探索三元复合驱采油螺杆涂层防垢及减摩技术研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文三元复合驱采油螺杆涂层防垢及减摩技术研究姓名：姜明申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：胡萍20061201武汉理工大学硕士学位论文摘要在三元复合驱强化采油过程中，由于驱油体系与油藏环境的相互作用，导致系统热力学、动力学以及介质条件的改变，原有的离子平衡被破坏，产生大量的无机盐结晶垢附着在采油装备表面，严重影响了采油过程生产效率，造成巨大的经济损失。对于采油螺杆，除了结垢问题，其与橡胶摩擦副之间的摩擦不仅增加了驱动阻力，而且进一步加剧了结垢。因此，对螺杆涂层进行改性，提高其防垢减

2、摩性能，探索其防垢减摩机理是非常必要的．本文研究内容主要包括四部分．第一部分，提出了以表面能作为涂层防垢性能评价指标的研究方法，确定了以含40％Ti02的A120棚02陶瓷作为涂层防垢减摩改性的基础材料．在对三元复合驱采出水进行理化分析的基础上，测定了采出水和标准液在不同A120棚O．2配比陶瓷表面接触角，得出了固体表面能，并分析了材料组成配比对表面能的影响；进行了挂片结垢试验，对比分析了各涂层材料的防垢性能与表面能之间的关系；分别在三元复合驱水溶液润滑及干摩擦条件下对不同A1203／T102配比的陶瓷进行

3、了摩擦性能测试。结果显示，材料化学组成直接影响着材料表面能，随着材料表面能的增加，结垢量总体呈上升趋势；涂层组分配比和润滑条件对摩擦性能影响显著；含40％弱02的A1203-1j02陶瓷具有较优的防垢性能和摩擦性能。第二部分，考察了改性涂层的防垢及摩擦性能，分析了添加剂对涂层防垢和减摩性能的影响。进行表面接触角铡定和挂片结垢试验，考察改性涂层的防垢性能；测定改性涂层和传统涂层在结垢试验前后的瞬态摩擦系数，对比分析了结垢后的摩擦行为和结垢前后摩擦性能的稳定性。结果显示，MoS2和AIN添加捌的加入对涂层的防垢

4、性能和摩擦性能的改善具有明显促进作用；结垢后改性涂层摩擦系数的增加低于镀Cr和Ni．P涂层，且摩擦系数更稳定。第三部分，采用SEM、XPS、XRD等方法，对结垢和摩擦试验后涂层表面及其表面垢物迸行了微观分析，分析了改性涂层对结垢过程的影响。结果表明，垢在改性涂层表面的微孔隙处以球形点接触方式存在，摩擦后基本被清除，而在镀Q涂层表面则为半球形面接触，且很难清除；垢中腐蚀物与沉积物并存，腐蚀加剧了结垢；垢的主要成分为Fe30,，导致CaC03垢含量较少的原因包括材料的低表面能、涂层改性添加剂、溶液中杂离子和腐蚀

5、产物对结晶生长动力学的影响。第四部分，利用摩擦试验分析了NBR的摩擦特征；用SEM观察摩擦试验后NBR的表面形貌；用XPS分析摩擦试验后NBR的表面基团。结果表明，NBR的摩擦特征表现为周期性波动，导致了表面应力集中；NBR在碱性介质条件下摩擦过程中表面产生疲劳裂纹，发生了水解反应；垢粒的存在使磨损机理由疲劳磨损趋向于磨粒磨损，加速了NBR的磨损老化。关键词：三元复合驱、涂层、结垢、防垢、减摩武汉理工大学硕士学位论文AbstractInthealkaline-surfactant-polymer(ASP)f

6、loodingoilrecovery,duetotheinteractionofthefloodingsystemandreservoirenvironmenLthethermodynamics，kineticsandmediumconditionsofthesystemchangedandionbalancewasbroken,amassofinorganiccrystal9酏formedandadheredtothesurfaceofOilequipments,whichinfluencedsevere

7、lytheproductionefficiencyandleadedtotremendouseconomicloss．Foroilextractionscrewsystem，besidesscalingproblem，thefrictionbetweenthecoatinganduilrile-buladJenerobbera慨)m'bo-pairincreasedthedrivingresistanceandaggravatedthescalingproblem．Thercfore,itisnecessa

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