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题名多巴仿生润滑剂在水基钻井液中的应用及机理研究
被引量：5
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作者
杨旭坤
蒋官澄
贺垠博
董腾飞
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机构
中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室
中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室
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出处
《钻井液与完井液》
CAS
北大核心
2023年第6期749-755,764,共8页
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基金
国家自然科学基金青年科学基金项目“智能钻井液聚合物处理剂刺激响应机理与分子结构设计方法研究”(52004297)。
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文摘
利用多巴强大的水下黏附性能,合成了一种适用于水基钻井液的多巴仿生润滑剂L_(2,3)。这种新型润滑剂解决了长期以来酯类润滑剂在水中因黏附性较差无法在钻具表面形成有效润滑膜而导致的润滑性能变差的问题。此外,合成了酚羟基位置不同的润滑剂L_(2,5),并通过FT-IR光谱和1H NMR对其进行表征。通过极压润滑仪、泥饼黏附系数测试仪、四球摩擦仪和扫描电子显微镜(SEM)评估润滑性能和耐磨性。在钠基膨润土基浆(Na-BT)中,L_(2,3)具有最好的润滑性能,1%加量下摩擦系数(COF)低至0.07,COF降低率达到87.7%,磨痕直径(WSD)为0.587 mm,在210℃以内,均能保持良好的润滑性能且不起泡。相比之下,L_(2,5)在清水中润滑性较好,摩擦系数为0.1,但在Na-BT中无法抵御黏土颗粒的剪切,润滑膜脱落,摩擦系数为0.57,接近未添加润滑剂的空白Na-BT。通过X射线光电子能谱(XPS)分析了表面润滑膜的成分和厚度,发现酚羟基结构提高了润滑剂在金属表面的黏附能力,进而提高了其润滑和抗磨性能,具体还与酚羟基类型有关。含有邻苯二酚结构的L_(2,3)通过双齿金属配位键在金属表面形成了一层致密的厚度超过80 nm的有机膜;而含有对位羟基结构的L_(2,5)只能在表面形成一层厚度低于20 nm的润滑膜。由于L_(2,3)在金属表面形成的双齿金属配位键更加稳定,所以其润滑和抗磨性能远高于L_(2,5)。
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关键词
水基钻井液
仿生润滑剂
环境友好
双齿金属配位键
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Keywords
Water based drilling fluid
Biomimetic lubricant
Environmentally friendly
Bidentate metal-ligand bonds
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分类号
TE254.4
[石油与天然气工程—油气井工程]
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