楊光 謝興華 謝強(qiáng) 王學(xué)銳 李子玉

[摘要]以納米鋁粉、硝酸鉀、四氧化三鐵和納米二氧化鈦為主要成分，研制出一種油用封堵專用復(fù)合鋁熱劑、該鋁熱劑通過熔化油田出油口周圍的金屬粉以及石塊對出油口進(jìn)行堵塞，以達(dá)到對油田封堵的目的。通過SEM對鋁熱劑進(jìn)行表征，并對其安全性能、燃燒性能以及封堵性能進(jìn)行測試。結(jié)果表明：該鋁熱劑感度較低，需要較強(qiáng)的激發(fā)條件，安全性能好；燃燒溫度高，燃燒時間長，1kg鋁熱劑可使5mm壁厚的鐵管內(nèi)壁最高溫度達(dá)到2 689℃，鐵管外壁最高溫度達(dá)到1 432℃，燃燒持續(xù)時間約14 min；可使出油口周圍石塊及金屬粉熔化。在溫度和時間控制以及封堵性能方面足以達(dá)到工業(yè)油用封堵的條件要求，可作為油用封堵專用鋁熱劑使用。

[關(guān)鍵詞]納米鋁粉；鋁熱劑；燃燒性能；油田封堵

[分類號]TQ567

０ 引言

鋁熱劑是一類由金屬和金屬氧化物組成的高能材料，最常用的燃料是鋁，因?yàn)楦叻磻?yīng)焓和低成本的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的基于碳、氫、氮、氧的系統(tǒng)相比，鋁熱劑具有更大的儲存勢能[１￣３]。傳統(tǒng)鋁熱劑由微米級顆?；旌隙?，反應(yīng)速率和能量利用率較低，難以滿足當(dāng)前含能材料領(lǐng)域的需求[４￣６]。因此，油田專用鋁熱劑中含有納米鋁粉，納米鋁粉的比表面積大，顆粒之間接觸更加緊密，減小了反應(yīng)過程中傳熱和傳質(zhì)的距離[７￣９]。具有點(diǎn)火溫度和點(diǎn)火能量低、能量釋放速率快、能量利用率高、燃速快、壓力輸出高等優(yōu)勢[１０￣１３] 。此外，納米鋁粉還具有較低的感度，安全性較高[１４￣１７]，近年來，油田封堵技術(shù)逐漸發(fā)展完善，但是，隨著二類、三類油層的動用，目前的封堵技術(shù)很難滿足常規(guī)生產(chǎn)需求，且暴露出封堵工具與工藝施工費(fèi)用高、磨銑時間長、洗井工藝不完善、管柱無法驗(yàn)封等問題[１８￣２１] 。

以傳統(tǒng)鋁熱劑為基礎(chǔ)，在氧化劑的選擇和鋁粉粒徑方面加以創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出一種油田封堵專用的鋁