SAP、铁氧体与硫酸铁对水泥早强性能的影响

目的为提高瓦斯抽采效果,解决传统封孔水泥早期强度发展缓慢的问题。方法选用高吸水树脂(SAP)、纳米铁氧体和硫酸铁来制备新型封孔材料。通过抗压强度试验、流动度测试、凝结时间测试、X射线衍射(XRD)、热重分析、扫描电子显微镜(SEM)等手段对水泥试样进行结构分析及性能测试,研究三元早强剂对水泥基封孔材料的影响。结果与空白组相比,三元早强剂缩短了水泥的凝结时间,提高了水泥早期强度。1d抗压强度为10.13MPa,与空白组相比提高了51.87%。结论SAP的自养护效应和纳米铁氧体的晶核效应,可以促进水泥水化产物的生成,同时硫酸铁和纳米铁氧体中的铁离子为高价阳离子,对C-S-H形成的双电子层具有压缩作用,可以进一步促进C-S-H凝胶的生成,加快水泥水化速率,生成更多水化产物,填充孔隙,增加水泥密实度,提高早强性能,为水泥早强剂的设计提供了新思路。

防灭火喷涂材料黏附及封堵性能试验研究

为改善煤矿井下巷道喷涂防灭火材料黏附性差,易开裂、易脱落及封堵效果差等问题,研制了一种以粉煤灰为骨料,普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和石膏为基料,可再分散乳胶粉(VAE)为外加剂的防灭火喷涂材料。通过单轴抗压强度实验、煤岩多相多场真三轴动态渗流实验以及扫描电镜实验等,研究了VAE对喷涂材料的黏附性能、胶结性能、力学性能、封堵性能的影响。结果表明,加入VAE可以促进水化产物中丝状黏结桥的形成,实现黏结桥与水化产物的铆接、桥连,构成一个致密的网络结构。这不仅可以提升喷涂材料的抗开裂能力,同时增强了材料与煤结合后的黏附性能、胶结性能以及封堵性能。加入1%VAE的喷涂材料能够充分包裹住煤体,在煤体表面形成致密的涂层,有效隔绝空气与煤体接触,从而预防煤自燃,研发的材料对防治巷道顶部煤自燃具有一定作用。

储气库井水泥环密封性失效试验研究

循环注采气会对储气库井水泥环产生周期性载荷作用,易导致水泥环密封失效。以H储气库井水泥环密封失效为背景,开展了水泥石循环加卸载及水泥石力学、孔渗测试,获得了水泥石循环加载后的微观结构CT形态,进行了全尺寸水泥环密封失效试验。试验结果表明:经过30轮次循环加载后水泥石力学性能降低、气体渗透能力增加,但依然能有效阻止气体从水泥基质泄漏;循环加卸载会造成水泥石微观结构损伤进而产生累积塑性应变,循环轮次越多累积塑性应变越大;循环加卸载后,水泥石CT扫描形态显示,水泥石中出现微观结构损伤,水泥石微观损伤程度由两端至中心逐步减弱;全尺寸试验证实水泥环一界面脱粘形成微环隙,底部气体沿着微环隙上窜导致上部B环空带压,水泥环本体及二界面在各组测试压力下均未出现破坏,不建议现场在现有基础上继续提高储气压力。研究结果可指导H储气库注采参数优化设计,并为国内外类似储气库运行制度的合理制定提供参考。

水泥环破碎器矩形异形活塞密封性能分析

针对传统圆柱形液压活塞承载力不足问题,提出一种矩形异形活塞,研究其在不同工况下的密封性能。基于Abaqus软件建立异形活塞有限元模型,研究介质压力、密封间隙、活塞运动状态以及摩擦因数对密封性能的影响,并分析异形密封环不同位置处的应力分布和翻转情况。结果显示:静密封时,介质压力越大,密封环的最大Mises应力和最大接触应力越大;密封间隙越小,最大Mises应力与最大接触应力越大;相比静密封,内行程过程中最大Mises应力和最大接触应力都有明显增加,且随摩擦因数增加而增加,而外行程中最大Mises应力和最大接触应力相比静密封差异较小;各工况下应力最大值均出现在密封环圆弧段;在活塞运动过程中密封圈并未发生翻转,只是存在位置的平移情况。研究结果证明了异形活塞的可行性以及良好的密封性能,为活塞结构设计与优化提供了依据。

