纳米技术在钻井液中的应用探讨

纳米技术是指在纳米尺度范围内,研究电子、原子和分子的内在规律和特征,并用于制造各种物质的一门崭新的综合性科学技术;纳米材料是指晶粒或颗粒尺寸在1～100nm范围的超细材料,纳米材料是纳米技术发展的重要基础和重要研究对象.介绍了纳米材料的特性,分析了纳米技术与胶体科技的区别.从胶体科技在钻井液中应用的角度,分析探讨了纳米技术在钻井液应用中存在的问题:不能简单地将粒径在纳米尺度范围的颗粒称作纳米材料,否则就会得出最原始的细分散钻井液就是纳米钻井液的荒唐结论;向钻井液中加入纳米级颗粒不仅会影响钻井液的流变性(尤其是塑性粘度),而且由于加入材料的高的比表面积,必然吸附一部分钻井液处理剂,减少了处理剂的有效含量,另外增大了细颗粒损害油气层的机会;纳米颗粒使用性能不稳定.对纳米技术在钻井液领域应用提出了建议.     

水热法合成纳米铁酸镍及其电化学性能的研究

分别以聚乙二醇（PEG）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）作表面活性剂,采用水热法合成了铁酸镍（NiFe2O4）纳米微粒。利用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和比表面分析仪对所得产物进行了表征,并研究了所制备NiFe2O4纳米微粒作为锂离子电池负极材料的充放电性能。结果表明,用PEG作为表面活性剂时,所制备NiFe2O4纳米微粒的平均粒径为40～50nm、比表面积为108．73m^2／g,其首次放电容量达到1240．8mA·h／g。     

氨分解反应纳米镍基催化剂的研究

通过对共沉淀法制备镍基催化剂前驱体的优化处理得到了具有纳米结构的Ni/Al2O3催化剂,并在常压连续微反装置上分别对其氨分解反应活性进行评价。采用BET、XRD、TEM、H2-TPR和NH3-TPSR表征方法对催化剂物化性质进行表征。结果表明,镍基催化剂前驱体优化处理后,提高了催化剂的比表面积、平均孔径,提高了活性组分的分散度和还原度,有效地调变了活性组分与载体之间的相互作用,降低了催化剂表面N原子的脱附温度,最终提高了催化剂的氨分解反应活性。     

深水疏松砂岩储层微粒运移损害的控制方法

中国南海深水疏松砂岩油气层钻完井作业中，易发生微粒运移、堵塞，造成储层损害，需要探索微粒运移损害的控制方法。选用南海深水疏松砂岩储层岩样，通过微粒吸附和释放实验以及岩心动态损害评价实验，探讨了纳米材料控制微粒运移损害的作用效果；实验分析了纳米颗粒吸附对岩石表面形貌、粗糙度及电性的影响；利用微粒与吸附纳米颗粒的岩石孔壁之间的相互作用能计算模型，分析了不同离子强度下储层微粒与岩石孔壁之间的总相互作用势能及作用机制。结果表明，纳米颗粒能有效控制深水储层微粒的运移，将其吸附并固定在孔壁表面。随着流体离子强度增加，控制运移的作用效果增强。其中，纳米氧化铝NP-1的作用效果最好，可明显提高深水储层岩心的渗透率恢复值，并且与深水钻井完井液具有良好的配伍性。模型计算结果表明，吸附纳米颗粒后，岩石孔壁与储层微粒之间的总相互作用势能下降，有利于岩石孔壁吸附、固定微粒，原因是纳米颗粒的吸附增加了岩石表面粗糙度及黏附力矩，也影响了表面电荷分布，有利于降低排斥势垒，并使初级势阱加深，提高岩石表面固定微粒的能力。因此，深水钻完井中，可通过加入纳米颗粒、适当提高工作液矿化度来减少微粒运移引起的储层损害。     

胜利油田成功将纳米材料引入稠油降黏

正目前,国内主要采用注入蒸汽的方式开采特稠油、超稠油,通过加热改变其流动性,实现对特稠油、超稠油的有效动用。但是,特稠油、超稠油单纯靠蒸汽加热降黏达不到经济高效开发的目标。为此,胜利油田将纳米材料引入稠油降黏,提出了一种驱油用纳米镍催化剂及其制备方法。纳米材料具有独特的晶体结构及表面特性,其催化活性和选择性大大高于传统催化剂。随着纳米微粒     

