纤维对偏高岭土-矿渣基地聚合物的增韧改性

在偏高岭土-矿渣基地聚合物中加入纤维改善地聚合物的韧性。用不同龄期样品的抗冲击功、抗折强度、样品受压过程分析和受压样品外貌及断口形貌显微分析等表征纤维对地聚合物的增韧效果。结果表明:BF型化纤可显著提高偏高岭土-矿渣基地聚合物的韧性。80℃养护条件下,BF型化纤掺量为0.7%时,样品3 d和28 d的抗冲击功较同龄期净浆提高了136.38%和188.62%,抗折强度提高了40.30%和37.33%;样品28 d的极限载荷较净浆提高了30.21%,受压破坏时的形变量增加了18.06%,且样品受压破坏的断裂功明显大于净浆的断裂功,极限载荷与失效载荷比值为1.60(净浆为1.13);BF型化纤穿插于硬化体结构内部,具有桥联搭接作用。     

硅酸钠模数对无机聚合物力学性能与微观结构的影响

用模数m=1.0、1.2、1.4和1.6的4种硅酸钠溶液作激发剂制备偏高岭土基无机聚合物,通过强度测试、红外分析(IR)、X线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法考察激发剂模数对无机聚合物力学性能和微观结构的影响。结果表明:模数在1.0~1.6变化时,激发剂中硅氧四面体呈低聚合态;随养护时间延长,无机聚合物抗压强度和抗折强度提高,m=1.2的无机聚合物28 d抗压强度最高(74.6 MPa),抗折强度为11.2 MPa;4种无机聚合物主体相均呈非晶态,结构上由凝胶体和残留原料颗粒组成,其中,m=1.2时无机聚合物的显微结构最平整。     

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分析了复杂条件下浅煤层气井固井作业的技术难点及现用水泥浆体系存在的问题，提出了浅煤层气井固井水泥浆体系应具备的特性，据此设计了高早强低滤失膨胀水泥经浆体系的配方并进行了室内性能评价，现场应用结果表明：以F17C油井水泥低滤失膨胀剂为主的水泥浆体系能够解决浅煤层气井固井施工中的技术难题，可显提高煤层气井的固井质量。     

复合纤维提高油井水泥石韧性的研究

针对因射孔和增产措施使油井水泥环产生脆性破坏，从而带来层间流体窜流和套管损失率上升的问题，研制出了一种新型复合纤维增韧剂SD。实验结果表明：加有SD的水泥石的抗压破碎能为17398J／m^2（净浆水泥石为10562J／m^2），抗拉破碎能为15897J／m^2（净浆水泥石为256J／m^2）；与净浆相比，加有SD的水泥石的抗冲击功提高了71％。加有SD并配合使用0．2％USZ、1．2％F17B和3％F17A的水泥浆体的综合性能满足固井施工的基本技术要求，且SD与其它外加剂配伍性良好。     

高温高压下石英砂粒径对油井水泥石性能的影响

在油井水泥中掺入石英砂是防止水泥石在高温高压下强度衰退的常用手段,通过在G级油井水泥中内掺35%不同粒径的石英砂,并在高温高压（240 ℃×21 MPa）下养护至180 d,来探究石英砂粒径对油井水泥石高温力学性能的影响。实验测试了加入不同粒径石英砂的水泥石的抗压强度和渗透率,分析了水泥石的水化产物和孔隙结构。结果表明,石英砂能够防止水泥石在高温下强度衰退,但是水泥石的抗压强度随石英砂粒径的减小而降低;掺入石英砂可降低水泥石的渗透率,石英砂的粒径越小,水泥石的渗透率越低。掺入较大粒径石英砂的水泥石中,生成的针状硬硅钙石较长,是水泥石具有较高抗压强度的主要原因。以300目35%加砂水泥为基础,复配其他外加剂形成高温高压水泥浆配方,在南海DX-11-2井应用,现场固井施工顺利,24 h时CBL和VDL测井显示固井质量优良。      

碱激发体系与土聚水泥抗压强度的灰色关联

基于土聚水泥形成过程中碱激发过程的复杂性,采用灰色关联理论考察了影响其抗压强度的3个影响因素:碱激发剂浓度(COH-)、碱硅摩尔比(M2O/SiO2)和铝硅摩尔比(Al2O3/SiO2).利用灰色数列GM(1,N)模型建立了土聚水泥28d抗压强度与COH-、M2O/SiO2和Al2O3/SiO2之间的预测方程,并进行了预测结果精度验证.结果表明:碱激发剂浓度与土聚水泥抗压强度(7d和28d)的关联度均最大,GM(1,N)模型可精确预测土聚水泥的抗压强度发展.     

原位反应合成多孔莫来石质支撑体及其显微结构

采用粉煤灰、烧铝矾七和球黏土为原料,通过原位反应烧结合成球形多孔莫来石质支撑体.考察了烧结温度对多孔莫来石质支撑体相转变、晶粒尺寸、孔径分布和气孔率的影响,并对其莫来石化的机理进行了探讨.研究表明:在1 300℃烧结温度下,二次莫来石在硅铝酸盐液相中通过溶解-沉淀机制开始成核,并于1 400℃烧结发育成针状的晶粒;当烧结温度升至1 500℃时,溶解在液相中的莫来石进行结构调整和生长,并最终在1 550℃发生原位反应并形成刚性交错网络结构的柱状莫来石.在低温(<1 400℃)烧结阶段,二次莫来石的成核和生长引起体积膨胀,导致气孔率随温度的升高而增大;在高温(≥1 500℃)烧结阶段,大量玻璃相的存在使液相烧结占主导,气孔率因体积收缩呈下降趋势.支撑体的平均孔径随烧结温度的升高而增大,其原因是在高温烧结时莫来石生长消耗过多的SiO2使大量微孔联接形成大孔.     

触变水泥配方及性能研究

以三乙醇胺钛和混合金属层状氢氧化物为主触变剂，改性纤维素＋磺化醛酮缩合物（商品减阻剂）为触变剂，加入降失水剂、早强剂、缓凝剂或促凝剂，用Ｇ级油井水泥配制出了两个触变水泥体系：ＴＣ－１１ＳＲ和ＴＣ－２１ＳＡ，用滞后环法和台阶法研究了两个体系的触变性，考察了两个体系的各项常规性能。ＴＣ－１１ＳＲ的触变性较强，室温、０．７ＭＰａ和７５℃、７ＭＰａ失水量均符合要求，７５℃、２４ｈ抗压强度为１１．９ＭＰａ。ＴＣ－２１ＳＡ的触变性很强，７５℃、２４ｈ抗压强度达１５．３ＭＰａ，但失水量大。对触变水泥作了扼要综述。简述了触变剂的作用机理。