Portland Cement用于根尖屏障材料的封闭性研究

目的通过离体实验观察波特兰水门汀(Portland Cement,PC)作为根尖屏障的封闭性,并将其与无机三氧化物聚合物(mineral trioxide aggregate,MTA)、玻璃离子水门汀(glass ionomer cement,GIC)、银汞合金(amalgam,Am)作比较。方法选取单根前磨牙64颗,行根管预备并制备根尖开放模型。完全随机分组法将实验用离体牙分为A、B、C、D 4个实验组,根尖部分别充以PC、MTA、GIC、Am,每组15个样本,阴性对照组及阳性对照组每组各2个样本。使用4%牛血清白蛋白作为观测指标连续观测60 d,用考马斯亮蓝染色技术对蛋白渗出做定量测定。结果 A组与B组蛋白渗出量无明显统计学差异,A组与C、D组蛋白渗出量比较有统计学差异(P<0.05),B组与C、D组蛋白渗出量比较有统计学差异(P<0.05)。随着时间的延长,A组蛋白渗出量的增加无统计学意义。结论 PC的根尖封闭性与MTA相当,且明显优于GIC、Am。

CO_(2)封存井筒密封性及强化方法

考虑CO_(2)封存井筒的实际服役环境,基于有限元方法建立了含水泥腐蚀层的井筒屏障模型,模拟了水泥塞-地层界面微环隙发育过程,厘清了流体驱动下微环隙扩展机制及主控因素,提出了井筒密封性强化方法。模拟结果表明:超临界CO_(2)聚积会引起水泥胶结面应力改变,当界面处应力由压应力转为拉应力,且应力值高于界面胶结强度时,井筒便会产生微环隙;若水泥腐蚀后腐蚀层刚度、界面胶结强度下降,则井筒密封能力下降;膨胀性添加剂可提高胶结面初始压应力,进而增强井筒密封性。当水泥塞膨胀率为0.5‰时,微环隙扩展压力上升43.7%,微环隙长度下降了42.7%,井筒密封性得到显著增强。

CO_(2)腐蚀-应力耦合下固井水泥环密封完整性

CO_(2)地质封存过程中,与地层围岩中的水反应后腐蚀着固井水泥环,腐蚀损伤和套管内压(应力)耦合作用极大地影响着水泥环的密封完整性。基于CO_(2)腐蚀实验,获得不同腐蚀程度水泥石材料力学性能参数,采用混凝土损伤塑性(CDP)本构模型和Mohor-Coulomb准则描述腐蚀前后水泥环的应力-应变行为,利用ABAQUS软件建立考虑CO_(2)腐蚀与应力耦合作用的井筒组合体(套管-水泥环-地层围岩)有限元分析模型,分析和探讨了套管内压和腐蚀时间对水泥环完整性的影响。结果表明,较高套管内压下,井筒水泥环发生弹塑性变形,出现结构损伤,套管与水泥环界面易形成微间隙;受腐蚀和套管内压的耦合作用,水泥环更易于出现完整性失效问题,相比较于未腐蚀水泥环,腐蚀水泥环受压后径向应力、等效塑性应变、微间隙以及拉伸和压缩损伤均较大,与之相反,塑性半径是减小的;微间隙与拉伸和压缩损伤受腐蚀时间的影响不明显。

