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渗透结晶型材料与纳米SiO改性水泥浆液性能及防渗机制

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复合材料学报 2024年

作者：石凯龙杜常博易富张程玮辽宁工程技术大学土木工程学院北京京能地质工程有限公司

为了提升隧道同步注浆材料的抗渗性能，采用水泥基渗透结晶型防水材料-赛柏斯（CCCW-XYPEX）、纳米SiO2（NS）和水泥为主料，聚羧酸高效减水剂（PCS）为添加剂，基于单因素试验，探究了水灰比（W/C）、PCS掺量、XYPEX掺量与NS掺量对水... 详细信息

为了提升隧道同步注浆材料的抗渗性能，采用水泥基渗透结晶型防水材料-赛柏斯（CCCW-XYPEX）、纳米SiO2（NS）和水泥为主料，聚羧酸高效减水剂（PCS）为添加剂，基于单因素试验，探究了水灰比（W/C）、PCS掺量、XYPEX掺量与NS掺量对水泥注浆材料的结石率、黏度、凝结时间、力学性能及渗透性能的影响规律。同时，利用XRD、SEM和MIP微观技术，分析了复合注浆材料的水化物相、微观形貌及孔隙结构。结果表明：掺入XYPEX与NS后，水泥浆液的结石率达到100%，并缩短了凝结时间。浆液黏度在W/C和PCS掺量条件下最大下降率分别为50.96%和35.64%。当XYPEX:NS＜3:1时，NS占据主导地位，浆液黏度上升。W/C从0.4增加到0.5时，试件抗压强度迅速下降。XYPEX掺量小于等于3wt%时，早期强度下降而后期提升。当NS掺量小于等于1wt%时，NS主要提升早期强度。PCS掺量从0.2wt%增加到0.3wt%时，试件的强度有所提升。W/C为0.4和PCS掺量为0.3wt%时，固结体的相对渗透系数最小。XYPEX掺量超过3wt%不利于固结体早期结构发育，NS掺量超过1wt%时，过量的NS则会导致凝胶材料界面尺寸变大，透水性能增加。微观分析表明，复掺3wt%XYPEX与1wt%NS、单掺1wt%NS或3wt%XYPEX均降低了水泥净浆的孔隙率，其中复掺XYPEX与NS减少54.46%。XYPEX和NS通过催化-络合-沉淀能力和纳米填充效应改善了固结体的孔隙结构。

关键词：渗透结晶型材料纳米SiO 力学性能抗渗性能防渗机制

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改性玄武岩纤维对混凝土抗硫酸盐性能的影响

复合材料学报 2024年

作者：杜常博李东泽易富朱明皓辽宁工程技术大学土木工程学院北京京能地质工程有限公司

为探究玄武岩纤维（BF）表面改性对混凝土抗硫酸盐性能的影响。本文利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂（KH550）和纳米二氧化硅(nano-SiO2)对BF表面进行改性。通过微观表征技术和混凝土硫酸盐侵蚀试验揭示改性机制并对在硫酸盐侵蚀环境... 详细信息

为探究玄武岩纤维（BF）表面改性对混凝土抗硫酸盐性能的影响。本文利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂（KH550）和纳米二氧化硅(nano-SiO2)对BF表面进行改性。通过微观表征技术和混凝土硫酸盐侵蚀试验揭示改性机制并对在硫酸盐侵蚀环境下的耐久性进行评估。结果表明：KH550使nano-SiO2分布均匀，有利于BF表面附着的nano-SiO2与水泥中的Ca（OH）2反应，促进水泥的水化反应，增强了BF与水泥基体的界面黏结性。在硫酸盐侵蚀的条件下，与其他种类混凝土相比，加入了纳米改性纤维的混凝土表现出最佳的抗盐和抗压性能。在侵蚀280 d后，混凝土的质量和抗压强度仅损失了0.23%和2.76%。硫酸盐-干湿循环对混凝土试件的侵蚀过程可大致分为促进混凝土密实、开始损坏混凝土和剧烈损坏混凝土三个阶段。Nano-SiO2充填了混凝土中纤维与基体界面区的微缝隙，发生的二次水化反应可生成密实且耐久的C-S-H凝胶，可有效抑制化学物质与水分进一步对混凝土的渗透，阻碍更多AFt与石膏等膨胀类物质的产生，显著提高混凝土的抗盐侵蚀能力。

