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二连盆地褐煤断裂行为加载率效应及对压裂裂缝调控的启示

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岩石力学与工程学报 2023年第S1期42卷 3169-3177页

作者：陈立超王生维张典坤吕帅锋内蒙古工业大学矿业学院内蒙古呼和浩特010051 晋能控股集团煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048204 中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074

室内试验尺度对煤岩断裂行为及加载率效应的认识同样有助于地下储层压裂过程中压裂裂缝延展规律分析及压裂造缝形式的调控。利用SHPB试验对采取自内蒙古二连盆地褐煤半圆弯曲试样在层理平行、层理垂直及层理斜交方向上的断裂行为及加载... 详细信息

室内试验尺度对煤岩断裂行为及加载率效应的认识同样有助于地下储层压裂过程中压裂裂缝延展规律分析及压裂造缝形式的调控。利用SHPB试验对采取自内蒙古二连盆地褐煤半圆弯曲试样在层理平行、层理垂直及层理斜交方向上的断裂行为及加载率效应开展研究,据此构建研究区褐煤储层水力压裂造缝模式。结果表明:二连盆地褐煤试样冲击下断裂过程包括弹性变形、断裂及卸载阶段;随加载率提升,试样断裂强度、断裂韧度随之线性增大,研究区褐煤断裂性能加载率效应非常显著。随加载率增大试样破碎程度加剧,层理平行型试样冲击下以层理剪切破碎形式为主,垂直层理及斜交层理试样以冲击压碎式破坏为主并形成大量煤粉,对煤层气排采较为不利。冲击下褐煤岩断裂方位基本与加载方位一致。同时随加载率增大,研究区褐煤断裂过程耗能线性增加。以上表明二连盆地褐煤断裂行为受外部加载率深刻控制。最后提出一种基于加载率效应的煤储层压裂造缝模式调控程序。其中深部应力主控型褐煤储层压裂,压裂中主要采取由近到远逐级增大加载率,而浅层由天然裂缝主控的褐煤储层压裂,压裂中由近到远逐级减小加载率的泵注程序,使压裂裂缝初期由应力主控,后期转为天然裂缝主控。形成近井地带主干裂缝,中端较复杂裂缝及远端复杂裂缝的“分段式”压裂造缝的效果。

关键词：采矿工程褐煤断裂行为加载率效应水力压裂压裂裂缝调控内蒙古二连盆地

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煤粉源集合体对水力压裂效果的影响

中国矿业大学学报 2015年第3期44卷 526-531页

作者：陈立超王生维何俊铧张业畅胡奇吕帅峰中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074 国家能源煤与煤层气共采技术重点实验室山西晋城048006

煤粉颗粒在压裂液中发生“造浆”及“聚集”作用是影响煤层气藏水力压裂效果的关键．构造煤粉源集合体对压裂效果影响显著，研究结果表明：原位状态下，煤粉以构造煤粉源和原生裂缝煤粉源集合体两种形式赋存．前者体积在20～30m^3之间... 详细信息

煤粉颗粒在压裂液中发生“造浆”及“聚集”作用是影响煤层气藏水力压裂效果的关键．构造煤粉源集合体对压裂效果影响显著，研究结果表明：原位状态下，煤粉以构造煤粉源和原生裂缝煤粉源集合体两种形式赋存．前者体积在20～30m^3之间，呈顺层和断层两种产状，其明显受煤储层小微构造的控制；后者规模很小，主要分布在内生裂隙缝间，其受煤变质程度和煤岩类型影响．煤层气完井期间，井筒附近构造煤坍塌扩径，构造煤粉源卸压膨胀，煤粉颗粒启动难度降低；压裂期间，在压裂液动压、紊流搅动作用下，煤粉颗粒均匀混合在流体中形成浆体；排采期间，回排的压裂液中煤粉含量较高，导致气井近井部位压裂裂缝及炮眼较早地堵塞，气井减产．而原生裂缝内煤粉在压裂液中通过颗粒疏水相互作用发生聚集，在压裂裂缝内形成堵塞，但堵塞程度较轻．稳定压裂液注入排量、减小流速，利用煤储层小微构造解剖技术预测构造煤粉源集合体发育部位能够降低近井部位堵塞的风险，改善水力压裂效果．

关键词：煤层气水力压裂煤粉造浆与聚集堵塞防控

Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2/V_2O_5复合材料的制备及电化学性能

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广东化工 2017年第2期44卷 33-34页

作者：黄梦怡郭焕敬吕帅峰绍兴文理学院化学化工学院浙江绍兴312000

实验采用NH_4VO_3对富锂锰基材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2(Lirich)进行表面修饰。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及电化学方法等手段进行了表征。TEM显示在材料表面形成10 nm左右的包覆层。XRD结果发现,包覆后的Li... 详细信息

