要保持均勻的顆粒粒徑,需向體系中加入表面活性劑。表面活性劑能定向吸附在膠粒表面,保護(hù)已經(jīng)產(chǎn)生的膠粒不繼續(xù)發(fā)生激活反應(yīng),終止激活劑的作用,故稱為終止劑。不同終止劑的終止效果如表3所示。從表3可以看出,加入雙鏈季銨鹽表面活性劑Gemini后,可以立即停止激活反應(yīng),并可以長(zhǎng)時(shí)間保持粒徑大小不變。故選擇Gemini作為終止劑。2.4膨潤(rùn)土/cmc添加量對(duì)穩(wěn)定性的影響膠粒密度較水輕,長(zhǎng)時(shí)間放置會(huì)產(chǎn)生分層,不利于體系的儲(chǔ)存,因此需要優(yōu)選穩(wěn)定劑,使體系均勻、不分層。要使體系穩(wěn)定不分層,有2個(gè)途徑:1提高水相的黏度,降低顆粒沉降的速度,羥丙基瓜膠和CMC都可以達(dá)到這一目的;2添加可以吸附在膠粒上的物質(zhì),增大膠粒的密度,可以使用膨潤(rùn)土、超細(xì)碳酸鈣等。對(duì)不同加量膨潤(rùn)土、CMC及羥丙基瓜膠對(duì)體系穩(wěn)定時(shí)間的影響進(jìn)行研究,結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖2可知,鈉膨潤(rùn)土的添加濃度為1%時(shí)穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng),且分層后膠粒雖會(huì)下沉但分散疏松,不會(huì)黏接在一起。稍加攪拌后即可再次均勻分布,故鈉膨潤(rùn)土是壓差激活密封體系的分散劑。2.5激活時(shí)間對(duì)膠粒粒徑的影響壓差激活密封劑中的膠粒和泄漏點(diǎn)存在一定的匹配關(guān)系,用與泄漏點(diǎn)尺寸相近的膠粒可以達(dá)到最佳的密封效果。研究發(fā)現(xiàn),激活時(shí)間可以控制粒徑的大小。不同激活時(shí)間所產(chǎn)生的膠粒分布,如圖3所示。從圖3可以看出,膠粒粒徑分布呈較寬的范圍,這樣膠粒在泄漏點(diǎn)凝聚時(shí),大膠粒初步密封泄漏點(diǎn),小膠?？梢赃_(dá)到彌補(bǔ)大顆粒間隙的作用,有利于密封修復(fù)。而且隨著激活反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng),粒徑大的顆粒所占比例逐漸增多,可以實(shí)現(xiàn)粒徑的可控,以達(dá)到匹配不同的泄漏點(diǎn)的目的。2.6密封前后的狀態(tài)在最佳條件下制備密封劑,將粒徑為0.18mm的篩網(wǎng)加到布氏漏斗中模擬滲漏情況,用真空泵形成布氏漏斗里外壓差作用,密封劑密封前后的狀態(tài)見(jiàn)圖4。由圖4可知,密封劑在密封前為流動(dòng)的液體,密封后形成緊貼篩網(wǎng)的具有彈性的固體密封劑,說(shuō)明該壓差激活密封劑可以在有壓差的情況下聚集形成密封劑,有效密封漏點(diǎn)。而且真空泵可以穩(wěn)定在-0.1MPa的最大負(fù)壓下,說(shuō)明在該壓力下已完全密封篩網(wǎng)。2.7泄漏產(chǎn)生的壓力降對(duì)套管進(jìn)行試漏,在壓力為零的狀態(tài)下,漏失量為600mL/min,試漏結(jié)束。將壓差激活密封劑灌入套管腔內(nèi),進(jìn)行打壓堵漏,通過(guò)泵上的壓力表記錄壓力的變化。模擬堵漏過(guò)程見(jiàn)圖5,壓力變化曲線見(jiàn)圖6。圖6中上升部分為人工打壓,下降部分為停止打壓后,由于泄漏而產(chǎn)生的壓力降。從圖5及圖6可知,剛開(kāi)始打壓泄漏點(diǎn)漏速很快,對(duì)應(yīng)的壓力降很大;10min后漏速顯著減小,開(kāi)始滴漏,壓力降也顯著減小,已形成初步密封;60min后壓力保持穩(wěn)定,不再下降,泄漏點(diǎn)也再無(wú)滴漏。將多余密封劑排出后,氣密封檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖7,A段為打壓階段,B段為穩(wěn)壓階段,C段為泄壓階段。根據(jù)圖7可以看出,在穩(wěn)壓的15min中內(nèi)壓力共降了1.5MPa,小于API氣密封檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的15min內(nèi)壓降小于等于1.9MPa。且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錄像可以看到,密封后套管在氣密封檢測(cè)過(guò)程中15min內(nèi)無(wú)氣泡冒出,說(shuō)明壓差激活密封劑具有良好的氣密封性能。3激活時(shí)間對(duì)粒度分布的影響1.優(yōu)選出壓差激活密封劑配方的主劑為丁腈膠乳,激活劑為CH2.壓差激活密封劑的粒度主要受激活時(shí)間的影響