关键词：玄武岩纤维纳米二氧化硅微观混凝土抗盐性能

喷淋作用下的深水测试放喷热辐射规律及关键参数

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天然气工业 2024年第2期44卷 111-121页

作者：孙巧雷刘语维张崇夏乐冯定邓龙任冠龙董钊长江大学机械工程学院湖北省油气钻完井工具工程技术研究中心中海石油(中国)有限公司湛江分公司

在深水天然气测试过程中,多相混合物会通过地面流程分离、泄压、加热后通过燃烧臂放喷燃烧,现场一般采用喷淋的方式来降低热辐射的影响。为了降低深水放喷测试作业时平台及燃烧臂的热辐射风险隐患,首先采用Thornton模型研究了火焰表面... 详细信息

在深水天然气测试过程中,多相混合物会通过地面流程分离、泄压、加热后通过燃烧臂放喷燃烧,现场一般采用喷淋的方式来降低热辐射的影响。为了降低深水放喷测试作业时平台及燃烧臂的热辐射风险隐患,首先采用Thornton模型研究了火焰表面辐射能量、视角系数以及水幕透射率等参数,构建了喷淋作用下放喷火焰的热辐射通量计算模型,并结合现场燃烧放喷下的仿真模型,应用有限元软件分析了放喷喷淋影响下的火焰温度和辐射量变化规律。研究结果表明:(1)喷淋形成的水幕使靠近平台区域的温度和辐射量明显降低,放喷管道附近的辐射量由2 050 W/m^(2)减小到了1 840 W/m^(2);(2)在单个水幕的作用下,水幕吸收了一定的热辐射量,水幕温度从11.85℃上升到约26.85℃;(3)由于平台附近的空气中CO_(2)和H_(2)O含量较低,空气的热辐射吸收系数较小,温度主要受到热对流的影响,空气温度基本保持在26.85~36.15℃之间;(4)不同放喷管径和产量变化下平台附近区域的温度和辐射量变化趋势基本一致,管径减小使得辐射峰值增大。结论认为,该研究成果进一步明确了深水测试放喷不同工况下的热辐射分布,为深水地面放喷热辐射设计分析及安全控制提供了技术支撑。

关键词：深水测试放喷燃烧嘴喷淋作用辐射温度辐射量辐射分布燃烧

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自润滑关节轴承在不同应力下的摩擦磨损特性

航空材料学报 2024年第3期44卷 132-141页

作者：黄雄荣上海市轴承技术研究所有限公司上海201801 上海特种轴承工程技术中心上海201801

为了研究应力对自润滑关节轴承摩擦磨损性能的影响,依据SAE AS 81820对EN2584R12轴承在常温下分别进行了50%、100%和150%标准应力条件下的全寿命摆动磨损测试,并对粘贴衬垫的平板样件进行静应力承载测试。采用三维白光干涉形貌仪与金相... 详细信息

为了研究应力对自润滑关节轴承摩擦磨损性能的影响,依据SAE AS 81820对EN2584R12轴承在常温下分别进行了50%、100%和150%标准应力条件下的全寿命摆动磨损测试,并对粘贴衬垫的平板样件进行静应力承载测试。采用三维白光干涉形貌仪与金相显微镜(OM)观察静应力承载后衬垫的变形情况,采用体视显微镜(SM)、光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察不同应力下轴承全寿命摆动磨损后内外圈磨损形貌与磨屑形貌。结果表明:全寿命周期内,三种应力下的自润滑衬垫均已磨穿,磨损规律和摩擦因数差异不大,应力越大,轴承表面温度越高,磨屑颜色越深、尺寸越大,失稳期来得更早,破坏更为剧烈;应力对轴承的寿命有显著影响,低应力和中应力条件下的摆动磨损寿命分别是高应力条件的17.95倍和7.86倍;三种应力下的磨损机理均为磨粒磨损与黏着磨损的混合磨损,直接受力区的黏着磨损随载荷的增大而加剧,非直接受力区的磨粒磨损随载荷的增大而减弱。

