澜沧铅矿凝灰岩的膨胀机制研究

基于澜沧铅矿凝灰岩的快速膨胀垮塌并失去强度的工程背景,较系统地讨论了凝灰岩的膨胀垮塌机制。主要从凝灰岩的化学反应、微观结构、物质因素、防塌钻井液及防塌机制等方面来研究。具体研究内容如下:(1)通过凝灰岩与化学试剂的反应研究了凝灰岩的膨胀垮塌机制。化学反应研究贯穿整个研究过程。分别进行了广泛的化学反应实验研究、盐定向实验研究及防塌钻井液应用研究,获得的防塌钻井液配方将凝灰岩的稳定时间由水中2 min完全分解提高到15 d以上仍保持稳定,通过结合防塌钻井液来研究凝灰岩的分解垮塌机制,达到了应用和理论研究相互支持的目的。化学研究中还讨论了化学水合结晶的膨胀作用及阴离子的防塌作用。研究结果表明:凝灰岩中离子的溶出与凝灰岩的分解垮塌密切相关,饱和NaCl溶液能阻止凝灰岩中的离子溶解进而有效防止凝灰岩垮塌;钻井液中的NaOH和可溶淀粉成分对凝灰岩垮塌有重要的抑制作用,使用就地取材的凝灰岩滤液为基液可提升防塌性能,不宜使用防盐结晶的添加剂;化学水合结晶在长期湿润的地下存在并可导致一定的凝灰岩膨胀,但水合结晶膨胀不普遍,不是凝灰岩快速膨胀垮塌的主要原因;防止澜沧凝灰岩分解垮塌的阴离子应以卤族阴离子中的Cl-和Br-为佳。(2)由凝灰岩的微观结构和物理性质研究了凝灰岩遇水快速膨胀的原因。除分析了凝灰岩的粒度、孔隙、裂缝等物性外,主要使用扫描电镜观察。对比干凝灰岩、缓慢吸水凝灰岩及快速吸水凝灰岩样品的结构变化,研究了微观结构对凝灰岩膨胀垮塌的作用、凝灰岩遇水时裂缝孔隙的变化、水在凝灰岩内的流动及毛细管力和模型等问题。微观结构研究表明:凝灰岩中的粒度分布不均匀,总体较细,但含有对钻井卡钻有极大影响的致密坚硬的大岩块;凝灰岩的孔隙和裂缝十分发育,为水的快速进入提供了主要通道,自由膨胀时表面孔隙率增加达5倍以上,渗透率增加,封闭空间中的膨胀使得裂缝和孔隙均匀化变小,渗透率降低;膨胀过程中水的流动过程为:在毛管压力的作用下,水沿裂缝和孔隙在凝灰岩内快速扩散,进入凝灰岩层片状结构时,大量新的微孔隙和微裂缝产生,为水的进一步渗入提供了新的通道,水最终进入凝灰岩中普遍存在的亲水片状结构内;由毛细管力的平板模型分析可知,由于亲水片状结构的片间距离微小,故片间毛细管力较大,片状结构的普遍存在导致普遍而强烈的毛细吸水现象,且由于吸水后片发生卷曲,片间距增大并产生大量孔隙和裂缝,故认为澜沧凝灰岩中普遍存在的亲水片状结构吸水卷曲是凝灰岩遇水快速膨胀垮塌的主要原因之一。(3)研究了膨胀垮塌机制的物质因素。分别从膨胀和垮塌2个方面进行研究。研究膨胀时,使用X荧光仪获取初步的物质全成分并对比原凝灰岩成分和浸泡48 h溶液后凝灰岩成分,以初步观察溶解物质;使用X衍射测试矿物组成并对比化学反应中有明显区别的典型颜色样品,以进一步证实特征矿物成分的作用;对在扫描电镜观察下的膨胀部位典型结构进行电子探针物质检测,以精准测试膨胀的物质。研究垮塌时,主要使用化学方法并结合钻井液研究,设计增量时间下的溶出及防塌实验对比,并由验证实验获得确定的功能物质。结果表明:澜沧凝灰岩快速膨胀的矿物质原因为凝灰岩中含有大量的高岭石成分,层片状结构的高岭石快速吸水导致快速膨胀和垮塌;凝灰岩中的可溶物溶解对澜沧凝灰岩分解垮塌起十分重要的作用,Na+及K+的溶出是凝灰岩在水中分解垮塌的重要物质因素。(4)钻井液的防塌机制不仅是关于工程应用的一个专门研究,也是对凝灰岩分解垮塌机制的证实和补充。防塌机制研究中使用的与凝灰岩稳定性增加序列一致的、按钻井液配方进行溶质增量的防塌实验及溶出离子检测对比,不仅是物质因素研究的补充,也进一步从定量关系上讨论了化学现象。关于饱和盐水钻井液的防塌机制,根据实验现象提出了一些崭新的观点:食盐结晶的堵塞作用、淀粉对食盐结晶的支撑作用、NaOH对结晶的增强作用及对凝灰岩中离子溶出的阻碍等。研究表明:井壁由淀粉絮凝物、NaCl结晶及胶体形成湿润的混合膜覆盖,极大地阻碍了水浸入凝灰岩层,钻井液的成膜隔水能力是防塌的重要原因;钻井液具有较强的阻止离子溶出能力亦是防塌的重要原因。     