克劳斯工业催化剂模拟与结构优化设计

针对克劳斯工业催化剂的效率问题,采用计算流体力学理论构建了不同几何结构和尺寸的克劳斯催化剂模型,通过多物理场耦合求解研究了反应温度、克劳斯反应本征速率、催化剂尺寸、孔隙率、孔径以及几何结构对其催化效率的影响。结果表明,催化剂颗粒的直径、孔径和特征尺寸是影响克劳斯工业催化剂有效因子的显著因素。减小催化剂颗粒直径,增大颗粒孔径,特别是增加大孔的直径和比例,能够显著提高催化剂有效因子。通过异形化设计增大催化剂颗粒的外表面积,即减小催化剂颗粒的特征尺寸,是提高克劳斯工业催化剂催化效率的有效途径。     

具有优良沉降性能的ZSM-5微粒的制备及环己烯水合性能研究

以廉价的工业硅溶胶和氢氧化铝为原料,在不使用模板剂的条件下,可制备晶体尺寸可控的ZSM-5微粒。相较于商业H-ZSM-5(粒径小于1.0μm),制备的微米级(粒径1?10μm) ZSM-5微粒具有较高的相对结晶度、较大的比表面积和孔体积、较高的强酸中心和B酸酸量,将其用于环己烯水合反应具有较好的活性和选择性。由于制备的ZSM-5微粒颗粒大且均匀、颗粒边缘清晰、弧线边缘使得颗粒之间不易粘连、黏稠的无定形态少、相对结晶度高,因此具备优良的沉降性能,可工业应用上的沉淀分离,有效减少催化剂的流失。     

最新专利文摘

用活性炭制备超细纳米材料的方法及其用途该发明提供一种用活性炭制备超细纳米材料的方法及其用途。该材料是存在于活性炭中的纳米颗粒与活性炭的复合物 ,纳米颗粒的粒径小于 10ｎｍ ,活性炭平均孔径为 2～10ｎｍ。复合物是粒径为 3～ 3 5ｎｍ的锐钛型二氧化钛与活性炭的复合物 ,或超细纳米氯化银与活性炭的复合物。同时还提供了一种粒径为 6～ 12 5ｎｍ的纳米材料。该发明还提供了用活性炭制造上述各种纳米材料的方法。/ＣＮ 130 90 90Ａ ,2 0 0 1- 0 8- 2 2一种催化剂脱气塔和脱除催化剂携带气体的方法一种催化剂脱气塔和脱除催化剂携带…     

溶胶凝胶法镍基催化剂的制备及其应用研究进展

溶胶凝胶法制备的镍基催化剂具有比表面积高、活性Ni分散性好、Ni粒径小、金属与载体相互作用强等特点,因而能够提高催化剂的活性和稳定性。介绍了溶胶凝胶法制备镍基催化剂的特点及其存在的问题,综述了溶胶凝胶法制备的镍基催化剂在催化加氢、催化重整、甲烷部分氧化、甲烷催化裂解等反应中的研究进展,展望了其在催化反应中的应用前景。     

硅胶负载型茂金属催化剂催化乙烯聚合效率研究

研究了影响硅胶负载型茂金属催化剂(双(1-丁基-3-甲基环异戊二烯基)二氯化锆/甲基铝氧烷)催化乙烯聚合效率的因素,讨论了硅胶颗粒的比表面积、负载温度、铝及锆的负载量对催化效率的影响。结果表明,硅胶的比表面积增大时催化效率提高;负载温度为-20℃,负载锆质量分数约为0.5%,负载铝质量分数约为17%时,负载型茂金属催化剂催化乙烯聚合的催化效率达到最佳状态。     

