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碳纳米管羧基功能化及其对水泥石的影响

贾慧 金鑫 魏浩光 李小江

贾慧,金鑫,魏浩光,等. 碳纳米管羧基功能化及其对水泥石的影响[J]. 钻井液与完井液,2024,41(5):640-645 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.011
引用本文: 贾慧,金鑫,魏浩光,等. 碳纳米管羧基功能化及其对水泥石的影响[J]. 钻井液与完井液,2024,41(5):640-645 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.011
JIA Hui, JIN Xin, WEI Haoguang, et al.Carboxyl functionalized carbon nanotube and its effects on set cement[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(5):640-645 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.011
Citation: JIA Hui, JIN Xin, WEI Haoguang, et al.Carboxyl functionalized carbon nanotube and its effects on set cement[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(5):640-645 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.011

碳纳米管羧基功能化及其对水泥石的影响

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.011
基金项目: 国家自然科学基金“复杂环境下水泥环全生命周期密封理论与控制方法”(U22B6003)。
详细信息
    作者简介:

    贾慧,助理研究员,博士,1994年生,毕业于中国地质大学(武汉)材料科学与工程专业,现在从事固井液技术研究工作。E-mail:jiah19790.sripe@sinopec.com

  • 中图分类号: TE256

Carboxyl Functionalized Carbon Nanotube and Its Effects on Set Cement

  • 摘要: 随着非常规油气井开发的不断深入,复杂的地下环境对水泥石的各项力学性能指标提出更高的要求,因此,急需开发高性能的纳米材料用于改造水泥石性能。采用稀酸酸化工艺制备羧基功能化碳纳米管分散液,通过接触角、紫外-可见吸收光谱和沉降稳定性等测试对分散液的分散能力进行讨论,并对羧基功能化碳纳米管提高水泥石力学性能的效果进行了验证。研究结果表明,羧基功能化可使碳纳米管的粒径减小89.71%,并使疏水材料转变为亲水材料,同时,羧基功能化碳纳米管在水中的分散稳定性提升100%;0.005%加量的羧基功能化碳纳米管使水泥石的抗压强度提高16.05%,抗折强度提高25.82%,抗拉强度提高18.07%。

     

  • 图  1  碳纳米管的XRD图谱

    图  2  碳纳米管的FTIR红外光谱

    图  3  碳纳米管Zeta电位对比图

    图  4  羧基功能化碳纳米管在不同pH值环境中的Zeta电位对比图

    图  5  碳纳米管的SEM图

    图  6  羧基功能化碳纳米管的SEM图

    图  7  碳纳米管粒径对比图

    图  8  接触角对比图

    图  9  羧基碳纳米管紫外-可见吸收光谱图

    图  10  最大吸收波长处吸光度对比图

    图  11  静置沉降稳定性对比图

    表  1  水泥石力学性能比较

    名称 配方 抗压
    强度/
    MPa
    抗折
    强度/
    MPa
    抗拉
    强度/
    MPa
    渗透
    率/
    mD
    水泥石 800 g G级水泥+32 g
    DZJ-180T+320 g水
    35.27 7.28 4.87 0.0100
    羧基碳纳
    米管水
    泥石
    800 g G级水泥+32 g
    DZJ-180T+320 g水+
    40 mg羧基碳纳米管
    40.93 9.16 5.75 0.0084
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    表  2  羧基碳纳米管水泥石力学性能随养护时间变化比较

    t养护/d抗压强度/MPa抗折强度/MPa弹性模量/GPa
    127.605.227.2
    240.939.168.3
    342.439.388.2
    546.209.598.3
    748.059.678.3
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-04-15
  • 修回日期:  2024-06-02
  • 刊出日期:  2024-11-07

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