关键词：自润滑衬垫应力摩擦磨损

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深水天然气水合物储层钻井多物理场耦合数值分析

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中国造船 2024年第3期65卷 175-186页

作者：赵珂刘磊廖波王金堂陈龙桥孙金声中国石油大学(华东)石油工程学院青岛266580 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206 中国石油集团海洋工程有限公司北京100028

在深水天然气水合物储层钻井过程中,钻井液易侵入储层导致井筒内温度和压力变化,引起水合物分解,造成井壁失稳。考虑钻井液作用下的水合物解离和井筒-储层传热传质,建立了深水天然气水合物储层多孔介质非稳态传热多场全耦合模型,并进行... 详细信息

在深水天然气水合物储层钻井过程中,钻井液易侵入储层导致井筒内温度和压力变化,引起水合物分解,造成井壁失稳。考虑钻井液作用下的水合物解离和井筒-储层传热传质,建立了深水天然气水合物储层多孔介质非稳态传热多场全耦合模型,并进行数值分析。结果表明,当钻井液侵入后,水合物储层的温度和压力呈现不同程度的上升,沿地层方向的温度变化率为0.618 K/m,压力变化率为0.39 MPa/m。水合物饱和度沿地层向下逐渐降低,平均变化率为0.06m^(-1)。水合物分解导致井筒周围力学强度下降,等效塑性应变增加,20h后井筒周围塑性应变达到90%,井筒失稳风险增加。因此,在水合物储层钻井过程中,应降低钻井液温度,或进行井筒-储层传热和传质屏蔽,以实现安全高效钻井。

关键词：天然气水合物钻井液侵入井筒-储层耦合多物理场耦合井壁稳定

CaO添加量对焦炭反应性和反应动力学的影响

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山东化工 2024年第14期53卷 17-21,25页

作者：沈琦桂玉明刘泽宇济钢集团国际工程技术有限公司山东济南250101

近年来,研究表明利用高反应性焦炭进行高炉炼铁不仅可以降低燃料比,而且可以降低碳排放。因此,开发高反应性焦炭的研究受到关注。本工作在不同变质程度煤中添加CaO进行炼焦,研究CaO添加量对焦炭反应性和反应后强度的影响。同时,研究添... 详细信息

近年来,研究表明利用高反应性焦炭进行高炉炼铁不仅可以降低燃料比,而且可以降低碳排放。因此,开发高反应性焦炭的研究受到关注。本工作在不同变质程度煤中添加CaO进行炼焦,研究CaO添加量对焦炭反应性和反应后强度的影响。同时,研究添加不同含量CaO的焦炭在不同升温速率下的焦炭与CO_(2)非等温气化反应行为,分析了CaO对焦炭气化反应特征参数以及动力学过程的影响规律。

关键词： CaO 冶金焦焦炭气化反应特征参数动力学行为

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深层超深层钻井液技术研究进展与展望

石油勘探与开发 2024年第4期51卷 889-898页

作者：孙金声杨景斌白英睿吕开河刘锋报中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

系统论述目前国内外深层超深层钻井液技术研究进展,分析存在的关键问题并提出未来发展方向。针对深层超深层复杂油气层钻井过程中面临的高温高压高应力、裂缝发育、井壁失稳、钻井液漏失等问题,国内外学者研发了深层超深层抗高温高盐水... 详细信息

系统论述目前国内外深层超深层钻井液技术研究进展,分析存在的关键问题并提出未来发展方向。针对深层超深层复杂油气层钻井过程中面临的高温高压高应力、裂缝发育、井壁失稳、钻井液漏失等问题,国内外学者研发了深层超深层抗高温高盐水基钻井液技术、抗高温油基/合成基钻井液技术、储层保护钻井液技术以及钻井液防漏堵漏技术,但仍存在抗高温高压和高应力能力不足、井壁易失稳以及钻井液漏失严重等关键问题。由此提出未来深层超深层钻井液技术的发展方向:(1)抗高温高盐水基钻井液技术需致力于提升高温稳定性,改进流变性能,强化滤失量控制,提高与地层的相容性。(2)抗高温油基/合成基钻井液技术需在高温稳定剂、流型调节剂等低毒易降解的环保型添加剂和相关配套技术方面进一步攻关。(3)储层保护钻井液技术应致力于新型高性能添加剂和材料的研究,通过引入先进的传感器网络和人工智能算法,完善实时监测技术。(4)钻井液防漏堵漏技术应更加注重智能化技术的集成与应用、高性能堵漏材料的研发与应用、多元化堵漏技术与方法的探索以及环境保护与安全生产意识的提高。

