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复合早强剂对掺石灰石粉砂浆强度和水化作用的影响

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材料导报 2024年

作者：钟新宇赖俊英阮少钦钱晓倩钱匡亮浙江大学建筑工程学院

石粉作为工业生产的副产品，每年的产生量远大于消耗量，过多的石粉会造成严重的环境问题。在砂浆中掺入大量的石粉可以提高其利用率，但相应强度下降。单掺早强剂对砂浆早期强度的提升幅度有限。因此，本文主要研究复合早强剂DEIPA-Na2... 详细信息

石粉作为工业生产的副产品，每年的产生量远大于消耗量，过多的石粉会造成严重的环境问题。在砂浆中掺入大量的石粉可以提高其利用率，但相应强度下降。单掺早强剂对砂浆早期强度的提升幅度有限。因此，本文主要研究复合早强剂DEIPA-Na2SO4、DEIPA-Al2(SO4)3、DEIPA-Al2(SO4)3-Na2SO4对掺石灰石粉砂浆强度及水化作用的影响。通过水化热、X射线衍射、热重分析、压汞法以及扫描电镜等测试结果表明：这三种复合早强剂均能提高掺石灰石粉砂浆的水化温度，促进早期水化产物的形成，降低孔隙率，大大提升了砂浆的早期抗压强度，但DEIPA-Na2SO4和DEIPA-Al2(SO4)3-Na2SO4对砂浆后期强度产生不利影响，而DEIPA-Al2(SO4)3则依旧有促进效果。

关键词：复合早强剂石灰石粉砂浆水化作用抗压强度

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水化作用下深层页岩软化本构模型研究

岩石力学与工程学报 2022年第S2期41卷 3189-3197页

作者：赵志红金浩增郭建春陈孟婷卢聪西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点试验室四川成都610500 中国石化集团上海海洋石油局有限公司工程技术研究院上海200120

考虑到目前缺乏对深层页岩水化软化机制的认识和相应本构模型的研究,对四川盆地龙马溪组深层页岩开展室内试验和理论模型研究,建立水化作用下深层页岩软化本构模型。首先开展清水自由浸泡试验;然后对不同浸泡时间的岩样进行CT扫描,并绘... 详细信息

考虑到目前缺乏对深层页岩水化软化机制的认识和相应本构模型的研究,对四川盆地龙马溪组深层页岩开展室内试验和理论模型研究,建立水化作用下深层页岩软化本构模型。首先开展清水自由浸泡试验;然后对不同浸泡时间的岩样进行CT扫描,并绘制CT灰度直方图分析页岩水化细观损伤机制;再对泡水后的岩样进行三轴压缩试验;最后采用连续损伤力学和Weibull统计理论,建立高闭合压力下的页岩软化本构模型。试验结果表明,页岩水化损伤的主要原因是由于内部微裂隙萌生和扩展,在力学参数上表现为黏聚力、峰值强度和弹性模量等参数随水化时间的增加而降低,泊松比随着水化时间的增加而增加,而在应力-应变曲线中表现为压密阶段和屈服破坏阶段有明显的延长;模型参数m,F_(0)随水化时间的增加而减低,从宏观上解释了水化作用致使页岩力学性质软化这一特性。

关键词：岩石力学页岩水化作用损伤力学统计理论

页岩水化作用及其对水相返排的影响-以四川盆地威远地区龙马溪组为例

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第9期53卷 3681-3693页

作者：冷钇江唐洪明冯于恬伍翊嘉郑马嘉吴伟罗超赵圣贤西南石油大学地球科学与技术学院四川成都610500 中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院四川成都610051 中国石油西南油气田分公司四川成都610051

以四川盆地威远地区龙马溪组页岩为研究对象,开展页岩水化浸泡和返排实验。首先,通过核磁成像技术、核磁共振T2谱和低温N2吸附等测试手段,评价水化过程中样品的孔缝形态与宽度、微孔径分布及比表面积等参数变化;其次,通过高速离心机对... 详细信息

