纳米材料对PVA高温自降解水泥的性能影响
发布时间：2023-04-30 04:00
高温地热井开发过程中常遇大量裂隙发育的地层,或为了达到增产目的人工压裂地层,钻进过程中为了防止钻井液漏失需要对裂缝进行封堵,在钻进结束后又需要对裂缝进行解堵进而增加地热流体接触面积达到增加的目的。这就要求所使用的暂堵材料既可在钻进过程中保持一定强度又可以在钻进结束后的生产阶段裂解而重开裂缝。本论文以碱矿渣/粉煤灰水泥为基础,新添加一种聚合物——聚乙烯醇(PVA),并利用其溶胀性和高温下由凝胶态向溶胶态的相态转化特性促进水泥产生自降解效果。但复配的聚合物水泥凝结时间过长(初凝时间280min),且85℃养护条件下的抗压强度过小(4.27MPa),因此向复配水泥中加入纳米材料(纳米膨润土、纳米二氧化硅、纳米纤维素),利用纳米材料的物理填充效应、比表面积大,表面活化能高等特点改善聚乙烯醇(PVA)复合水泥,并探究纳米材料对PVA复合水泥其他性能的影响。经实验分析得出纳米材料可以降低PVA复合水泥密度、增加水泥表观粘度、减少水泥凝结时间、降低水泥中压滤失量并使滤液pH值保持基本不变。在改善85℃养护下水泥抗压强度方面纳米二氧化硅和纳米纤维素表现较好,当加量在3%时,分别可以使85℃下抗压强度增...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1.引言
1.1 选题背景及项目依托
1.2 研究目的与意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 地热水泥研究现状
1.3.2 碱激发水泥研究现状
1.3.3 纳米改性水泥研究现状
1.3.4 存在的问题及解决方法
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
2.实验材料、方法及仪器
2.1 实验材料
2.1.1 矿渣
2.1.2 粉煤灰
2.1.3 碱激发剂与水
2.1.4 碳酸氢钠(NaHCO3)
2.1.5 聚乙烯醇(PVA)
2.1.6 纳米材料
2.2 实验方法
2.2.1 水泥配比及养护条件
2.2.2 水泥基本性能测试
2.2.3 微观性能测试
2.3 实验仪器
3.聚合物自降解水泥的性能研究
3.1 聚乙烯醇(PVA)自降解水泥的性能研究
3.1.1 聚乙烯醇(PVA)TGA/DTG曲线
3.1.2 水泥密度
3.1.3 表观粘度
3.1.4 凝结时间
3.1.5 滤失量
3.1.6 滤液pH值
3.1.7 抗压强度
3.1.8 实验结果讨论
3.2 纳米纤维素自降解水泥的性能研究
3.2.1 纳米纤维素TGA/DTG曲线
3.2.2 水泥密度
3.2.3 表观粘度
3.2.4 凝结时间
3.2.5 滤失量
3.2.6 滤液pH值
3.2.7 抗压强度
3.2.8 实验结果讨论
3.3 本章小结
4.纳米材料对聚乙烯醇(PVA)自降解水泥性能的影响
4.1 纳米膨润土对聚乙烯醇(PVA)自降解水泥性能的影响
4.1.1 水泥密度
4.1.2 表观粘度
4.1.3 凝结时间
4.1.4 滤失量
4.1.5 滤液pH值
4.1.6 抗压强度
4.1.7 实验结果讨论
4.2 纳米二氧化硅(SiO2)对聚乙烯醇(PVA)自降解水泥性能的影响
4.2.1 水泥密度
4.2.2 表观粘度
4.2.3 凝结时间
4.2.4 滤失量
4.2.5 滤液pH值
4.2.6 抗压强度
4.2.7 实验结果讨论
4.3 纳米纤维素对聚乙烯醇(PVA)自降解水泥性能的影响
4.3.1 水泥密度
4.3.2 表观粘度
4.3.3 凝结时间
4.3.4 滤失量
4.3.5 滤液pH值
4.3.6 抗压强度
4.3.7 实验结果讨论
4.4 本章小结
5.复合水泥自降解机理研究
5.1 X射线衍射实验(XRD)
5.1.1 碱矿渣/粉煤灰水泥