镁改性FCC催化剂抗镍污染性能和机理

以碱土元素镁为改性元素,采用原位加入方法制备了镁改性流化催化裂化(FCC)催化剂。着重考察并探究了镁改性FCC催化剂对重油催化裂化的抗镍污染性能和反应机理。催化剂理化性质表征结果表明,与常规FCC催化剂相比,镁改性对催化剂的比表面积、孔体积、磨损强度以及堆密度等理化性质没有明显影响。高级催化裂化评价装置(ACE)评价结果表明,相同镍污染条件下,与常规FCC催化剂相比,镁改性FCC催化剂的干气和焦炭产率分别下降了0.38和1.28百分点,而汽油和总液体收率则分别增加了1.38和1.49百分点,显示了优良的抗镍污染性能。抗镍污染机理分析结果表明:镁改性FCC催化剂一方面可以减少催化剂表面酸中心尤其是强酸中心数量,改善催化剂的干气和焦炭选择性,从而提高催化剂的容镍能力;另一方面,高温水热条件下,镁原子能够进入到氧化镍晶格中形成镁 镍固溶体,能够极大地提高氧化镍的还原温度,从而使得镁改性能够显著提高FCC催化剂的钝镍性能。     

表面修饰Au的纳米Pt催化剂的制备及其催化活性

利用纳米Pt表面吸附的氢还原氯金酸,制备了表面修饰Au原子的纳米Pt催化剂。通过紫外-可见吸收光谱、透射电子显微镜、X射线衍射对纳米Pt催化剂进行了表征,并通过苯甲醛的催化加氢反应,对表面修饰不同量Au原子的纳米Pt催化剂的催化活性进行了评价。实验结果表明,Au原子是在纳米Pt的表面形成;当Au原子的修饰量较低时,纳米Pt催化剂的催化活性得到提高,当表面修饰的Au原子与Pt原子的摩尔比为0.08时,纳米Pt催化剂显示出最高的催化活性;而当这一比值达到0.17时,与未修饰Au原子的纳米Pt催化剂相比,增加Au原子修饰量会导致纳米Pt催化剂的催化活性降低。     

镍沉积对裂化催化剂的影响及其钝化作用的研究 Ⅱ.脱氢性能

本文以环已烷脱氢为典型反应,利用脉冲微反技术,考察了硅铝(SiAl)和铈Y型分子筛(CeHY)上不同形态的镍沉积的脱氢性能.实验结果表明硝酸镍和环烷酸镍沉积还原后,在催化剂表面上形成分散的金属镍微粒,具有较强的脱氢反应活性.随着镍沉积量增加,脱氢反应活性也增加.并且由于SiAl和CeHY催化剂本身具有较强的酸性,环巳烷在催化剂上同时还发生氢解反应.本文还用透射电子显微镜(TEM)直接地测量了SiAl催化剂表面上金属镍的粒度分布.发现硝酸镍和环烷酸镍沉积还原后得到的金属镍微粒的粒度分布不同,它们的面均直径分别为9.4和10.1nm.由此满意地解释了SiAl催化剂上硝酸镍沉积的脱氢反应活性比环烷酸镍高的现象.实验中还发现650℃水蒸气处理对催化剂上金属镍的粒度分布无影响.因而对脱氢性能影响也不大.     

溶解析出型乙烯聚合催化剂的制备与评价北大核心CSCD

采用溶解析出法制备了适用于乙烯淤浆聚合工艺的催化剂BCLN,利用SEM和粒度分布仪研究了催化剂析出过程的变化。表征结果显示,BCLN催化剂析出时首先生成粒径均匀的纳米级次级微粒,最终聚集形成催化剂颗粒。将BCLN和进口参比催化剂Cat-r进行了性能的对比,实验结果表明,BCLN催化剂的形貌和粒径分布优于Cat-r,聚合活性和氢响应性也优于Cat-r。BCLN催化剂聚合所得聚合物粒径分布更集中,粒径在850μm以上的颗粒明显少于Cat-r制备的聚合物,粒径在75μm以下的细粉含量较低。两种催化剂的聚合动力学曲线均属于衰减型,在2 h聚合时间内,催化剂的活性较平稳,活性衰减速率较缓慢。     

纳米级超细碳酸钙生产和应用前景广泛

纳米是长度的计量单位 ,为 1× 10 -10 ｍ。人工制造纳米材料虽然可从几千年前我国制造炭黑作颜料算起 ,但纳米微粒是德国于 1984年首先研制出的 ,开创了人类利用纳米技术的先河。纳米微粒是一种新物态 ,是物质颗粒直径小于 10 0ｎｍ粉粒集合体 ,只有在电子显微镜下才能观察到其颗粒形态。1992年 ,国际纳米结构材料会议定义纳米材料为 :“两相材料中一相的任一维尺寸在 1～ 10 0ｎｍ的聚集体”。80年代由于电子能谱和扫描隧道显微镜的应用 ,纳米微粒许多异常性质被发现 ,这才成为全球科技界和各国政府倍加关注的热门领域。纳米微粒较常规的…     