以四川盆地威远地区龙马溪组页岩为研究对象,开展页岩水化浸泡和返排实验。首先,通过核磁成像技术、核磁共振T2谱和低温N2吸附等测试手段,评价水化过程中样品的孔缝形态与宽度、微孔径分布及比表面积等参数变化;其次,通过高速离心机对比模拟页岩水化前后水相返排过程,探究不同尺度孔隙中流体的返排特征;最后,探讨页岩水化作用机理。研究结果表明:水化过程改变了页岩的孔隙结构;在水化应力的作用下黏土矿物导致页岩孔隙和微裂缝的扩展与衍生,页岩样品孔缝总体积增加6.9%~9.0%,微孔径及比表面积增大,孔隙开放程度及连通性变好;页岩水相返排过程存在孔隙阈值,研究区页岩平均孔隙阈值为31.9 nm,孔隙直径大于阈值的孔隙越多,水相返排效率越高;水相返排过程与孔隙尺度及孔隙类型密切相关,随着返排压差增大,液体克服多种微观作用力控制,返排率不断提高,水化作用对返排率的提高有明显促进效果。

关键词：龙马溪组页岩水化作用孔隙结构返排

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水化作用对页岩微观结构与物性的影响

石油勘探与开发 2018年第6期45卷 1075-1081页

作者：薛华庆周尚文蒋雅丽张福东东振郭伟中国石油勘探开发研究院河北廊坊065007 中国石油华北油田第四采油厂河北廊坊065007

利用场发射扫描电镜(FESEM)对水化作用前、后的页岩样品进行微观表征,通过微米CT扫描、孔隙度和渗透率测试实验来研究原始样品、饱和水及离心后样品的微观结构和物性参数之间的差异性。FESEM实验研究表明,水化作用对页岩中有机质的主体... 详细信息

利用场发射扫描电镜(FESEM)对水化作用前、后的页岩样品进行微观表征,通过微米CT扫描、孔隙度和渗透率测试实验来研究原始样品、饱和水及离心后样品的微观结构和物性参数之间的差异性。FESEM实验研究表明,水化作用对页岩中有机质的主体形态和位置、有机质孔隙没有影响。水化作用可增加页岩内的裂缝条数及宽度,主要表现为无机矿物之间裂缝的延伸和新裂缝的衍生、条带状有机质与无机矿物之间的裂缝宽度增加。不同含水饱和度条件下的微米CT扫描实验表明,水化作用强度受原生裂缝发育程度控制,原生裂缝越发育,水化作用越强。水化作用较强时,页岩裂缝的宽度可增加至原来的2～5倍。页岩孔隙度主要受有机质含量控制,其次受裂缝发育程度影响。页岩渗透率主要受裂缝发育程度控制,其次受孔隙度大小影响。水化作用后裂缝发育程度对孔隙度和渗透率均有影响,但对渗透率影响较大,对孔隙度影响较小。

关键词：页岩水化作用微观结构物性参数裂缝孔隙

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金属离子对蒙脱石颗粒水化作用影响及机理

矿产综合利用 2022年

作者：杨咏莉程伟黄雯昊贵州大学矿业学院喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室

蒙脱石是对煤泥水沉降影响显著的黏土矿物，其表面带电和易发生水化作用等特性阻碍颗粒间的聚团，使悬浮液保持分散性，恶化煤泥水沉降。基于沉降实验，考察了煤泥水中常见金属离子Na、K、Mg、Ca及Al对蒙脱石沉降特性的影响，并采用微... 详细信息

蒙脱石是对煤泥水沉降影响显著的黏土矿物，其表面带电和易发生水化作用等特性阻碍颗粒间的聚团，使悬浮液保持分散性，恶化煤泥水沉降。基于沉降实验，考察了煤泥水中常见金属离子Na、K、Mg、Ca及Al对蒙脱石沉降特性的影响，并采用微量热仪、Zeta电位分析仪及红外光谱仪等表征手段揭示金属离子对蒙脱石水化作用及沉降行为的影响机理。结果表明，与Na、K、Mg相比，蒙脱石悬浮液或含蒙脱石煤泥水在加入Al、Ca后，可获得较小的沉降压缩层体积和上清液浊度，沉降效果较好。机理分析表明，加入金属离子可压缩蒙脱石表面双电层厚度，抑制蒙脱石水化作用，有利于蒙脱石聚团沉降。研究结果对处理含蒙脱石煤泥水具有一定指导意义。