静电场对高含粘土凝灰岩钻井防塌的影响

本文以典型的高粘土化澜沧铅矿凝灰岩为样本,探索静电场在钻井防塌中的作用,进一步明确防塌原理。通过应用平板电场和点电场,在盐溶液、碱性可溶淀粉溶液、碱性可溶淀粉+KCl溶液三种环境中进行了静电场影响对比,并分析了其原理。研究表明：1)仅使用具有一定防塌能力的中低浓度盐溶液中时,静电场对凝灰岩的稳定性影响十分有限。凝灰岩双电层对带电水合离子的作用并不能阻止水进入凝灰岩内部。盐溶液的防塌机理是防盐溶防塌和离子交换稳定。2)碱性可溶淀粉溶液中,静电场的防塌作用十分明显。静电场可增强对含带电离子的致密膜层的吸附,使得水难以进入凝灰岩内部。在碱性可溶淀粉中加入KCl后,隔水膜中带有更多电荷,静电场的作用效果进一步加强。3)静电场对澜沧铅矿凝灰岩的防塌具有良好的实用价值。由此可推定：在高井塌风险的防塌钻井的成膜隔水应用中,使用含盐防塌剂混合隔水成膜剂时,外加静电场可增强防塌性能。     

高压扰动下高分解凝灰岩的两种防塌剂性能研究

对快速泥沙化的高分解性凝灰岩的钻井防塌来说,成膜隔水是首要的防塌措施.本文在接近实际钻井的高压扰动条件下研究碱性可溶淀粉溶液和聚丙烯酰胺(阳离子)溶液对高分解性凝灰岩的防塌性能,对比了两种防塌剂的优缺点,并简析了防塌原理.结果 表明:两种防塌成膜剂均具有很好的防塌效果,对凝灰岩表面有包被作用;聚丙烯酰胺溶液的成膜隔水能...     

饱和盐水钻井液对高膨胀凝灰岩的防塌机理分析

针对高膨胀快速垮塌凝灰岩带来的钻井卡钻问题,前期研究中研制了饱和盐水防塌钻井液,对该钻井液的防塌机理进行研究。通过讨论可溶淀粉、NaCl、NaOH和凝灰岩浸提液的作用、井壁膜组分等分析钻井液的阻水防塌作用;通过设计增量溶剂防塌实验并对比溶出离子状态,分析钻井液对凝灰岩中可溶物的阻溶防塌作用。研究认为:配方中的可溶淀粉沿微裂缝失水絮凝,淀粉絮凝可堵塞溶液进入凝灰岩的通道,淀粉还为NaCl结晶提供结晶和生长的基础;NaOH的加入有助于淀粉絮凝和NaCl结晶,并对可溶物的溶解有增进阻碍作用;饱和NaCl有阻止凝灰岩中可溶物溶出和结晶堵塞的双重作用;凝灰岩浸提液对阻溶及助结晶有重要作用。井壁凝灰岩吸水后,钻井液中的NaCl和可溶淀粉在其他成分的共同作用下,在井壁形成含NaCl结晶的混合膜,絮凝、结晶及成膜均阻碍了水渗入凝灰岩中。由定性和定量分析得到可溶物的溶出在凝灰岩分解垮塌中起重要作用的结论。对溶出物质的定量分析表明,钻井液不仅从物理上隔水防塌,也从化学上阻溶防塌。     

静电场对高含黏土凝灰岩钻井防塌的影响

以典型的高黏土化澜沧铅矿凝灰岩为样本,探索静电场在钻井防塌中的作用,进一步明确防塌原理.通过应用平板电场和点电场,在盐溶液、碱性可溶淀粉溶液、碱性可溶淀粉+KC1溶液三种环境中进行了静电场影响对比,并分析了其原理.研究表明:1)仅使用具有一定防塌能力的中低浓度盐溶液时,静电场对凝灰岩的稳定性影响十分有限.凝灰岩双电层对...     