5.1.2 聚合物复合碱矿渣/粉煤灰水泥
5.1.3 加入纳米材料的聚合物复合碱矿渣/粉煤灰水泥
5.2 傅立叶变换红外线光谱分析(FTIR)
5.2.1 聚乙烯醇(PVA)
5.2.2 纳米纤维素
5.3 水泥宏观和微观结构
5.4 纳米材料对水泥自降解性能的影响
5.5 自降解机理分析
5.6 本章小结
6.结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
致谢
参考文献
附录
本文编号：3806378
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1.引言
1.1 选题背景及项目依托
1.2 研究目的与意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 地热水泥研究现状
1.3.2 碱激发水泥研究现状
1.3.3 纳米改性水泥研究现状
1.3.4 存在的问题及解决方法
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
2.实验材料、方法及仪器
2.1 实验材料
2.1.1 矿渣
2.1.2 粉煤灰
2.1.3 碱激发剂与水
2.1.4 碳酸氢钠(NaHCO3)
2.1.5 聚乙烯醇(PVA)
2.1.6 纳米材料
2.2 实验方法
2.2.1 水泥配比及养护条件
2.2.2 水泥基本性能测试
2.2.3 微观性能测试
2.3 实验仪器
3.聚合物自降解水泥的性能研究
3.1 聚乙烯醇(PVA)自降解水泥的性能研究
3.1.1 聚乙烯醇(PVA)TGA/DTG曲线
3.1.2 水泥密度
3.1.3 表观粘度
3.1.4 凝结时间
3.1.5 滤失量
3.1.6 滤液pH值
3.1.7 抗压强度
3.1.8 实验结果讨论
3.2 纳米纤维素自降解水泥的性能研究
3.2.1 纳米纤维素TGA/DTG曲线
3.2.2 水泥密度
3.2.3 表观粘度
3.2.4 凝结时间
3.2.5 滤失量
3.2.6 滤液pH值
3.2.7 抗压强度
3.2.8 实验结果讨论
3.3 本章小结
4.纳米材料对聚乙烯醇(PVA)自降解水泥性能的影响
4.1 纳米膨润土对聚乙烯醇(PVA)自降解水泥性能的影响
4.1.1 水泥密度
4.1.2 表观粘度
4.1.3 凝结时间
4.1.4 滤失量
4.1.5 滤液pH值
4.1.6 抗压强度
4.1.7 实验结果讨论
4.2 纳米二氧化硅(SiO2)对聚乙烯醇(PVA)自降解水泥性能的影响
4.2.1 水泥密度
4.2.2 表观粘度
4.2.3 凝结时间
4.2.4 滤失量
4.2.5 滤液pH值
4.2.6 抗压强度
4.2.7 实验结果讨论
4.3 纳米纤维素对聚乙烯醇(PVA)自降解水泥性能的影响
4.3.1 水泥密度
4.3.2 表观粘度
4.3.3 凝结时间
4.3.4 滤失量
4.3.5 滤液pH值
4.3.6 抗压强度
4.3.7 实验结果讨论
4.4 本章小结
5.复合水泥自降解机理研究
5.1 X射线衍射实验(XRD)
5.1.1 碱矿渣/粉煤灰水泥
5.1.2 聚合物复合碱矿渣/粉煤灰水泥
5.1.3 加入纳米材料的聚合物复合碱矿渣/粉煤灰水泥
5.2 傅立叶变换红外线光谱分析(FTIR)
5.2.1 聚乙烯醇(PVA)
5.2.2 纳米纤维素
5.3 水泥宏观和微观结构
5.4 纳米材料对水泥自降解性能的影响
5.5 自降解机理分析
5.6 本章小结
6.结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
致谢
参考文献
附录
本文编号：3806378
本文链接：https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/3806378.html