一种活动式可密封的滑套开启工具设计与研制

多级滑套分段压裂技术作为水平井分段压裂的重要支撑,近年来被广泛推广应用,通过滑套开启工具开启滑套并密封上一改造层段是确保该技术成功的关键。设计了一种在滑套开启工具上设置密封胶筒的结构,采用轴向机械压缩胶筒的层间密封理念,研制了活动密封式滑套开启工具,建立了密封性评价试验系统。结果表明:开启工具的密封承载能力达45MPa,结合井筒试验验证了密封设计的可靠性,具备生产应用条件。

煤层瓦斯抽采钻孔封孔材料研究进展与展望

为提高煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术,降低矿井爆炸风险,首先,通过对比传统封孔材料和新型封孔材料,总结两者的优点及不足,得出新型无机—有机复合浆液既弥补了聚氨酯类有机材料成本高、阻燃性差和毒性大等缺点,又提升了水泥基材料的强度和粘结性能等;然后,基于封孔材料煤界面粘结机理,总结研究人员对水泥基材料进行的一系列改性实验,讨论不同外加剂、纳米材料对水泥基材料水化特性、凝结时间、强度等性能的影响以及存在的问题;最后,从性能全面提升、外加剂组合优化、成本控制3个方面提出建议和展望。

一种微膨胀封堵技术在渤海油田某井的应用

油气井生产套管外固井质量差,射孔后存在油气水层互窜干扰以及油气上窜至井口套管头的风险,一般采用取套、二次固井对固井质量差井段进行处理,该方案施工周期长、成本较高。基于此,介绍了一种微膨胀LTSD封堵技术,在射孔段上、下打隔板,对固井质量差井段进行高强度封堵,在渤海油田某井补孔中首次成功应用,保障了补孔作业的顺利实施,为固井质量较差井段治理提供了一种低成本解决方案与思路。

挤注灰工艺在辽河油区弃置井封井中的应用

文章在介绍辽河油区概况的基础上,就挤注灰工艺的基本原理进行了概述,对挤注灰工艺在辽河油区弃置井封井中应用进行分析介绍,内容包括弃置井筛选与评估、灰浆材料的优化、注灰设备与关键参数、井筒准备与灰浆注入流程、封井效果评估与监控,挤注灰工艺在辽河油区弃置井的封堵工作中显示出显著的优势。文章内容为石油行业相关从业人员提供参考。

二乙二醇复配硫酸锂对水泥材料早强性能研究

为改善水泥基封孔材料在煤矿工作环境中存在的早期强度低、自收缩、流失率高等缺陷,以水泥为基础,添加硫酸锂和二乙二醇进行复配。通过抗压强度、流动度、凝结时间、XRD、电镜扫描(SEM)等表征,研究了复合早强剂对水泥早强效果的影响。结果表明,添加质量比为0.4%的硫酸锂和质量比为0.04%二乙二醇到水泥材料中,效果最好,相较于同龄期空白组抗压强度分别提升96.59%、26.87%、25.32%、27.21%,且初终凝时间明显缩短。通过微观分析可知,硫酸锂和二乙二醇复配,加快了C_(3)S、C_(2)S的反应进程,缩短水泥凝结时间,CH和C—S—H会形成水化膜覆盖在水泥颗粒表面,使内部结构更为紧密,改善了水泥内部构造,显著提高了水泥基材料的早强性能。

高密度水泥浆固井胶结面密封性评价研究

针对高温高密度油井水泥浆体系固井胶结面密封性能评价问题,本次研究首从实验仪器、实验原理、实验材料以及实验步骤出发,开展高温高密度水泥浆体系实验研究,并从膨胀剂加量、环空补偿压力以及养护温度出发,开展高温高密度水泥浆体系固井胶结面密封性能评价分析。结果表明:水泥浆的体积膨胀与固井表面初始应力的变化是一致的。它可以作为评价水泥表面密封性能的关键指标之一。环空补偿压力、水泥养护温度和膨胀剂的添加是水泥浆体系体积膨胀性的三个主要控制因素;随着补偿压力、固化温度和膨胀剂用量的增加,胶凝表面的密封能增加、力量增加。研究结果为优化水泥浆体系和固井施工技术提供了理论依据。

