【目的】研究硅藻土对硅酸钠的吸附效果,探讨油井水泥环微裂缝的修复问题。【方法】采用硅酸钠作为自愈合剂,硅藻土为载体,利用真空浸渍法制备硅藻土基自愈合材料;借助扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、红外光谱仪(in...【目的】研究硅藻土对硅酸钠的吸附效果,探讨油井水泥环微裂缝的修复问题。【方法】采用硅酸钠作为自愈合剂,硅藻土为载体,利用真空浸渍法制备硅藻土基自愈合材料;借助扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、红外光谱仪(infrared spectrometer,FTIR)、全自动表面积和孔结构分析仪(automatic surface area and pore structure analyzer,BET)进行分析;通过对比分析掺入硅藻土基自愈合材料前、后水泥石的抗压强度、恢复率和渗透率等,对自愈合效果进行评价;通过对水泥石裂缝表面物质进行X射线衍射分析(X-ray diffraction,XRD)、热重分析(thermal analysis,TG)和SEM分析评价材料的自愈合机制。【结果】利用真空浸渍法能够成功制得硅藻土基自愈合材料;硅藻土基自愈合材料在油井水泥中最佳掺量为9%(质量分数),该试样劈裂造缝后自愈合14 d的抗压强度比纯水泥的提高99.57%,自愈合14 d后渗透率为0.42 mD,渗透率降低率达到75.44%,比纯水泥试样的高40.94%,且自愈合14 d后裂缝表面已经闭合。【结论】硅藻土基自愈合材料制备工艺简单,在油井水泥浆中具有良好的分散性和稳定性,可以促进油井水泥石微裂缝自愈合。展开更多
CO_(2)地质利用与封存(CO_(2) geological utilization and storage,CGUS)是实现“碳中和”目标的重要技术手段,解决CGUS过程中的钢材腐蚀问题对于降低CGUS技术风险、实现CGUS技术规模化推广应用至关重要。综述了目前已经提出的CO_(2)...CO_(2)地质利用与封存(CO_(2) geological utilization and storage,CGUS)是实现“碳中和”目标的重要技术手段,解决CGUS过程中的钢材腐蚀问题对于降低CGUS技术风险、实现CGUS技术规模化推广应用至关重要。综述了目前已经提出的CO_(2)腐蚀钢材反应机制,总结了CO_(2)腐蚀钢材的主要影响因素,阐明了CO_(2)分压、温度、矿化度及pH值、CO_(2)封存环境中含有杂质、流体流动等因素对钢材腐蚀行为的影响,归纳了适用于CO_(2)腐蚀钢材防护的主要措施。基于此,提出了CGUS环境下钢材遭受CO_(2)腐蚀问题的重点研究方向。主要包括:CO_(2)腐蚀钢材反应机制的进一步探究;各项环境因素耦合作用影响CO_(2)腐蚀规律和腐蚀程度的量化研究;高浓度CO_(2)条件下腐蚀防护技术的开发与应用。展开更多
冲击地压作为煤矿生产过程中常见的动力灾害,给煤矿安全生产带来极大威胁,因此,工作面回采前进行冲击危险性评价尤为重要。为构建冲击地压危险性的科学评价模型,本文收集和研究了140个煤矿工作面实例,分析了冲击地压的影响因素,从每个...冲击地压作为煤矿生产过程中常见的动力灾害,给煤矿安全生产带来极大威胁,因此,工作面回采前进行冲击危险性评价尤为重要。为构建冲击地压危险性的科学评价模型,本文收集和研究了140个煤矿工作面实例,分析了冲击地压的影响因素,从每个案例中提取14项评价指标,并建立了数据库。基于数量化理论评价法与模糊评价法,建立了适用性更强的TWF(theory of quantification with fuzzy evaluation)评价法,该方法继承了数量化理论和模糊评价法的优势,并将煤矿冲击危险程度划分为5个等级。以河南某煤矿工作面为背景,采用TWF冲击危险性评价模型对该工作面进行了冲击危险性评价,得出危险性指数为19.83,评价结果为无冲击危险性,与现场实际相符,表明该评价模型具有较强的适用性;开发了TWF综合评价系统,持续的案例补充可不断提高TWF评价模型的评价精度,研究成果可为冲击地压危险评价提供一定的理论参考。展开更多
