Fe3Al基金属间化合物涂层的研究进展

Fe3Al金属间化合物具有良好的高温性能，在钢表面制备Fe3Al基金属间化合物涂层能有效提高基体在高温下的抗氧化、耐腐蚀、耐摩擦和抗冲蚀性能，其抗硫化性能甚至优于不锈钢。相比于同等功能的陶瓷涂层，Fe3Al涂层与基体有更好的相容性。综述了Fe3Al基金属间化合物涂层的研究现状，介绍了涂层性能及影响因素，涂层制备的主要工艺方法和技术特点，主要包括热喷涂、堆焊、激光合成等。

新型高温化学气相反应器的设计与开发

阐述了一种新型高温化学反应系统的结构和工作原理,并简要地介绍了它在金属表面陶瓷膜制备中的应用。

硅灰石纤维增强页岩气固井水泥力学性能及影响研究

页岩气作为一种清洁、高效的非常规能源,开采过程中需要进行压裂作业,对固井水泥石提出了较高的韧性要求,本文研究了硅灰石纤维增强页岩气固井水泥力学性能和微观结构。试验结果表明:页岩气固井水泥具备更加优异的抗压强度和抗折强度。掺杂一定量的硅灰石纤维有利于水泥石力学性能的提高,使水泥石具备更好的韧性,硅灰石纤维的最佳掺量为5%~10%。通过微观测试分析发现,硅灰石纤维增强水泥石力学性能一方面是因为硅灰石纤维参与水化反应,消耗氢氧化钙形成水化硅酸钙,提高其与水泥基体的粘结力;另一方面是因为当水泥石受到外力而产生裂纹时,硅灰石纤维能够使得裂纹发生偏转阻碍裂纹的拓展,进而起到增韧止裂的作用。

锆英石掺量对加砂油井水泥高温性能的影响研究

随着全球能源需求的不断增加,推进了深层、超深层油气资源的开发,固井水泥浆面临的高温高压等恶劣环境也越来越多,而常规的加砂油井水泥已无法满足现有工程要求。本文采用锆英石对加砂油井水泥进行改性,探讨了锆英石对水泥浆体及水泥石高温性能的影响,并通过微观测试对其机理进行分析。结果表明,掺量低于10%时锆英石对于水泥浆性能具有改善作用,与加砂油井水泥体系相比,水泥石高温强度有所提高,渗透率和孔隙度降低,体系高温性能得到增强。微观测试结果表明少量的锆英石能够促进加砂水泥体系水化,提高水泥石强度和耐高温性能;但过量的锆英石阻碍水化产物的生成,使得水泥浆体系性能劣化严重。主要原因是由于少量锆英石不仅可以为水化产物提供结晶点,促进水化产物的形成,还能作为填充材料充填在水化产物之间的孔隙中;而过量锆英石的掺入不仅会发生团聚现象,还会依附在其他物质表面,阻碍水化作用。

超高温固井水泥添加剂研选及工程性能评价

随着浅层油气资源的不断开发和不断增长的油气需求,油气勘探开发开始向高温、超高温等极端环境迈进,给固井水泥体系带来巨大的挑战。针对超高温环境下水泥石强度衰退的固井难题,通过研选硅砂、高温增强材料、缓凝剂、降失水剂及高温稳定剂,进行了超高温水泥浆体系的研究。研究结果表明,超高温水泥浆体系具有优异的工程性能,在210℃高温环境下,体系高温失水量小于100 mL,密度差小于0.02 g/cm^(3),稠化时间可调;在250℃环境下水泥石抗压强度大于50 MPa且不衰退。非晶态高温增强材料能提高水泥石高温力学性能并抑制强度的衰退,并可作为硅粉的替代物,减少高温水泥中硅粉的用量。通过XRD和SEM分析发现高温增强材料有效地阻止了高温水化产物托勃莫来石(C_(5)S_(6)H_(5))转变为硬硅钙石(C_(6)S_(6)H)。文章的研究成果对解决深井、超深井固井水泥石强度衰退问题具有重要意义。

固井自愈合水泥技术的研究现状与发展趋势

针对固井水泥环易受损产生裂缝问题,应用固井自愈合水泥技术可显著改善水泥环易脆性并提高其长效密封性,对保证井筒完整性具有重要意义。本文综述了近年来国内外固井自愈合水泥技术研究进展,跟踪调研了自愈合水泥技术的最新研究成果及其应用现状。根据自愈合材料与愈合作用机理的不同,自愈合水泥技术可分为原生自主性自愈合、外界刺激响应性自愈合、微胶囊/纤维破裂充填自愈合和微生物代谢产物自愈合。同时指出了应用该技术对固井水泥环长期工作可靠性具有重要作用价值,并对自愈合水泥技术的发展前景进行了展望,以期促进该技术的发展。