云贵高原水敏凝灰岩在盐溶液中的稳定性

水敏凝灰岩快速分解垮塌给勘查钻井带来严重问题。研究凝灰岩在化学溶液中的稳定性对水敏凝灰岩防塌钻井液应用具有重要意义,是防塌应用的必要条件。选取凝灰岩分布广泛的云贵高原地区的几个典型高分解性软弱水敏凝灰岩作为样本,进行凝灰岩在系列盐溶液中稳定性的化学实验,并对部分有较好防塌能力的盐溶液进行浓度系列实验。研究表明:1)较高浓度的盐溶液对凝灰岩的分解具有明显的阻碍作用。钾盐对部分地区凝灰岩有稳定性改性作用。2)不同地区凝灰岩在不同盐溶液中的稳定性不尽相同,对水敏凝灰岩应使用以某盐的饱和盐溶液为基础的混合盐溶液,辅助使用凝灰岩滤液作为基液有很好的防塌效果。水基盐溶液对凝灰岩分解的阻碍时限一般不超过两天,要使防塌钻井液达到实用程度,但还需钻井液含有纳米成膜及控制钻井液中自由水等其它配方成分。3)凝灰岩在盐溶液中稳定的原理是:高浓度盐溶液阻碍了凝灰岩内部可溶盐的溶出,进而起到了稳定凝灰岩的作用。阻止溶出作用是最主要的因素,离子交换改性或双电层效应仅是部分高含黏土凝灰岩的部分稳定性因素。     

贵州贞丰县皂凡山矿凝灰岩分解机理研究

遇水快速分解的凝灰岩对矿区勘查钻井等工作带来不利,有必要研究凝灰岩的相关性质及快速分解原因,为涉凝灰岩工程应用提供参考。使用XRF、XRD、SEM、ICP-MS及化学实验等方法,对贵州贞丰县皂凡山凝灰岩的分解机理进行了研究。结果表明:1)凝灰岩的主要矿物成分是石英、白云母、黄铁矿、金云母及高岭石,导致凝灰岩遇水快速分解的物质因素为云母和高岭石。2)凝灰岩内广泛存在微片层结构,这些片层结构具有强亲水性黏土的典型微观结构。凝灰岩内部孔隙、裂隙发育。微片层结构与孔隙裂缝均有利于水分在凝灰岩内部扩散与运移,也是凝灰岩快速分解的重要原因。3)凝灰岩中黄铁矿氧化生成硫酸及硫酸盐,ICP-MS测试表明有大量离子在水中快速溶出,溶出也对凝灰岩分解起促进作用。4)钾盐、铵盐及硅酸盐对皂凡山凝灰岩具有显著的离子交换改性稳定作用,碳酸盐/碳酸氢盐具有显著的促进分解作用。钾离子等阳离子的离子交换稳定作用不及碳酸阴离子的促分解作用。富含具有微片层结构的强亲水硅酸盐矿物及硫酸盐溶解是皂凡山凝灰岩快速分解的主要原因。     

Windows下的文件操作监控与过滤

介绍通过使用DDK和IFS Kit在Windows操作系统的核心层截获所有的文件操作请求,详细阐述了如何实现对指定文件的各种操作过滤,实现了通过应用程序在驱动程序中建立过滤规则和可选择性过滤,讨论了不同文件类型的被监控文件的读写操作特性和针对这些特性应该如何实现操作过滤,并介绍了几个可利用的与文件驱动相关的示例源代码.     

基于NDIS中间层的包截获及分析处理

在NDIS中间层截获所有经过网卡接收和发送的封包的基础上,详细阐述了针对用两个不同接收函数接收网络封包的分析处理方法,并给出了实例及代码,实现对一些常见协议类型的包分析及包过滤,并显示包发送方的MAC地址和IP地址及包的协议类型,能够通过设置拒绝从某一IP地址或MAC地址来的全部包,可以拒绝广播包,能够防止Ping攻击.     

贵州泥堡金矿凝灰岩的风化机理

风化凝灰岩广泛存在,研究凝灰岩的风化机理可为涉凝灰岩的工程应用提供指导.本文采用XRF、XRD、SEM、分层EDS及化学方法,对比贵州泥堡金矿高低风化程度凝灰岩的物质及结构演变,研究了泥堡凝灰岩的风化机理,并模拟了部分风化过程.结果表明:(1)泥堡金矿凝灰岩含大量具有微片层结构的云母,其在风化过程中向粘土转化,粘土比例及粘土转化程度是凝灰岩最终强度的决定性因素.(2)黄铁矿的氧化作用是风化的重要成因.低价硫氧化生成硫酸及硫酸盐,硫酸的存在使得凝灰岩浸提液的pH值小于2而呈强酸性.对不同风化程度凝灰岩进行的氧化对比和模拟表明高低风化程度凝灰岩的氧化差异十分明显.(3)溶蚀是重要的风化成因.氧化生成的硫酸及硫酸盐在多水环境中对凝灰岩产生溶蚀作用.溶蚀孔SEM图像与Fe及S元素的分层EDS元素分布高度吻合、化学实验与微结构及物质分析结论一致,证实了氧化和溶蚀作用.凝灰岩风化是多水环境中粘土转化和氧化溶蚀综合作用下的物质和结构演变.