实验采用NH_4VO_3对富锂锰基材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2(Lirich)进行表面修饰。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及电化学方法等手段进行了表征。TEM显示在材料表面形成10 nm左右的包覆层。XRD结果发现,包覆后的Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2(Lirich-V_2O_5)晶体中出现Li_3VO_4。Lirich-V_2O_5的首次充放电效率为103.1%,说明V_2O_5包覆层对Li Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2起到了预活化的作用。Lirich循环20圈之后的容量保持率为71.4%,而Lirich-V_2O_5的容量保持率则达到了90.4%,说明V_2O_5包覆层有效抑制材料与电解液的副反应。

关键词：富锂锰基材料包覆 V2O5 首次充放电效率

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层理方向对高变质煤体压裂破坏特征影响研究

中国煤炭 2022年第10期48卷 37-44页

作者：陈立超王生维张典坤吕帅锋煤与煤层气共采国家重点实验室山西省晋城市048204 内蒙古工业大学矿业学院内蒙古自治区呼和浩特市010051 中国地质大学(武汉)资源学院湖北省武汉市430074

水力压裂期间煤储层裂缝壁面煤体变形及破坏特征是压裂液滤失路径分析及伤害评价的关键。通过单轴压缩实验对层理与加载方位夹角0°、30°、45°、60°和90°高变质煤岩圆柱试样实施加载,获得不同层理方向煤岩试样应变应力关系及岩石力... 详细信息

水力压裂期间煤储层裂缝壁面煤体变形及破坏特征是压裂液滤失路径分析及伤害评价的关键。通过单轴压缩实验对层理与加载方位夹角0°、30°、45°、60°和90°高变质煤岩圆柱试样实施加载,获得不同层理方向煤岩试样应变应力关系及岩石力学参数,基于应变能理论对不同层理方向上煤岩脆性进行评价,并初步构建水力压裂高变质煤岩裂缝壁面煤体破坏模式进行研究。结果表明:高变质煤岩单轴压缩加载下呈现“阶段”破坏特征,随着夹角a增加煤岩脆性先增强后减弱,单轴抗压强度、弹性模量、泊松比等岩石力学参数先升高后降低,在30°时最大;夹角a为0°、60°和90°时,单轴压缩下煤岩试样发生张性劈裂破坏,而夹角a在30°和45°时,试样发生剪切断裂破坏,整体上张性破裂破坏形式断裂能量耗散远低于剪切破坏。基于煤岩破坏特征,认为煤储层层理面与压裂裂缝面法向夹角0°、60°和90°时,压裂期间压裂液易沿张性裂缝滤失且深度较大;而30°和45°时煤储层压裂裂缝壁面煤体形成闭合剪切裂缝,可延缓压裂液滤失速率。

关键词：高变质煤煤岩层理方向煤体破坏模式压裂裂缝壁面压裂液滤失单轴压缩实验

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沁水盆地煤层气井钻井液技术现状和发展方向

中国煤层气 2016年第5期13卷 44-47页

作者：吕帅锋王生维乌效鸣李瑞王道宽中国地质大学(武汉)资源学院湖北430074 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司国家能源煤与煤层气共采技术重点实验室山西048006 中国地质大学(武汉)工程学院湖北430074

沁水盆地目前以清水钻井液为主体,兼用优质钻井液,同时尝试了聚合物钻井液、绒囊钻井液和中空玻璃球钻井液等低密度新型钻井液,但是这些类型钻井液只是针对特定煤层,没有形成成熟的煤层气井钻井液技术体系。可降解钻井液能够通过生物酶... 详细信息

沁水盆地目前以清水钻井液为主体,兼用优质钻井液,同时尝试了聚合物钻井液、绒囊钻井液和中空玻璃球钻井液等低密度新型钻井液,但是这些类型钻井液只是针对特定煤层,没有形成成熟的煤层气井钻井液技术体系。可降解钻井液能够通过生物酶解除污染,微固相聚合物钻井液能够有效地成膜护壁,两者结合具有良好的应用前景,可能是未来煤层气井钻井液的一个主要发展方向。此外,建议加强对煤层损害解除方法的研究,尽快制定煤层气钻井相关室内实验评价方法和矿场评价方法的行业标准,形成一套适于煤层气钻采的煤层气井专用钻井液体系。

关键词：沁水盆地煤层气井钻井液可降解微固相

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新冠肺炎疫情下医院后勤防控工作探析

中国医院建筑与装备 2021年第2期22卷 66-68页

作者：潘静许强吕帅锋沈英华张足威方杰浙江大学医学院附属第二医院杭州310000

根据新冠病毒传染性强、潜伏周期长等特点,制定了后勤防控方案,旨在通过对设施设备保障、生活物资保障、餐饮保障等后勤管理流程的改善,确保临床一线医护人员正常有序开展医疗工作。

关键词：新冠肺炎医院后勤防控工作

基于CMT的电弧增材制造Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金螺旋桨成形机理及组织性能

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稀有金属材料与工程 2022年第10期51卷 3876-3883页