为了尽快实现碳中和的目标,二氧化碳捕获、利用和封存(Carbon Capture,Utilization and Storage——CCUS)技术不可或缺。由于CCUS高温高压的环境引起较大的应力和温度波动,水泥环易形成裂缝对CO_(2)的安全封存造成威胁。以碳酸钙晶须和...为了尽快实现碳中和的目标,二氧化碳捕获、利用和封存(Carbon Capture,Utilization and Storage——CCUS)技术不可或缺。由于CCUS高温高压的环境引起较大的应力和温度波动,水泥环易形成裂缝对CO_(2)的安全封存造成威胁。以碳酸钙晶须和氧化石墨烯作为引晶材料诱导水泥石裂缝表面碳化结晶,并研究其对水泥石裂缝自愈合进程的影响。实验结果表明,经过碳化自愈合反应不同的龄期后,分别掺入碳酸钙晶须和氧化石墨烯水泥石的抗压强度均高于空白水泥石。μ-CT的结果分析表明,掺入碳酸钙晶须和氧化石墨烯的水泥石裂缝体积的自愈率分别为55.24%和74.60%,要高于空白水泥石的18.32%;水泥石裂缝表面物相分析表明,随着碳化时间的增加,掺入引晶材料水泥石裂缝表面的CaCO_(3)晶体含量高于空白水泥石。由此说明碳酸钙晶须和氧化石墨烯作为引晶材料可提高水泥石裂缝在CCUS工况下的碳化自愈合能力。展开更多
文摘CO_(2)地质利用与封存(CO_(2) geological utilization and storage,CGUS)是实现“碳中和”目标的重要技术手段,解决CGUS过程中的钢材腐蚀问题对于降低CGUS技术风险、实现CGUS技术规模化推广应用至关重要。综述了目前已经提出的CO_(2)腐蚀钢材反应机制,总结了CO_(2)腐蚀钢材的主要影响因素,阐明了CO_(2)分压、温度、矿化度及pH值、CO_(2)封存环境中含有杂质、流体流动等因素对钢材腐蚀行为的影响,归纳了适用于CO_(2)腐蚀钢材防护的主要措施。基于此,提出了CGUS环境下钢材遭受CO_(2)腐蚀问题的重点研究方向。主要包括:CO_(2)腐蚀钢材反应机制的进一步探究;各项环境因素耦合作用影响CO_(2)腐蚀规律和腐蚀程度的量化研究;高浓度CO_(2)条件下腐蚀防护技术的开发与应用。
文摘【目的】研究镁橄榄石掺加对减轻超临界CO_(2)环境下油井水泥石的腐蚀渗透性能。【方法】以镁橄榄石粉为外掺料配制不同的油井水泥,分析温度为150℃,CO_(2)总压为50 MPa条件下镁橄榄石水泥石的抗压强度,优选出镁橄榄石粉的最佳掺量;利用渗透率、热重分析(thermo gravimetric analysis,TGA)、X射线衍射(X-Ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)进行测试,评价镁橄榄石对油井水泥石抗CO_(2)腐蚀性能的影响,分析镁橄榄石对油井水泥石抗CO_(2)腐蚀的作用机制。【结果】镁橄榄石粉的掺入不会影响油井水泥的流动度,当镁橄榄石粉的质量分数为2%时,对比腐蚀前油井水泥石的,抗压强度提高35.47%,渗透率降低0.0104 m D;腐蚀28 d后,镁橄榄石水泥石的抗压强度为空白水泥石的193.71%,且仍高于腐蚀前。【结论】镁橄榄石是一种抗CO_(2)腐蚀外加剂,能提升油井水泥的抗CO_(2)腐蚀性能。
文摘冲击地压作为煤矿生产过程中常见的动力灾害,给煤矿安全生产带来极大威胁,因此,工作面回采前进行冲击危险性评价尤为重要。为构建冲击地压危险性的科学评价模型,本文收集和研究了140个煤矿工作面实例,分析了冲击地压的影响因素,从每个案例中提取14项评价指标,并建立了数据库。基于数量化理论评价法与模糊评价法,建立了适用性更强的TWF(theory of quantification with fuzzy evaluation)评价法,该方法继承了数量化理论和模糊评价法的优势,并将煤矿冲击危险程度划分为5个等级。以河南某煤矿工作面为背景,采用TWF冲击危险性评价模型对该工作面进行了冲击危险性评价,得出危险性指数为19.83,评价结果为无冲击危险性,与现场实际相符,表明该评价模型具有较强的适用性;开发了TWF综合评价系统,持续的案例补充可不断提高TWF评价模型的评价精度,研究成果可为冲击地压危险评价提供一定的理论参考。
文摘为了尽快实现碳中和的目标,二氧化碳捕获、利用和封存(Carbon Capture,Utilization and Storage——CCUS)技术不可或缺。由于CCUS高温高压的环境引起较大的应力和温度波动,水泥环易形成裂缝对CO_(2)的安全封存造成威胁。以碳酸钙晶须和氧化石墨烯作为引晶材料诱导水泥石裂缝表面碳化结晶,并研究其对水泥石裂缝自愈合进程的影响。实验结果表明,经过碳化自愈合反应不同的龄期后,分别掺入碳酸钙晶须和氧化石墨烯水泥石的抗压强度均高于空白水泥石。μ-CT的结果分析表明,掺入碳酸钙晶须和氧化石墨烯的水泥石裂缝体积的自愈率分别为55.24%和74.60%,要高于空白水泥石的18.32%;水泥石裂缝表面物相分析表明,随着碳化时间的增加,掺入引晶材料水泥石裂缝表面的CaCO_(3)晶体含量高于空白水泥石。由此说明碳酸钙晶须和氧化石墨烯作为引晶材料可提高水泥石裂缝在CCUS工况下的碳化自愈合能力。
