专题报道

<正>中国科学院化学研究所工程塑料重点实验室董金勇课题组采用多壁碳纳米管(MWCNT)负载的Ziegler-Natta催化剂进行丙烯聚合和乙烯-丙烯共聚合,制备了MWCNT增强的三元抗冲共聚聚丙烯(PP)树脂(EPRMWCNT@PP),并考察了树脂的颗粒形态、乙丙无规共聚物(EPR)与MWCNT的分散形态及其稳定性以及树脂的熔融与结晶行为和力学性能等。实验结果表明,新型EPRMWCNT@PP树脂具有良好的颗粒形态,粒子间无粘连;MWCNT在PP基体中呈单分散状态,且由于MWCNT的存在使EPR相区尺寸在500 nm以     

蒙脱土增强的新型抗冲共聚聚丙烯树脂

采用具有可控颗粒形态的蒙脱土(MMT)负载Ziegler-Natta催化剂,进行连续的丙烯均聚反应和乙烯/丙烯气相共聚反应,以聚合反应参数调控树脂组成,制备了纳米MMT增强的三元抗冲共聚聚丙烯(PP)(EPRMMT@PP)树脂。考察了EPRMMT@PP树脂的相形态、熔融/结晶性能、热稳定性和力学性能。实验结果表明,MMT在聚合过程中片层得到剥离,MMT的引入稳定了乙丙橡胶(EPR)的分散微区尺度;纳米MMT对EPRMMT@PP树脂显示出结晶成核能力和有效的纳米效应,与普通抗冲共聚合金(EPR@PP)树脂相比,EPRMMT@PP树脂的熔融温度、结晶温度和热分解温度均提高;纳米MMT进一步促进了EPRMMT@PP树脂中EPR组分对PP基体的增韧作用。     

乙丙抗冲共聚聚丙烯结构的研究

采用升温淋洗分级、核磁共振、示差扫描量热、凝胶渗透色谱和扫描电子显微镜等方法研究了乙丙抗冲共聚聚丙烯(PP1740共聚物)的组成、序列结构、相对分子质量、热转变、相态结构和宏观性能。研究结果表明,PP1740共聚物由均聚聚丙烯、乙丙橡胶和可结晶的乙丙共聚物组成,具有优良的机械性能;均聚聚丙烯为PP1740共聚物提供刚性,乙丙橡胶可提高PP1740共聚物的抗冲性能;PP1740共聚物的相对分子质量分布呈多分散性,相对分子质量分布较宽;乙丙橡胶的相对分子质量较大,以直径1～2μm球型微粒均匀分布在聚丙烯基体中,有利于提高PP1740共聚物的冲击强度;PP1740共聚物的熔点较高,耐热性好。     

抗冲共聚聚丙烯树脂粒子的生长机理

在抗冲共聚聚丙烯(hiPP)的聚合过程中,通过在乙烯丙烯共聚阶段加入1,9-癸二烯得到了乙丙无规共聚物(EPR)同步交联的hiPP。利用FTIR,SEM,TEM等方法研究了EPR同步交联hiPP的组成、凝胶含量及hiPP粒子在EPR中的分散形态。表征结果显示,EPR发生同步交联后,其流动性受到阻滞,因此高度均匀并稳定分散于聚丙烯粒子中,与催化剂碎片分散形态相对应,与通常情况下EPR未交联时主要在聚丙烯粒子内部孔隙处聚集的现象进行对比,说明hiPP聚合过程中并未发生催化剂碎片的迁移,而只是由于EPR的迁移造成其在聚丙烯孔隙处的聚集。利用交联EPR可进一步提高EPR在hiPP中的含量而不必担心聚合物颗粒发生团聚和黏釜等问题。     

Ziegler-Natta/茂金属复合催化剂一步法制备新型聚丙烯抗冲共聚树脂

基于具有"反应器颗粒技术"特征的Ziegler-Natta/茂金属复合催化剂,以烷基铝和甲基铝氧烷组成复合助催化剂,一步法实现了新型聚丙烯抗冲共聚(hiPP)树脂的制备。两种催化剂在不同聚合反应阶段的活性控制可通过选用三乙基铝为Ziegler-Natta催化剂的助催化剂或在聚合反应初期引入少量对甲基苯乙烯而实现,两种方法都可使茂金属催化剂活性中心在丙烯均聚阶段暂时休眠,而在乙烯/丙烯共聚阶段恢复活性。新型hiPP树脂中的等规聚丙烯基体选择性地由Ziegler-Natta催化剂催化生成;而乙丙无规共聚物(EPR)则同时来自两种催化剂,其相对含量由两种催化剂在此聚合阶段的活性决定。ZieglerNatta催化剂和茂金属催化剂的结合,可提高EPR微观结构的可控性,从而更有效地调控hiPP树脂的刚韧平衡性能。     