溶解析出型乙烯聚合催化剂的制备与评价

采用溶解析出法制备了适用于乙烯淤浆聚合工艺的催化剂BCLN,利用SEM和粒度分布仪研究了催化剂析出过程的变化。表征结果显示,BCLN催化剂析出时首先生成粒径均匀的纳米级次级微粒,最终聚集形成催化剂颗粒。将BCLN和进口参比催化剂Cat-r进行了性能的对比,实验结果表明,BCLN催化剂的形貌和粒径分布优于Cat-r,聚合活性和氢响应性也优于Cat-r。BCLN催化剂聚合所得聚合物粒径分布更集中,粒径在850μm以上的颗粒明显少于Cat-r制备的聚合物,粒径在75μm以下的细粉含量较低。两种催化剂的聚合动力学曲线均属于衰减型,在2 h聚合时间内,催化剂的活性较平稳,活性衰减速率较缓慢。     

超临界流体制备纳米催化剂的方法

超临界流体以其粘度低、密度大、较好的传质、传热和溶解性等特性,故在许多领域都有广阔的应用前景。纳米催化剂相对常规尺寸的催化剂具有更高的表面原子比,更大的此表面积,表面能等优点,故其制备技术已成为化学工程研究的一个新兴领域。本文主要介绍3种新兴的超临界流体化学合成纳米催化剂的方法：超临界水热合成法、超临界水解和超临界渗透吸附法。     

小角X射线散射表征BCE催化剂孔隙结构的研究

应用小角X射线散射(SAXS)法研究了BCE催化剂的孔隙结构,分别对催化剂散射曲线进行了形态定性分析、Porod分析和分形分析。分析结果表明,催化剂散射强度是由催化剂颗粒外表面界面和颗粒内部孔隙联合产生的,前者产生的散射强度遵守Porod的q-4规则(q为散射矢量的模量);采用Porod模型计算催化剂的比表面积时发现,SAXS法得到的催化剂比表面积比BET法测得的结果大,这是由于SAXS法不仅可测得催化剂开孔孔隙的结构还可测得闭孔孔隙的结构;分形分析结果表明,催化剂的孔隙空间分布呈质量分形或表面分形的特征,且Porod指数能与催化剂颗粒形态形成一定关联,Porod指数越大的催化剂颗粒形态越好。     

二氧化硅纳米流体在储集层微粒运移控制中的应用

利用SiO_2纳米流体开展岩心驱替实验,通过注入SiO_2纳米流体改变孔壁的表面性质,加强颗粒与孔壁间的吸引力,克服水动力排斥力,以提高临界流速,控制储集层中微粒运移、提高注液速度。在注水过程中注入SiO_2纳米颗粒控制微粒的运移,有助于设计更高的产/注液速度。驱替实验结果表明质量分数为0.1%的SiO_2纳米流体控制微粒运移的性能最好,可将微粒运移量降低80%。增加注入流体的盐度并不能改善纳米流体控制微粒运移的性能。通过测量岩心表面的Zeta电位,得知SiO_2纳米颗粒由于带负电荷不能改变孔壁上的Zeta电位。原子力显微镜(AFM)分析证明,控制微粒运移的主要机理是SiO_2纳米流体增加了孔壁的粗糙度,需要更大的水动力才能使多孔介质中的微粒开始移动。对于所有实验都计算了微粒上的总作用力和扭矩,理论结果与实验结果吻合,计算结果表明微粒主要以滚动机理从孔壁脱落。     

助剂对悬浮床加氢水溶性催化剂分散性及生焦形态的影响

 采用BT-9300H激光粒度仪和SEM手段,考察了助剂SAC和SA对水溶性催化剂分散度,以及对釜反应生焦率和液相焦形貌的影响。结果表明,加入助剂后,催化剂的颗粒粒径明显减小,比表面积显著增大;SA对水溶性催化剂的分散作用要优于SAC。随着催化剂分散效果的增加,加氢裂化反应生焦率明显降低,液相焦颗粒变小,形貌趋于规整球体,表面疏松。水溶性催化剂分散度的大小是影响加氢裂化反映生焦率和生焦形貌的重要因素。