负压封闭引流技术灌洗引流联合万古霉素骨水泥链珠植入治疗慢性骨髓炎的临床疗效研究

目的 证实负压封闭引流技术灌洗引流联合万古霉素骨水泥链珠植入治疗慢性骨髓炎的临床疗效,为慢性骨髓炎的治疗提供新的治疗方案。方法 88例慢性骨髓炎患者,依据临床治疗方式不同分为对照组(常规引流联合抗生素灌洗治疗)和观察组(负压封闭引流技术灌洗引流联合万古霉素骨水泥链珠治疗),每组44例。对比两组围术期指标(应用抗生素时间、愈合时间、住院时间)、视觉模拟评分法(VAS)评分及血清学指标[血清C反应蛋白(CRP)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)]水平。结果 观察组应用抗生素时间(18.01±2.52)d、愈合时间(29.84±3.76)d、住院时间(31.22±4.11)d均短于对照组的(28.96±3.91)、(42.22±5.37)、(40.84±4.20)d,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组治疗1个月后和治疗2个月后的VAS评分分别为(2.42±1.03)、(1.74±0.87)分,均低于对照组的(3.14±1.25)、(2.25±0.98)分,差异有统计学意义(P<0.05);治疗3个月后,两组的VAS评分相近(P>0.05)。治疗后,观察组CRP、TNF-α、IL-6水平分别为(29.46±4.21)mg/L、(11.71±1.98)ng/L、(5.93±1.20)ng/L,低于对照组的(35.61±6.89)mg/L、(16.48±2.14)ng/L、(7.84±1.31)ng/L,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 负压封闭引流技术灌洗引流联合万古霉素骨水泥链珠植入治疗慢性骨髓炎在抗生素使用时间、切口愈合时间、住院时间、疼痛程度以及炎症指标方面均优于常规引流联合抗生素灌洗治疗,该治疗方案显示出良好的临床疗效,为慢性骨髓炎的治疗提供了一种新的有效治疗方案。

回转窑窑尾密封装置优化改造

水泥回转窑在生产过程中会产生转动和上下窜动,窑尾密封装置的作用是保证回转窑在运动过程中始终保持良好的密封性。如果密封装置失效,会直接影响到窑内反应,并且会增加风机负荷、增加煤耗。我公司在生产过程中出现回转窑尾密封装置失效的问题,现场漏灰量大,对环境造成污染,增加了员工的劳动强度,在停机时,检查窑尾密封装置,对窑尾密封装置的结构进行改造,改造完成后,密封效果得到很大改善,窑尾基本无漏灰现象,窑尾的氧含量显著降低。

Portland cement修复磨牙髓室底穿孔的实验研究

目的评估波特兰水门汀(Portland cement,PC)直接修复磨牙髓室底穿孔的效果,并与无机三氧化聚合物(mineral trioxide aggregate,MTA)作比较。方法选取人新鲜拔除的恒磨牙53颗,按随机数字表法分为PC、MTA2个实验组(n=24)和1个对照组(n=5)。实验组在髓室底中央制备直径2 mm的穿孔模型,分别用PC和MTA修复穿孔。对照组只开髓不制备穿孔模型。利用体视显微镜观察修复后样本的根分叉形态。扫描电子显微镜(SEM)观察材料和牙体组织的结合界面,并测量结合界面间隙宽度。采用葡萄糖定量法分析模型检测微渗漏值。结果体视显微镜下两实验组对根分叉外形修复均达到了良好效果。SEM观察显示PC和MTA与牙体组织之间均可见不连续的微间隙存在,PC与牙体组织间隙宽度为(7.363±2.159)μm,MTA与牙体组织间隙宽度为(8.693±3.551)μm,两者无明显差异(P>0.05)。在观察期内,虽然PC组的微渗漏值小于MTA组,但无统计学差异(P>0.05)。结论 PC与MTA修复髓室底穿孔的封闭效果相当,且PC价格低廉,不易使牙体变色,可以考虑作为MTA替代材料进一步研究。

