取心工具用大尺寸疏水吸油海绵的制备与吸油性能研究

张 辉 陈忠帅 李绍坤 王 帅 刘莲英*

(1.中石化胜利石油工程有限公司 钻井工艺研究院， 东营 257017； 2.北京化工大学 材料科学与工程学院, 北京 100029)

引 言

钻井取心、分析岩心含油量并获得有关地层信息的第一手资料，这对油气勘探开发和制定钻井实施方案等具有重要意义[1-3]。钻井取心技术中，使用海绵衬筒收集岩心液体和保护岩心，有利于准确获取岩心测量数据、提高地层分析的准确性和可靠性[4-5]。海绵衬筒中一种关键材料为疏水亲油海绵，其要求是：吸油和保油量大，吸油速度快；同时，在尺寸上需与海绵衬筒匹配，以便制备获取大尺寸岩心的取心工具。

石墨烯气凝胶[6-8]、聚酰亚胺、三聚氰胺、聚氨酯海绵等[9-15]均可作为疏水亲油材料。石墨烯气凝胶性能优异，但是不易制得大尺寸材料；三聚氰胺和聚氨酯海绵具有大孔结构，有利于快速吸油和储油，同时价廉易得、机械性能优良，而三聚氰胺更因其优良的阻燃性而备受关注。然而，商用吸油海绵的吸油倍率通常不高，不能满足取心技术要求。为此，许多研究者开展了海绵的疏水改性工作[16-19]，主要思路是在海绵骨架表面引入疏水组分，或/和在表面引入微纳米结构，以此提高表面粗糙度，获得超疏水的亲油材料。可以采用刻蚀法[16]、浸涂法或沉积法[17-19]、原位化学反应法、模板法、水热法、溶胶- 凝胶法等手段对海绵表面进行疏水改性。其中，浸涂法是一种简单有效、使用广泛的方法，利用浸涂法可将疏水分子、聚合物或纳米粒子等负载在海绵骨架表面，例如：将交联溶胀的二乙烯苯聚合物(PDVD)[18]、聚乙烯醇(PVA)水溶液及聚二甲基硅氧烷(PDMS)醇溶液[19]浸涂在海绵表面；……