铝渣灰制备硫铝酸盐水泥的实验室研究

以铝渣灰替代部分铝矾土进行配料,经不同配方设计,在1 320℃条件下烧制硫铝酸盐水泥熟料。运用XRD和扫描电镜(SEM)等手段,对水泥熟料的形成及结构进行分析。为了克服高碱度带来的不利影响,通过掺加石灰石、石膏、硼酸,能够延长凝结时间,提高水泥石强度,使水泥性能能够达到GB20472-2006《硫铝酸盐水泥》的标准要求。

低温早强低密度硫铝酸盐水泥浆体系研究

开展了低温早强低密度硫铝酸盐水泥浆体系的研究.结果表明,水泥浆体系在30℃温度下养护12h水泥石的抗压强度达到20.3MPa,养护24h水泥石的抗压强度达25.6MPa;优选配套的缓凝剂BR和降失水剂JH-2,水泥浆性能评价结果表明,水泥浆的流动度适宜、滤失量可控、稠化时间可调,水泥石的强度增长快、早期强度高.

短切纤维增强水泥基胶凝材料力学性能研究

为了改善油气井固井用硅酸盐水泥石的性能,通过测试水泥浆工程性能、水泥石力学性能及渗透性,结合SEM和XRD分析其微观结构及水化产物,探讨了两种纤维在增强水泥石力学性能方面的耐温耐久对比及作用机制。结果表明:1.0%的纤维对水泥浆工程性能促进效果最好;90℃下,玄武岩纤维耐温耐久性能较差,在水泥基体中被完全腐蚀,促进水泥水化产物及微裂缝的生成同时增强了水泥石强度,28 d后,水泥石抗压强度相比于空白样提高了16.71%;同龄期下,相比于空白样,耐碱玻璃纤维水泥石抗压强度降低了9.88%,抗折与抗拉强度分别提高了33.43%和23.17%,弹性模量降低了32.38%。表明耐碱玻璃纤维虽然一定程度上抑制了强度的发展,但其能够在水泥基体中稳定存在并能限制微裂缝的产生及扩展,拔出过程中消耗了大量能量,从而提高了水泥石的韧性。

改性纳米水化硅酸钙的制备及在深水固井水泥中的应用

纳米水化硅酸钙粒子(nano-C-S-H)表面能高,易团聚,在水泥浆中的分散程度差,削弱了其在油井水泥中的低温早强性能,基于此,本文制备了一种改性nano-C-S-H,并研究其在深水固井水泥中的低温早强性能。首先,本文以硅烷偶联剂KH570对nano-C-S-H进行表面接枝改性,并利用红外、接触角、热重分析等分析手段表征了KH570对nano-C-S-H表面疏水改性程度,结果表明得到了预期的改性nano-C-S-H。其次,对改性nano-C-S-H的低温早强性能进行了评价,结果表明:在10℃的低温养护条件下,养护龄期为24 h时,掺有3.0%改性nano-C-S-H水泥石的强度为16.7MPa,而掺未改性nano-C-S-H的水泥石强度为11.2MPa,且改性nano-C-S-H对固井水泥浆的综合工作性能无任何不良影响。最后,采用低场核磁、水化热、扫描电镜等分析手段研究了nano-C-S-H的低温早强机理,结果表明,在低温条件下,改性nano-C-S-H能有效缩短水泥诱导期,提高水泥早期水化反应速率,促进水化C-S-H凝胶、氢氧化钙等物相的生成,增强水泥石基体的致密性,进而提高水泥石早期强度,并满足深水低温固井要求。综上所述,改性nano-C-S-H在深水低温固井工程中具有良好的应用前景。

AMPS共聚物类抗盐降失水剂HJS-Ⅱ室内评价

AMPS共聚物是固井工程使用最广泛的聚合物类降失水剂,具有良好的耐温、抗盐和抗水解性能。降失水剂HJS-Ⅱ是以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)为原料,过硫酸铵-亚硫酸氢钠氧化还原体系为引发剂,用水溶液聚合的方法合成一种AMPS/AM共聚物。实验结果表明:HJS-Ⅱ在中温区和高温区适宜掺量为1. 5%和2. 2%; HJS-Ⅱ具有良好的抗盐性能,在质量分数为25%的含盐水泥浆中掺量为3. 5%时可以控制滤失量在50 m L以下。