成核剂在β-定向结晶聚丙烯树脂中的分散行为

利用SEM、熔体剪切流变法和动态机械热分析法研究了釜内聚合制备的β-定向结晶聚丙烯(PP)中成核剂的分散及其分散状态的演变,并与普通PP树脂及熔融共混法制备的β-PP树脂进行了对比。实验结果表明,釜内聚合法能实现成核剂微粒在PP颗粒中的纳米尺度均匀分散。高度分散的成核剂微粒经历反复的熔融剪切亦不会出现明显聚集,并可以在注塑成型的试样中诱导产生尺度均一且分布均匀的β球晶。釜内聚合法能获得成核剂稳定分散的PP树脂。     

分子结构、相容性和流变性对抗冲共聚聚丙烯中分散颗粒形态的影响

分散颗粒形态对抗冲共聚聚丙烯的冲击强度有较大影响。综述了影响分散颗粒形态的因素,包括等规聚丙烯的分子结构和丙烯均聚工艺、等规聚丙烯和乙丙橡胶之间的相容性、长丙烯链段乙烯-丙烯嵌段共聚物的分子结构及其对等规聚丙烯和乙丙橡胶之间相容性的增强作用、长乙烯链段乙烯-丙烯嵌段共聚物的分子结构及其对乙丙橡胶流变性的干扰等。调整共聚反应的乙烯与烯烃摩尔比可以有效改善抗冲共聚聚丙烯分散颗粒的形态。     

分子结构、相容性和流变性对抗冲共聚聚丙烯中分散颗粒形态的影响

分散颗粒形态对抗冲共聚聚丙烯的冲击强度有较大影响。综述了影响分散颗粒形态的因素,包括等规聚丙烯的分子结构和丙烯均聚工艺、等规聚丙烯和乙丙橡胶之间的相容性、长丙烯链段乙烯-丙烯嵌段共聚物的分子结构及其对等规聚丙烯和乙丙橡胶之间相容性的增强作用、长乙烯链段乙烯-丙烯嵌段共聚物的分子结构及其对乙丙橡胶流变性的干扰等。调整共聚反应的乙烯与烯烃摩尔比可以有效改善抗冲共聚聚丙烯分散颗粒的形态。     

聚丙烯/蒙脱土纳米复合树脂的结构、形态与性能

利用球形纳米蒙脱土(MMT)负载Ziegler-Natta催化剂制备了聚丙烯(PP)/MMT纳米复合树脂。复合树脂中的PP具有与普通PP相仿的等规度和熔点;可通过改变聚合条件调节复合树脂中PP的相对分子质量和MMT含量。采用SEM,WAXRD,POM,DMA,TG等方法研究了复合树脂的形态结构、结晶形态、流变行为、动态力学行为、力学性能、阻隔性能和热稳定性。表征结果显示,复合树脂颗粒呈球形,流动性良好;MMT片层均匀分散于PP基体中,MMT片层与PP基体的相容性较差,在熔融加工过程中会发生部分聚集。当MMT含量约为1.1%(w)时,复合树脂中可形成MMT的逾渗网络。当MMT含量为1.29%(w)时,复合树脂的综合力学性能较好。少量MMT的存在可提高复合树脂的液体阻隔性能和热稳定性。     

含埃洛石纳米管的聚丙烯树脂

以埃洛石纳米管(HNT)掺杂的Ziegler-Natta催化剂(Mg Cl2/Ti Cl4)催化丙烯聚合,制备了HNT含量(w)为(20~168)×10-6的聚丙烯树脂(PP-HNT),研究了添加极少量HNT对聚丙烯性能的影响。实验结果显示,HNT的掺杂对Mg Cl2/Ti Cl4催化剂的活性和立构选择性无显著影响;直接从反应器中获得的PP-HNT树脂具有良好的颗粒形态,其中HNT粒子分散均匀;PP-HNT树脂的相对分子质量、等规度和熔融温度、熔融焓均与普通聚丙烯树脂相近,但除断裂伸长率外的各项力学性能相比后者均有明显提高,当HNT含量(w)仅为56×10-6时,PP-HNT树脂的拉伸屈服强度、杨氏模量和弯曲模量分别提高了18%,34%,31%;与普通聚丙烯树脂相比,PP-HNT树脂的热稳定性显著提高。     