作者：张帅锋魏正英廖志谦吕逸帆蒋鹏张文豪西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049 中国船舶重工集团公司第七二五研究所河南洛阳471023

通过对基于冷金属过渡(CMT)的电弧增材制造成形过程中电弧形态、电流电压同步信号和熔池形貌的同步检测分析,研究了电弧不同阶段的熔滴过渡形式和熔池金属的受力状态,探明了悬垂结构成形过程中的熔池金属的受力机制,实现了钛合金螺旋桨... 详细信息

通过对基于冷金属过渡(CMT)的电弧增材制造成形过程中电弧形态、电流电压同步信号和熔池形貌的同步检测分析,研究了电弧不同阶段的熔滴过渡形式和熔池金属的受力状态,探明了悬垂结构成形过程中的熔池金属的受力机制,实现了钛合金螺旋桨的成形,并分析了成形后的组织性能。研究结果表明,通过对CMT电弧热输入和电弧力的精细控制,能够在无支撑条件下实现钛合金螺旋桨叶片的快速成形,同时获得良好的力学性能。在本研究条件下,钛合金CMT电弧增材制造过程中熔滴过渡主要以短路过渡的形式进行,降低基值和短路阶段的焊接电流能够增加悬垂结构倾角,且当I_(base)为50 A时,钛合金螺旋桨最大倾角达到53.26°。基于优化后的工艺制造的船用Ti6321钛合金内部组织致密且无贯穿式的粗大柱状晶,力学性能达到同级别锻件标准,水平方向和竖直方向的各向异性不明显。

关键词： CMT 电弧形态熔池电弧力钛合金螺旋桨

基于CMT的电弧熔丝增材Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金的组织与性能

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焊接学报 2021年第2期42卷 56-62,I0005页

作者：张帅锋吕逸帆魏正英蒋鹏彭晖崔永杰西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049 中国船舶重工集团公司第七二五研究所洛阳471039

采用基于冷金属过渡的电弧熔丝增材方法(CMT-WAAM)制备了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金试样,研究了CMT-WAAM Ti6321合金显微组织、力学性能及其各向异性.结果表明,CMT-WAAM Ti6321合金显微组织由不规则的多边形原始β晶和晶界α相组成,CMT脉... 详细信息

采用基于冷金属过渡的电弧熔丝增材方法(CMT-WAAM)制备了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金试样,研究了CMT-WAAM Ti6321合金显微组织、力学性能及其各向异性.结果表明,CMT-WAAM Ti6321合金显微组织由不规则的多边形原始β晶和晶界α相组成,CMT脉冲工艺(CMT+P)能够有效细化晶粒,组织中没有发现贯穿式的柱状晶,且未发现马氏体.CMT-WAAM Ti6321合金x向和z向的室温抗拉强度达到同级别锻件标准,断口形式均为典型的韧性断裂.成形组织中没有明显的织构存在,拉伸强度的各向异性也不明显,组织中的气孔导致z向的断后伸长率低与x向.x向和z向冲击韧性均不低于65 J,能够满足船用钛合金结构件的需求,冲击断口中存在大量的撕裂型韧窝,为典型的韧性断裂.

关键词： CMT 电弧熔丝快速成形显微组织力学性能各向异性

不同温度下Ti6321合金的拉伸行为及塑性变形机制

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钛工业进展 2023年第4期40卷 19-25页

作者：尹艳超锁永永许玲玉张帅锋吕逸帆陈利阳蒋鹏中国船舶集团有限公司第七二五研究所河南洛阳471023

为了研究Ti6321合金在不同温度下的服役性能及其塑性变形机制,在-196~400℃下对其进行拉伸性能测试并对断口形貌和显微组织进行分析。结果表明,随着温度的升高屈服强度和抗拉强度逐渐降低,屈强差和断面收缩率逐渐增大;延伸率在-100℃降... 详细信息

为了研究Ti6321合金在不同温度下的服役性能及其塑性变形机制,在-196~400℃下对其进行拉伸性能测试并对断口形貌和显微组织进行分析。结果表明,随着温度的升高屈服强度和抗拉强度逐渐降低,屈强差和断面收缩率逐渐增大;延伸率在-100℃降至16.0%,之后随着温度的升高而升高。不同温度下Ti6321合金的塑性变形机制有所不同。25℃下Ti6321合金塑性变形机制主要为柱面滑移。-196℃下Ti6321合金的位错滑移受到抑制,此时等轴α相滑移类型为柱面滑移、一级锥面和滑移,片层α相滑移类型为基面滑移和二级锥面滑移;但{1012}和{1122}孪晶开动使塑性得到恢复,变形机制为滑移、孪生共存,以滑移为主。200℃和400℃下Ti6321合金位错交互作用强烈,可发现位错网等位错组态特征,同时有少量{1012}孪晶开动,变形机制主要为位错滑移。等轴α相与片层α相中的滑移类型相同,为柱面滑移和二级锥面滑移。

关键词： Ti6321合金变形机制位错滑移孪晶