关键词：深层超深层钻井抗高温钻井液储层保护钻井液防漏堵漏安全环保技术展望

陆丰油田古近系低渗高温深层储层自源闭式强化注水技术研究与应用

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中国海上油气 2024年第2期36卷 159-166页

作者：刘成林任杨孙林刘伟新匡腊梅张强马喜超中海石油(中国)有限公司深圳分公司广东深圳518067 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

受海上平台空间、作业成本、注水水源、施工工艺等条件限制,如何高效注水开发陆丰油田古近系低渗高温深层储层面临挑战。以陆丰油田古近系储层试验井为例,开展了注水可行性分析,优选了合适的水源层位和注入层;采用了同井自源类水层补充... 详细信息

受海上平台空间、作业成本、注水水源、施工工艺等条件限制,如何高效注水开发陆丰油田古近系低渗高温深层储层面临挑战。以陆丰油田古近系储层试验井为例,开展了注水可行性分析,优选了合适的水源层位和注入层;采用了同井自源类水层补充地层能量的自源闭式注水工艺,研发的配套配水器可满足调节扭矩≤5 N·m、耐压差35 MPa,测调仪器可满足耐温175℃、耐压60 MPa的性能要求,实现了海上平台深层一井多用、无须地面设备的注水新方式;采用了电缆传输的爆燃压裂工艺,实现快速、高效作业,措施的时间控制在14 h以内,时效提高10倍以上,火药密度超过6 kg/m;通过强溶缓速酸酸化复合增效。自源闭式强化注水技术已在陆丰油田试验井M10井取得成功应用,注水高效,受效井增产降水效果明显。本文研究成果有效拓展了注水技术在低渗、深层、高温储层中的应用,可为类似储层规模开发提供借鉴。

关键词：陆丰油田自源闭式注水古近系储层深层爆燃压裂酸化

基于旁压试验的饱和黄土强度分类评价方法研究

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岩土力学 2024年第S1期45卷 557-567页

作者：亢佳伟邓国华康佐西安理工大学岩土工程研究所西安黄土地下工程技术咨询有限公司西安市轨道交通集团有限公司

天然沉积条件下，饱和黄土具有显著差异的物性沉积状态、强度和变形规律，在水、力和时间等因素的共同作用下，由欠压密状态向正常压密状态持续演变。旁压试验有效规避了取样扰动和室内外应力状态的差异，是合理认识饱和黄土特征强度的... 详细信息

天然沉积条件下，饱和黄土具有显著差异的物性沉积状态、强度和变形规律，在水、力和时间等因素的共同作用下，由欠压密状态向正常压密状态持续演变。旁压试验有效规避了取样扰动和室内外应力状态的差异，是合理认识饱和黄土特征强度的有效手段。针对旁压曲线及其3个特征压力值和两个特征强度指标分别和埋深、初始孔隙比e、液性指数IL等指标开展相关性分析，得到了饱和黄土强度的关键影响因素；并在此基础上定义了适用于饱和黄土的水敏性参数mω，建立基本物性指标和特征强度之间的对应关系，提出两类饱和黄土的性质区分依据和欠压密饱和黄土的强度分区原则。研究表明：（1）饱和黄土的特征强度受到欠压密状态、稠度特征的综合影响，仅依赖单一物性状态指标，无法对其特征强度进行有效、合理的评价；（2）以饱和黄土的特征强度开始出现指数衰减特征的临界特征值（mω=0.5）为划分指标，可以区分两类饱和黄土的强度差异；（3）以水敏性参数mω=0.75/1.3为界，可将欠压密饱和黄土强度的长期演化过程划分为初期、中间和后期3个特征阶段，并给出了不同阶段内土体特征强度范围值。

关键词：饱和黄土旁压试验强度评价方法水敏性参数