Preparation and Characterization of a Biobased Temporary Plugging Material: Self-Healing and Degradable

一種生物基臨時(shí)封堵材料的制備與表征：自修復(fù)和可降解

• 中國石油西南油氣田公司天然氣技術(shù)研究所（Research      Institute of Natural Gas Technology, PetroChina Southwest Oil & Gas      Field Company）

• 中國石油西南油氣田公司（PetroChina Southwest Oil      & Gas Field Company）

這篇論文的核心內(nèi)容是關(guān)于一種生物基臨時(shí)封堵材料的制備和表征，該材料具備自修復(fù)和可降解的特性。以下是主要的研究點(diǎn)和發(fā)現(xiàn)：

1. **研究背景**：由于高溫氣井鉆探或修井作業(yè)中的低成功率，研究者們合成了一種新型的生物基臨時(shí)封堵材料。

2. **材料制備**：使用香草醛、丁二酸酐(SA)、纖維素和乙酰丙酮鋅水合物(AZH)作為催化劑，合成了這種材料。通過紅外分析證實(shí)了香草醛衍生的環(huán)氧樹脂的合成以及含有羥基酯的vitrimer的形成。

3. **性能測試**：

   - 熱性能測試顯示材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。

   - 動(dòng)態(tài)機(jī)械測試結(jié)果顯示，在120°C下，材料的特征松弛時(shí)間為3500秒，自修復(fù)率在20分鐘內(nèi)可達(dá)61%。

   - 機(jī)械性能測試表明，在10 MPa壓力下，材料具有良好的彈性變形性能，回彈率超過36%，破碎率低于17%。

   - 降解性能測試顯示，在120°C和1.2% NaOH條件下，分解率增加至80%。

4. **綜合性能評估**：新封堵材料具有良好的兼容性，其封堵性能優(yōu)于凝膠、復(fù)合材料和形狀記憶聚合物。最大裂縫封堵能力為5×4毫米，壓力可達(dá)10 MPa。

5. **結(jié)論**：新型生物基封堵材料展示了良好的熱動(dòng)力學(xué)性能，通過在高溫和堿性條件下更容易降解的動(dòng)態(tài)酯鍵，以及通過熱力學(xué)性能測試、降解性能分析和裂縫壓力封堵測試揭示的高溫智能封堵機(jī)制。

論文還詳細(xì)列出了實(shí)驗(yàn)部分的材料和方法，包括材料的合成路線、樣品的表征測試、自修復(fù)性能測試、機(jī)械性能測試和降解性能測試等。此外，還包括了對不同封堵材料在不同裂縫開口條件下的封堵性能的比較分析。