阿姆河右岸酸性气田井口冲蚀及对策

中亚土库曼斯坦阿姆河右岸气田群为高含H_2S和CO_2的碳酸盐岩气藏,单井产量高,井口设备均出现了不同程度的腐蚀。初步分析认为其原因是生产过程中仅考虑酸性介质对气井井口的化学腐蚀,而没有考虑气体流速对井口的冲蚀作用,极大地影响了气田的安全生产。为此,通过对节流阀上下游阀道、法兰面均出现明显坑状腐蚀的进一步分析,明确了化学腐蚀和气体冲蚀的交互作用是井口磨损的主要影响因素,气流冲刷腐蚀坑的化学腐蚀产物会加速冲蚀损害;进而借鉴冲蚀与腐蚀运行环境下的多相管流管道的磨损计算理论,计算了该运行环境下的冲蚀极限速度,得到了不同生产工况下节流阀的抗冲蚀流量;最后,根据气田生产情况,针对性地提出了按气井配产要求来选择采气树类型、节流阀通径及类型冲蚀的技术控制策略。此举为气田安全生产提供了工程技术保障。     

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库的渗流规律

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏储层非均质性强,边底水选择性水侵,渗流规律复杂,为了提高地下储气库的建库效率,需要研究储层在改建地下储气库多周期强注强采过程中的多相流体渗流规律。在获取有代表性的裂缝发育碳酸盐岩岩心较为困难的条件下,通过对天然岩心进行剪切造缝和多轮次气水互驱实验,研究了地下储气库气水过渡带在注采过程中的多相渗流规律,分析了裂缝合气空间贡献率以及储气库含气空间动用效果。结果表明:裂缝模型的相渗曲线近似于"X"形,多次气水互驱后相渗曲线基本没有变化,基质岩心模型相渗曲线经多次气水互驱后气水两相共渗区间变窄,共渗点降低;微裂缝对储层含气空间贡献率较高,微裂缝发育储层的含气空间利用率保持在较高水平,徽裂缝不发育储层的含气空间利用率逐渐降低并趋向稳定。因此,在微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库过程中可以在徽裂缝不发育储层布置生产井,同时通过控制边底水运移范围降低注入气损失,从而提高地下储气库的建库效率。     

山前地区深井超深井套管防磨与减磨技术研究

针对山前地区深井超深井钻井过程中套管磨损严重的问题,在分析套管磨损机理的基础上,开展了山前地区套管防磨与减磨技术研究,基于技术研究成果及应用实践,得到如下结论:1应用Power V等垂直钻井系统控制井眼轨迹,特别是上部井段的狗腿度和井斜,可明显减小侧向力和磨损量,缩短套管磨损时间;2应综合考虑套管磨损率、磨损系数以及钻杆耐磨带本身的磨损量,优选出效果最优的耐磨带;在狗腿度严重的位置,可考虑采用一定数量的橡胶钻杆卡箍来减轻对套管的磨损;3山前地区钻井液采用CX-300减磨剂能够显著降低磨损速率,减轻套管磨损程度,但在不同钻井液体系使用之前应进行优化分析以确定最佳使用量;4在迪那204井使用高密度钻井液体系,全部采用优选的高密度重晶石粉代替铁矿粉作为加重剂,整个钻进过程中未出现钻具及套管磨损,迪那204井易损件消耗量仅为邻井迪那203井的左右,防磨减磨效果非常显著。     

Biodiesel Projects Helpful to Ease Energy Shortage

Nearly 7,000 hectares of biodiesel forest will take shape in the northern province of Hebei in 2008, part of a national campaign to fuel the fast growing economy in a green way. In no more than five years, the Pistacia chinensis Bunge, whose seeds have an oil content of up to 40 percent, will yield five tons of fruit and contribute about two tons of high-quality biological diesel oil, according to the provincial forestry administration.     

State Energy Base Proposed in Inner Mongolia

Experts recently suggested China set up a state energy base in lnner Mongolia Autonomous Region to ease its energy thirst. The survey was co-conducted by senior researchers from the National Development and Reform Commission, Development Research Center of the State Council, Chinese Academy of Sciences and the Ministry of Finance. To plan and establish strategic energy bases at state level is in line with the principle of ＂giving priority to energy saving and diversifying energy consumption with the utility of coal at the core.＂     

烷烃在ZSM-5分子筛上吸附扩散的气相色谱研究

利用气相色谱法测定了不同色谱柱温度和不同载气流速下,C1~12烷烃在ZSM-5分子筛上的保留时间,并利用相关公式对测试结果进行了线性回归分析,测得了吸附热力学参数和扩散系数;考察了色谱柱温度、烷烃碳链长度和载气流速对烷烃在ZSM-5分子筛上吸附扩散的影响。实验结果表明,回归分析的线性相关性良好,色谱柱温度越高,孔道对吸附质的吸附能力越弱;在不同载气流速下,轴向扩散系数不同;随烷烃碳链长度的增加,吸附焓变呈先增大后减小的趋势,轴向扩散系数呈线性增长;C1~12烷烃在ZSM-5分子筛上的吸附焓变在-1.264~-42.975 k J/mol之间;当载气流速为2.654~4.246 cm/s时,C1~4烷烃的轴向扩散系数在0.328 8~0.551 7 cm2/s之间;当载气流速为5.308~13.270 cm/s时,C1~4烷烃的轴向扩散系数在0.430 2~1.456 4 cm2/s之间。     

