低温固化阻水透油防砂材料的室内研究

针对浅层低温地层出砂和油井采出液高含水的问题,开展低温固化阻水透油防砂材料室内研究。将石英砂、环氧树脂、相对渗透率调节剂等通过共混工艺制备了一种低温固化阻水透油防砂材料,利用FT-IR、热重、扫描电子显微镜等分析了防砂材料及其人造岩心的固化机理、热稳定性、微观形貌等,通过岩心驱替装置考察了人造岩心的抗压强度和水/油相渗透率。实验结果表明,含有30%相对渗透率调节剂的防砂材料在低温(30～70℃)条件下,固化形成的人造岩心抗压强度达到4.22 MPa以上;同时,相对渗透率调节剂加量为30%的人造岩心的水相渗透率和油相渗透率分别为963×10^-3和5513×10^-3μm²,表现出优异的阻水透油性。所合成的防砂材料在低温(30～70℃)条件下能满足低温浅层井的防砂阻水的要求。     

高酸性气体对硫铝酸盐水泥石腐蚀作用机理

为了研究硫铝酸盐水泥石在含有H₂S的高酸性环境的性能变化及腐蚀机理,采用氮吸附比表面积及孔径分析测试仪(BET和BJH方法)测试了腐蚀前后水泥石比表面积和孔隙结构变化,利用X射线衍射仪(XRD)和热分析仪(TG/DTG)分析了腐蚀前后水泥石水化产物的变化,采用扫描电子显微镜(SEM)观察对比了腐蚀前后水泥石水化产物微观形貌的变化。结果表明：SAC在60℃时强度发展较好,60℃腐蚀14 d后水泥石主要产物为AFt,90℃腐蚀14 d后主要生成物是CaSO₄·2 H₂O;水泥石被H₂S腐蚀后会产生明显的分层现象,外层最先被腐蚀,内层会由于膨胀作用出现短期内的强度提高;H₂S的腐蚀机理为水泥水化产物中的C-S-H和CH分别与H₂S发生反应,生成具有膨胀性的AFt和CaSO₄·2 H₂O,进而使水泥石产生裂纹,导致抗压强度下降。研究结果为硫铝酸盐水泥在高含硫油气井的固井应用提供了一定的实验及理论基础。     

采场底板比压测试及支架选型适应性研究

为研究和评价工作面底板抗压强度,结合凌志达煤业15201综采工作面情况,对15201工作面切眼的底板进行了底板比压测定.结果表明15201工作面底板平均容许比压为15.53 MPa,平均容许刚度为0.89 MPa/mm,确定底板类型为较软底板,在进行支架选型时一般不受限制,但需对底板比压进行验算.     

棕榈纤维加筋黏土的强度试验与本构模型

棕榈树在我国南方广泛种植,剥皮所得棕榈纤维具有一定的抗拉强度和较好的耐久性,近年来利用棕榈纤维加筋黏土在岩土工程中逐渐得到应用。为了研究棕榈纤维加筋黏土单轴应力状态下的力学性能、破坏形式及本构关系,选取长度分别为6、12、18 mm的棕榈纤维,按照纤维含量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%掺入黏土中,开展棕榈纤维加筋黏土的无侧限抗压强度试验。结果表明：黏土中掺加棕榈纤维后强度增加明显,在12 mm的筋材长度和0.8%的纤维含量组合下加筋效果最优,与素土相比,加筋后强度提高27%;加筋后的黏土破坏韧性好,残余强度高,并且破坏的过程比较缓慢,其原因为纤维在土体中形成了三维土网结构,限制了土颗粒的滑移,增强土体整体性,从而使得土体具有较好的延性;引入混凝土单轴受压应力-应变模型,分析棕榈纤维加筋黏土的无侧限抗压强度试验,将试验数据与模型曲线进行拟合,发现模型结果与试验结果具有良好的一致性。研究成果对棕榈纤维加筋土在岩土工程中的应用具有重要借鉴作用。     

油页岩单轴压缩声发射演化规律及其破坏前兆特征

为研究油页岩受载破坏过程中有效前兆特征,利用TP耦合气体逸出试验系统对油页岩开展单轴压缩声发射试验,采集岩样破坏全过程产生的声发射信号,分析岩样变形破坏声发射随时间变化规律,对岩样加载破坏过程中声发射特征方差与自相关系数进行深入分析。试验结果表明：试验过程中有明显声发射现象产生,声发射特征变化与岩样变形破坏过程有着良好的对应关系;通过分析声发射RA（上升时间/峰值幅度）与AF（平均频率）特征,岩样在试验过程中以张拉破裂为主,后期剪切破裂逐渐增多;声发射特征在临近峰值强度时快速增大,表现出明显的临界慢化现象,方差与自相关系数的突然增大可以作为岩石破坏的前兆特征,且方差的前兆特征信息的捕捉相较于自相关系数更加容易且更为可靠;将声发射b值与声发射特征参数方差结合分析,可以有效剔除试验过程产生的伪信号,方差斜率快速上升阶段出现的b值突降点,可以确定为岩石破坏前兆特征点。研究成果可为岩土工程灾害预警提供可靠依据。     