关键词：蒙脱石煤泥水水化作用 Zeta电位分析微量热仪

水化作用下页岩微观孔隙结构的动态表征——以四川盆地长宁地区龙马溪组页岩为例

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天然气工业 2020年第10期40卷 66-75页

作者：曾凡辉张蔷陈斯瑜郭建春范宇任文希王星皓 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学中国石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司中国石油西南油气田公司页岩气研究院

为了研究真实压裂环境下水化作用对页岩孔隙结构的影响,选取四川盆地长宁地区下志留统龙马溪组页岩样品,在90℃储层温度下开展了页岩压裂液自吸及水化实验;采用扫描电镜、低温N2吸附、高压压汞、CT扫描等实验手段,对比了水化0 d、5 d、1... 详细信息

为了研究真实压裂环境下水化作用对页岩孔隙结构的影响,选取四川盆地长宁地区下志留统龙马溪组页岩样品,在90℃储层温度下开展了页岩压裂液自吸及水化实验;采用扫描电镜、低温N2吸附、高压压汞、CT扫描等实验手段,对比了水化0 d、5 d、10 d、20 d时页岩样品颗粒形态、孔径、比表面积等孔隙结构参数的宏观演变过程,并且对页岩孔隙结构变化的原因进行了剖析;开展单黏土矿物(蒙脱石、伊利石)水化实验,对比单黏土矿物的水化特征,进而从机理上研究了水化对页岩微观结构的影响。研究结果表明:①黏土矿物水化可以促进页岩层理面间微裂缝的产生,由于水化诱导裂缝尺度较小,分布较为密集,微观上能局部相互连通,从而对页岩储层物性有明显的改善作用;②随水化时间延长,微裂缝由延伸扩展到趋于闭合,孔隙体积先增大后减小,并在水化5 d时达到最大值;③黏土矿物水化膨胀相对于水化应力变化的滞后性是导致页岩微观结构变化的主要原因,并且伊利石的水化膨胀体积小于蒙脱石;④无机阳离子可以抑制黏土矿物水化,K+、Na+、Ca2+的抑制效果依次变差。结论认为,水化作用可以提高页岩储层的渗透率,研究区龙马溪组页岩储层压裂后的合理焖井时间推荐为5 d,而对于蒙脱石含量较高的页岩气储层则可以适当延长焖井时间。

关键词：水化作用页岩气储集层黏土矿物微观孔隙结构水化应力焖井时间早志留世龙马溪期四川盆地长宁地区

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页岩储集层岩心水化作用实验

石油勘探与开发 2017年第4期44卷 615-621页

作者：钱斌朱炬辉杨海梁兴尹丛彬石孝志李德旗李军龙方卉中国石油川庆钻探工程公司井下作业公司成都610051 中国石油浙江油田公司杭州310013 中国石油大学(北京) 北京102249

采用滇黔北昭通地区下志留统龙马溪组主力页岩产层岩心,利用核磁共振和CT扫描技术,在围压10 MPa条件下开展岩心水化实验,研究水化作用对页岩储集层岩心孔隙-裂缝结构的影响。结果表明:页岩岩心水化作用不但抵消了由应力敏感引起的渗透... 详细信息