加显影剂的Portland cement作为根充材料的封闭性研究

目的通过染料渗透+透明标本法评价白色波特兰水门汀(white Portland cement,WPC)、WPC+氧化铋(Bi2O3,BO)、WPC+氧化锆(ZrO2,ZO)、无机三氧化聚合物(mineral trioxide aggregate,MTA)和灰色波特兰水门汀(gray Portland cement,GPC)作为根管充填材料的封闭性能。方法选取单根离体前磨牙104颗,制作根尖倒充填模型,按随机数字表法将离体牙分成5个实验组(WPC、WPC+BO、WPC+ZO、MTA、GPC组,n=20)和2个对照组(阴性对照组、阳性对照组,n=2)。染料渗透法检测根尖微渗漏情况,体视显微镜下测量染料自根尖渗入冠方的长度。结果阳性对照组染料渗入整个根管,阴性对照组无染料渗入,WPC、WPC+BO、WPC+ZO、MTA 4组仅有微量染料渗入,且4组染料渗入深度两两比较差异无统计学意义(P>0.05),GPC组有较多的染料渗入,渗入深度与前4组比较差异有统计学意义(P<0.01)。结论WPC、WPC+BO、WPC+ZO与MTA封闭性相当,且它们的封闭性明显优于GPC;ZO和BO可考虑作为显影剂加入WPC中。

长水平段水泥环应力动态变化及失效评价

页岩油气水平井压裂过程中井筒密封完整性失效问题频发,但当前较少研究可对于温度压力耦合条件下长水平段水泥环密封完整性进行评价。针对此,建立了压裂过程中全井筒瞬态温度场计算模型,以及长水平段瞬态温度-压力耦合作用下水泥环径向应力和周向应力计算有限元分析模型,基于Mohr-Coulomb准则对于水平段不同位置处水泥环完整性的失效进行了分析,评价了水泥环弹性模量、套管内压以及压裂排量对于长水平段不同位置处水泥环密封完整失效的影响规律。研究结果表明:压裂过程中温度场模型计算结果与Landwark软件误差率低于10%,确保了模型的正确性;同等条件下水平段从井筒趾端向跟端,水泥环承受的径向应力和切向应力增加,井筒跟段是水泥环密封完整性失效的“风险段”;水泥环弹性模量从趾端到跟段呈降序排列,有利于井筒密封完整性的保持;水力压裂过程中降低井口压力或者在井口压力不变的条件下增大压裂排量,可以有效降低水泥环的径向应力和切向应力。研究结果可为固井工艺的优化以及页岩油气井屏障的建立提供参考。

高速公路路面施工常见问题及解决措施研究

文中通过对四川某高速公路路面施工过程中前场和后场的全方位跟踪监控及检测,总结了水泥稳定碎石底基层、级配碎石基层、水泥混凝土面板共振碎石化、沥青混凝土面层等各路面结构层以及透层、封层等功能层施工中易发生的常见问题,分析了其产生的主要原因,并提出了对应的解决措施。

装配式建筑硅酸盐水泥石英砂改性封浆料制备及性能研究

为解决装配式建筑现场封边浆料问题,研究对当前装配式建筑所使用的封浆料性能缺陷进行分析,针对当前装配式建筑所使用的封浆料普遍存在早期强度低导致灌浆易崩裂,收缩开裂导致漏浆,封边粘刀导致不易施工等问题。尝试利用硅酸盐水泥和石英砂为基础材料,通过添加矿物掺合料等改性材料制备了一种改性封浆料,并对封浆料在装配式建筑中的应用效果进行总结,制备的改性封浆料在性能上很好地弥补了一般封浆料的不足,是一种理想的装配式建筑封浆料。