一种通过协同氢键作用实现原位深层泄漏封堵的温控智能水凝胶

《Industrial & Engineering Chemistry Research》：Thermo-Regulable Smart Hydrogel for In Situ Deep Leakage Plugging via Cooperative Hydrogen Bonding

油井泄漏封堵的环保经济问题通过新型热调控智能水凝胶（AM/GCNC协同制备，无需传统引发剂/交联剂）有效解决，结构分析证实形成稳定三维网络（氢键作用），机械性能优异（延伸率9522%，抗压强度4.0 MPa），可通过比例调节特性，高温高盐环境下稳定且无溶胀，封堵性能突破压力达13.95-22.74 MPa，梯度46.04-75.05 MPa·m?1，推动绿色油田技术发展。

　　

为了解决石油/天然气井泄漏带来的环境和经济问题，本研究开发了一种创新的热调节智能水凝胶系统。该系统通过丙烯酰胺（AM）与接枝纤维素纳米晶体（GCNC）的协同作用制备而成，无需使用传统的引发剂或交联剂即可实现有效的原位泄漏封堵。结构分析（FTIR/Raman）证实，该水凝胶通过N–H···O═C氢键形成了稳定的三维网络。在最佳GCNC负载条件下，该水凝胶表现出优异的机械性能（伸长率9522%，压缩强度4.0 MPa）和更高的抗疲劳性能。通过调节AM/GCNC的比例，可以精确调控其凝胶化特性（温度、时间、强度）。即使在恶劣条件下（高温/高盐度），该材料也能保持优异的稳定性且不会发生渗析现象。封堵测试表明，在高温下该材料仍表现出卓越的性能（突破压力：13.95–22.74 MPa；压差梯度：46.04–75.05 MPa·m^–1）。这种可持续的替代方案有效解决了井液流失问题，同时促进了生态资源的利用，推动了更加绿色和高效的油田技术的发展。