中高强混凝土抗压强度与气孔分布特征关系模型研究

为探究气孔分布特征与中高强混凝土抗压强度之间的定量关系,采用低场核磁共振成像分析系统与全自动压力试验机开展了不同气孔分布特征下的高强混凝土抗压强度试验。通过对Ryshkewitch半经验公式模型进行验证和改进,建立了中高强混凝土抗压强度与孔结构关系模型。结果表明：混凝土孔隙率会随着砂率和初始含气量的增加而逐渐增加,相比于提高砂率,提高初始含气量更容易得到差异性较大的孔隙率;提高砂率使非毛细孔占比增加了17.2%,毛细孔占比降低了13.0%;提高初始含气量使毛细孔占比增加了12.7%,凝胶孔占比降低了12.6%。基于Ryshkewitch半经验公式改进的模型R²接近于1,P值<0.05,可以更准确地描述孔隙分布特征与抗压强度的定量关系。     

材料掺量对塑性混凝土抗压强度影响分析

塑性混凝土抗压强度受配合比的影响较大,不同材料掺量的改变影响程度不同。为了探究水胶比、砂率、膨润土掺量对塑性混凝土抗压强度的影响,引入灰色关联理论、回归分析、基于方差分解法等多种方法逐步分析,将材料掺量对塑性混凝土抗压强度的影响进行量化计算,结果表明：水胶比对塑性混凝土抗压强度影响最大,膨润土掺量和砂率的影响较小;获得的多元线性回归模型满足精度要求;同种原材料、相同实验条件下,可根据拟定配合比预测出塑性混凝土的抗压强度值,或根据目标强度对初始配合比进行调整。     

盐冻条件下纤维混凝土耐久性及强度预测

为探明玄武岩纤维细石混凝土在盐冻条件下的耐久性,准确预测混凝土在非线性特征及外界多因素影响下的强度变化,以甘肃景电灌区盐碱地的水工建筑物群及其服役环境条件为验证原型,通过开展室内材料试验,改变冻融介质（清水、3%NaCl溶液、5%Na2SO4溶液）及玄武岩纤维体积掺量（0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%）,初步探究玄武岩纤维细石混凝土在不同盐冻环境下的单轴抗压强度变化规律。基于室内试验结果,通过构建天牛须搜索算法（BAS）与BPNN结合的BAS-BP模型,预测了盐冻条件变化下玄武岩纤维细石混凝土的抗压强度;为验证BAS算法的准确性,同时构建经两个智能算法改进的BPNN模型,对不同模型计算得出的性能指标进行分析及误差对比。试验结果表明：适量的玄武岩纤维掺入可以提高细石混凝土的抗盐冻性能,纤维体积掺量为0.15%时,细石混凝土的各方面性能最优;NaCl溶液中的试件比Na2SO4溶液的冻融损伤更严重。模型预测误差对比表明,BAS-BP模型具有较好的准确性和稳定性。     

川西须家河组致密储层力学特性的试验研究

川西须家河组2段气藏属于低渗低孔致密深层气藏,地层压力和破裂压力高。破裂压力影响因素虽然十分复杂,但岩石力学特征作为其中一种直接影响因素,也是十分重要的。通过实验室常规岩石密度孔隙度测定、三轴强度试验和钻井液对岩石变形和破裂特性影响等破裂模拟试验数据,得知须2段岩石抗压强度、弹性模量和泊松比都比较大,岩石经钻井液浸泡后,塑性有所增加,直接使水平应力增大,从而增大了破裂压力值。破裂试验结果对研究区储层压裂改造具有重要的指导意义。     

添加不同类型、比例的显影剂后骨水泥性能的变化

目的探讨添加不同类型、比例的显影剂后骨水泥(聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA)聚合过程的变化,X线密度和抗压强度等生物力学的差异.方法用非离子碘造影剂和纯硫酸钡粉作显影剂分别加入PMMA,按粉:液:钡粉比例分别为15:10:3,15:10:1.5和粉:液:非离子碘造影剂分别为15:10:5,15:10:3组成4个实验组,用粉:液比例为15:10为对照组,每组8份,在体外测试其聚合过程;并制成相同大小的PMMA圆柱体40节,每组8份.结果添加硫酸钡粉后PMMA的聚合时间延长60～120 s,15:10:3组平均延