采用滇黔北昭通地区下志留统龙马溪组主力页岩产层岩心,利用核磁共振和CT扫描技术,在围压10 MPa条件下开展岩心水化实验,研究水化作用对页岩储集层岩心孔隙-裂缝结构的影响。结果表明:页岩岩心水化作用不但抵消了由应力敏感引起的渗透率降低,且由于孔隙-裂缝结构扩张、新微细裂缝的产生以及缝间交会,增加了岩心裂缝复杂程度、孔隙-裂缝体积及其连通性,提升了岩心渗透率;水化损伤主要沿层理或原始裂缝发育方向延伸;水化作用对孔隙-裂缝结构较为发育的岩心影响最显著,而对孔隙-裂缝结构发育程度很高的岩心影响相对较小,对纯孔隙型岩心影响最小;页岩岩心水化作用强度受孔隙-裂缝发育程度、黏土矿物含量、脆性指数共同影响。建议根据页岩储集层物性特征,在改造过程中通过设计泵注模式、关井或小油嘴控排等措施优化返排制度,提升改造裂缝复杂程度及其连通性,增强储集层体积改造效果。

关键词：页岩储集层增产改造返排制度水化作用核磁共振 CT扫描孔隙-裂缝结构

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基于直剪试验的页岩水化作用的强度弱化规律

天然气工业 2015年第11期35卷 71-77页

作者：袁和义陈平 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学

随着页岩气资源的不断开发,水平井段的硬脆性页岩井壁失稳问题也越来越突出。为此,通过对水基、油基钻井液浸泡后的页岩岩样直剪试验,并结合单组弱面强度理论,分析了内聚力和内摩擦角对页岩强度的影响规律以及不同钻井液浸泡后的页岩强... 详细信息

随着页岩气资源的不断开发,水平井段的硬脆性页岩井壁失稳问题也越来越突出。为此,通过对水基、油基钻井液浸泡后的页岩岩样直剪试验,并结合单组弱面强度理论,分析了内聚力和内摩擦角对页岩强度的影响规律以及不同钻井液浸泡后的页岩强度弱化规律。对试验数据的分析结果表明:①水基、油基钻井液浸泡后内聚力和内摩擦角均下降,其垂直层理面方向的内摩擦角和内聚力均高于平行层理面方向;②页岩强度随钻井液浸泡时长增加而降低,受水化作用影响层理面导致强度降低,微裂缝表现为更易扩展,页岩容易产生破坏;③内聚力控制页岩强度大小,内摩擦角控制页岩沿弱面破坏的范围;④水基钻井液对页岩影响较为明显,页岩受其浸泡后强度下降较快,并随浸泡时间增加页岩强度持续下降,同时沿弱面破坏的角度限明显增大,油基钻井液能较好地保持岩样强度水平。最后,以四川盆地志留系龙马溪组M气藏为例,通过水平井段坍塌压力的计算,认识到水基钻井液基本不能满足钻井要求,而应采用油基钻井液且优先考虑沿最小水平地应力方向钻进。

关键词：页岩直剪试验水化作用弱面岩石强度坍塌压力四川盆地志留纪水基钻井液油基钻井液

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水泥水化作用对硬性浆液变形特性的影响

华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第5期39卷 51-54页

作者：袁小会韩月旺钟小春华北水利水电学院土木与交通学院河南郑州450011 郑州市轨道交通有限公司河南郑州450046 河海大学土木工程学院江苏南京210098

通过选用不同水灰比和不同水化时间的硬性浆液,利用自制的浆液变形试验装置,针对盾构壁后注浆施工中常用的硬性浆液变形特性进行研究,探讨了水泥水化作用对硬性浆液变形的影响规律.结果表明:压缩应力越高,浆液产生的压缩变形量越大;随... 详细信息

通过选用不同水灰比和不同水化时间的硬性浆液,利用自制的浆液变形试验装置,针对盾构壁后注浆施工中常用的硬性浆液变形特性进行研究,探讨了水泥水化作用对硬性浆液变形的影响规律.结果表明:压缩应力越高,浆液产生的压缩变形量越大;随着浆液水灰比增加,水泥水化作用明显减弱,浆液的压缩变形量也随之增大;随水泥水化时间的延长,浆液的变形量呈减小趋势.在满足壁后注浆施工便利性和成本控制的条件下,适当地降低硬性浆液的水灰比,有利于控制由盾尾空隙闭合产生的地层沉降.

关键词：隧道水泥注浆硬性浆液水化作用变形特性