四川盆地前震旦系勘探高含氦天然气藏的可行性

目前,我国的氦气资源主要依赖进口,寻找大中型高含氦天然气田是改变这一现状最现实的途径。为此,对四川盆地威远地区高含氦天然气藏的成藏机理和氦气来源进行了分析,以探讨在该盆地前震旦系勘探高含氦天然气藏的可行性。首先根据盆地周缘12条野外露头剖面和4口钻穿震旦系单井的资料,系统分析了前震旦系的岩石学、沉积相、烃源岩等特征,认为前震旦系发育的沉积地层为南华系,东南缘露头剖面的地层序列为南沱组、大塘坡组、古城组和莲沱组,推测盆地内部可能发育相同的地层序列;南沱组、古城组和莲沱组主要为冰川沉积,为砂砾岩夹泥岩;而大塘坡组为间冰期沉积,发育一套砂泥岩地层,其下部泥页岩的有机质含量高,为较好烃源岩。进一步的研究表明:南沱组砂砾岩储层、大塘坡组烃源岩和地层中侵入的花岗岩"氦源岩"可形成较好的高含氦天然气藏成藏组合;前震旦系沉积岩的分布主要受早期裂谷控制,在裂谷内部充填厚层的沉积岩地层。结合地震资料预测了威远—资阳地区沉积岩和花岗岩的分布,结论认为在资阳地区对震旦系—前震旦系进行高含氦天然气藏的勘探是可行的。     

水平井多级压裂管柱力学、数学模型的建立与应用

水平井多级体积压裂技术是近几年国内外为有效开发页岩气藏和低渗透油气藏而发展起来的一项新技术,但随之出现了压裂管柱力学环境更加复杂的新问题。针对该复杂的力学、数学问题,根据水平井多段压裂工艺管柱受力特点,建立了悬挂封隔器以下,多封隔器坐封、开启压差滑套和开启投球滑套3种工况的力学模型,并根据各工况的受力特征,建立了这3种工况管柱力学计算的数学模型。根据弹性力学理论中厚壁筒的Lame公式和Von Mises应力计算公式,推导出了管柱受内压力、外挤力和轴向应力共同作用下油管柱安全性评价的等效应力计算数学模型,建立了多级压裂管柱力学强度安全评价的数学模型;根据已建立的水平井多封隔器管柱力学计算的数学模型,开发了水平井多级压裂管柱力学安全评价的实用软件。该研究成果已经在新疆塔里木盆地塔河油田某气井得到了应用和验证,取得了很好的效果,为水平井多级压裂管柱安全工作参数的优化设计和安全性评价提供了理论依据和简便可靠的技术手段。     

基于洛伦茨曲线评价水驱油藏驱替均衡程度

针对水驱油藏开发过程中无法有效定量描述驱替均衡程度的问题,利用高台子油层各井动态指标和小层纵向上的注采关系占总体的比重情况,绘制相应的洛伦茨分布曲线,得到用于量化评价油藏平面、纵向驱替均衡程度的“开发均衡指数”,该值小于0.4时驱替程度相对均衡。将研究成果应用于评价二次开发前后水驱油藏的驱替均衡程度,研究结果表明：目标区采出情况均衡指数降低了0.1615,含水情况均衡指数降低了0.0950,整体驱替均衡程度达到了相对均衡的水平,但纵向上仍差异悬殊。建立的洛伦茨曲线评价驱替均衡程度的方法,充分考虑了单井产能差异所造成的驱替不均衡情况,准确度高。研究成果为二次开发水驱油藏的驱替均衡程度评价提供了定量标准。     

复杂地质条件气藏储气库库容参数的预测方法

国内复杂地质条件气藏型地下储气库经过10余周期注采后工作气量仅为建库方案设计工作气量的一半,运行效率偏低。为此,利用气藏地质、动态及建库机理,建立了地下储气库注采运行剖面模型,根据气藏开发、气藏建库及稳定注采运行过程中纵向上流体的分布特征及其变化趋势,将地下储气库剖面分成4个区带(建库前纯气带、气驱水纯气带、气水过渡带及水淹带);按区带确定了影响建库有效孔隙体积的主控因素(储层物性及非均质性、水侵和应力敏感)及其量化评价方法,进一步考虑束缚水和岩石形变的影响,并引入注气驱动相,根据注采物质平衡原理建立了气藏型地下储气库库容参数预测数学模型。该模型涵盖了地质、动态及建库机理,从微观和宏观角度综合评价了影响建库空间的主控因素,大大提高了预测结果的准确度和精度,使建库技术指标设计更趋合理,目前已广泛应用于中国石油天然气集团公司气藏型地下储气库群的建设当中。