钴掺杂对氧化锌纳米阵列形貌的影响

以六水合硝酸锌、四水合醋酸钴和六次亚甲基四胺为原料,采用化学沉淀法在预涂有氧化锌晶种的玻璃衬底上制备了氧化锌纳米薄膜,研究了钴掺杂浓度对氧化锌薄膜形貌和结构的影响。结果表明,在没有钴掺杂的情况下,合成的氧化锌薄膜为高度有序的棒状阵列,氧化锌纳米棒为六方纤锌矿结构,并具有沿(002)晶面择优生长的特性。随着钴掺杂浓度的增加,氧化锌的结构没有发生变化,但形貌从棒状变成片状,形成了片状氧化锌薄膜。     

低渗灰岩水井常规酸酸化增产工作液的实验研究

利用有机酸缓速、低腐蚀的优点,与盐酸配合形成主酸,结合缓蚀剂等添加剂形成了一套适合于低渗灰岩水井的常规酸酸化工作液体系。通过对秭归县宝塔组灰岩的物化性能分析、静态溶蚀率、岩心酸化流动和静态腐蚀等实验,对该工作液体系进行了综合评价。结果表明:盐酸对岩粉0. 5、1. 0和1. 5 h的平均溶蚀率为95. 1%,乙酸对岩粉1. 5、3. 0和4. 5 h的平均溶蚀率为83. 5%,"8%盐酸+6%乙酸"在4. 5 h后对岩粉的溶蚀率为97. 0%;经"8%盐酸+6%乙酸"酸化后,宝塔组灰岩的岩心渗透率增加了270～1300倍;当酸液注入速度为1 m L/min时,酸液突破体积最小,为343. 6 PV(孔隙体积倍数);咪唑啉类缓蚀剂可同时作为缓速剂和缓蚀剂使用,能减缓酸液与灰岩的反应速度,并减少对钻具的腐蚀。该工作液体系可有效增大灰岩含水层的渗透率,从而提高水井产量,有助于解决部分缺水地区的民生地质问题。     

煤岩矿物组成与微观结构对其润湿性的影响规律研究

为了探究煤岩矿物成分与润湿性的关系,选取贵州省织金、普安、六盘水3个区块地下不同深度煤样以及露头煤块,利用X射线衍射技术、JC2000DM接触角测量仪等仪器,分析了不同煤样矿物含量以及非晶质含量与接触角之间的关系,遴选出了1套复合表面活性剂,其能够有效增强煤岩疏水性。     

电性抑制与中性润湿协同增强煤系地层井壁稳定性的实验研究

利用正电胶抑制黏土矿物和煤岩水化,结合表面活性剂增强岩样疏水性,对能增强"三气"共采条件下煤系地层井壁稳定性的水基钻井液性能进行了综合评价。结果表明:(1)无机正电胶MMH-1具有良好的电性抑制能力;(2)复合表面活性剂溶液与煤岩的接触角达102°,与页岩的接触角达91°,能显著增强煤岩和页岩的疏水性;(3)与清水相比,复合表面活性剂和无机正电胶MMH-1可显著阻缓煤岩和页岩孔隙压力传递速率,岩样渗透率降低率在99%以上;(4)无机正电胶MMH-1、复合表面活性剂与水基钻井液配伍性良好,优选的钻井液与煤岩和页岩的接触角分别为77.5°和66.5°,有良好的抑制性、抗温和抗污染(无机盐、钻屑)能力,对原状煤岩岩芯的伤害程度仅为3.8%。研究成果可为煤系"三气"共采条件下的钻井液设计提供参考。     

煤系“三气”共采条件下的井壁稳定钻井液技术

煤系“三气”共采要求钻井液能同时解决煤层、致密砂岩和页岩地层的井壁稳定难题。在分析煤岩和页岩矿物组成的基础上,研究了正电性处理剂对煤岩表面Zeta电位的影响规律,优选出了能有效增加与页岩（煤岩）的接触角、降低钻井液表面张力的表面活性剂复配配方,并从流变性、滤失性、电性、润湿性、抑制性、储层保护和抗污染性能等方面对水基钻井液体系进行了综合评价。结果表明:有机正电胶和阳离子型表面活性剂均能降低毕节龙潭组煤岩的负电性;季铵盐类表面活性剂和有机硅表面活性剂均能将秀山龙马溪组页岩和毕节龙潭组煤岩由表面水润湿转变为油润湿;表面活性剂优化组合和无机正电胶（MMH-1）溶液能够有效阻缓页岩和煤岩的孔隙压力传递。所提出的MMH-1钻井液体系黏度适中,API滤失量仅为7 mL,对煤岩和页岩水化的抑制性强;储层伤害程度低,对煤储层的渗透率伤害率仅为10%,能将基浆煤岩气测渗透率降低率降低3.6%;抗污染能力强,能抗3% NaCl、1% CaCl₂和5%凹凸棒土（模拟钻屑）;生物毒性低,对环境友好,满足煤系“三气”共采条件下的井壁稳定要求。      

维持页岩井壁稳定的物理封堵模拟和化学抑制实验研究

页岩气作为一种储量巨大的非常规能源,是实现现代多元能源体系的重要一环。本文采用HKY-3压力传递实验仪研究不同盐溶液对页岩井壁稳定的影响规律。此外,基于离散元颗粒流模型,重构纳米颗粒拖拽力,模拟流体粘度及颗粒粒径、浓度、形状对页岩孔隙封堵效率。结果表明:(1)物理封堵方面,颗粒大小和浓度明显影响封堵效率,当颗粒最大值小于孔隙出口时,颗粒粒径由出口尺寸的1/5增加到出口尺寸的1/3和1/2时,孔隙封堵效率分别增加13%和23%。(2)流体物性对页岩纳米孔隙的封堵效果表明,粘度5 mPa·s时纳米颗粒封堵效率比1 mPa·s时高16.26%。(3)化学抑制方面,阻滞页岩孔隙压力传递的最佳的盐溶液及其浓度为20%HCOONa。研究成果可为适用于龙马溪组页岩钻进的水基钻井液体系遴选提供理论和技术基础。