长裸眼恶性漏失井双重防漏固井技术

针对长裸眼恶性漏失固井难题,研制了温敏形状记忆防漏隔离液和泡沫防漏水泥浆,两者协同增效降低长裸眼恶性漏失井固井漏失风险。研发的温敏形状记忆材料耐温150℃,形变记忆温度80~110℃,制备的温敏形状记忆变形网颗粒形变后长度为常温状态的10倍,制备的温敏形状记忆膨胀球膨胀后粒径为常温状态的3倍,研制的温敏防漏隔离液综合性能良好,3 mm裂缝承压堵漏达8.5 MPa。研选了高性能发泡剂和稳泡剂,研制的泡沫水泥浆密度1.12~1.31 g/cm^(3)可调,上下密度差小于0.01 g/cm^(3),1.12 g/cm^(3)泡沫水泥石30℃下养护72 h后抗压强度可达6.4 MPa,水泥石中气泡均匀分散。形成了考虑等效堵漏时间和冲洗效率的堵漏隔离液段长的设计方法,制定了泡沫水泥浆分段恒气量注气方式。基于温敏防漏隔离液和泡沫水泥浆双重防漏的固井技术现场应用2井次,一次性封固段长超4000 m,隔离液和水泥浆均成功返到地面,固井质量良好。

结合剂对莫来石-碳化硅耐火泥浆性能的影响

针对干熄焦斜道区特殊的工况条件,按照<0.044 mm的矾土粉45%、<0.044 mm的碳化硅粉40%、α-Al_(2)O_(3)微粉10%、黏土粉5%,外加水玻璃、磷酸二氢铝、树脂作为莫来石-碳化硅耐火泥浆结合剂,进行对比各结合剂对耐火粉料的适配性及所制备泥浆的抗折粘接强度、耐磨强度。结果表明:1)浓度大的水玻璃与酸洗、碱洗和无处理碳化硅均剧烈反应,鼓胀发泡严重。其原因是结合剂会与粉料中Si发生化学反应产生气体,导致发泡鼓胀。随着水玻璃浓度降低,碱性变弱,与莫来石-碳化硅粉料的适配性提高。当促硬剂A的加入量为2%时,可以实现8 h内硬化需求。2)磷酸二氢铝溶液与莫来石-碳化硅粉料的反应产生鼓胀程度相对较小,粉料中的单质Fe与磷酸二氢铝反应产生气体并形成发泡鼓胀。采用酸洗碳化硅可有效降低胶泥鼓胀程度。当促硬剂B的加入量为3%时,可以起到很好的促硬作用。3)树脂与莫来石碳化硅粉料的适配性好,不产生发泡鼓胀现象,但其高温粘接强度远远低于水玻璃和磷酸二氢铝溶液粘接的强度,建议在牛腿区慎重使用。

老巷注发泡水泥充填改造技术在采煤工作面中的应用

本文针对采煤工作面中老巷维护和充填的问题,介绍了老巷注发泡水泥充填改造技术。该技术通过向老巷中注入发泡水泥,达到充填、加固和改造老巷的目的。本文详细阐述了该技术的原理、优点及其在采煤工作面中的应用情况。通过分析技术特点、优势以及实际应用效果,论证了老巷注发泡水泥充填改造技术在采煤工作面改造中的可行性和有效性。并证明了该技术在提高充填效率、降低充填成本和改善工作环境等方面的显著效果。文章最后提出了该技术未来发展方向,以提高工作面的开采效率和安全性。

纳米粒子改性泡沫混凝土保温建筑材料的制备及性能研究

研究人员采用纳米粒子来增强泡沫混凝土的保温性能,并对其进行测试。4种纳米粒子作为改性剂,结合水泥、粉煤灰和珍珠岩等材料制备纳米粒子泡沫混凝土。测试结果显示,纳米粒子的加入提升了泡沫混凝土的隔热性能。其中,使用ZR972疏水型纳米改性剂制备的泡沫混凝土表现出最高的抗压强度和最低的导热系数,隔热效果最好。当纳米粒子掺量为0.15%时,材料具有最高的净浆流动度、90MPa左右的抗拉强度和248kg/m^(2)的密度,保温效果最好。当纳米改性剂掺量为70g,珍珠岩掺量为300g时,制备的纳米粒子增强泡沫混凝土材料表现出较好的隔热性能。

Effect of pattern coating thickness on characteristics of lost foam Al-Si-Cu alloy casting

An experimental study on lost foam casting of an Al-Si-Cu alloy was conducted. The main objective was to study the effect of pattern coating thickness on casting imperfection and porosity percentage as well as eutectic silicon spacing of the alloy. The results showed that increasing slurry viscosity and flask dipping time influenced the casting integrity and microstructural characteristics. It was found that thinner pattern coating produced improved mould filling, refined microstructure and higher quality castings containing less porosity.

Nanoparticle foaming agents for major gas fields in China

The conventional foaming agents have the problems of poor adaptability and high cost during the application in different types of gas fields,especially in high temperature,high salinity,high acidic gas and high condensate oil and gas fields.In this study,the Gemini foaming agent was used as the main agent to enhance foaming and foam stability of the foaming agent,the grafted nanoparticles were used as foam stabilizer to further improve the foam stability,and the characteristic auxiliaries were added to make the foaming agent suitable for different types of gas reservoirs.Two types and six subtypes of nanoparticle foaming agents have been prepared for the main gas fields of China.The experimental evaluation results show that the overall temperature resistance,salinity resistance,H2S resistance,CO2 resistance and condensate resistance of the nanoparticle foaming agents can reach 160℃,250000 mg/L,100 mg/L,100%and 40%,respectively.The new foaming agents have been used in 8685 wells in China.Compared with conventional foaming agent,the average gas flow rate per well increased by 62.48%,the pressure difference(casing-tubing)decreased by 18.9%,and the cost dropped by 45%.The effect of reducing cost and increasing efficiency is obvious.

矿井粉煤灰基防灭火技术研究进展

煤炭是我国的主体能源,是国家电力供应安全稳定和经济社会发展的重要保障,但煤炭燃烧发电过程会产生大量的粉煤灰固体废弃物,长期堆放会严重污染土壤、水源、大气等生态环境,但粉煤灰也可作为原材料应用于矿井煤自燃灾害的防治。然而,现阶段粉煤灰在矿井防灭火领域的应用存在少量分散利用、技术含量和附加值较低等不足,当前对于粉煤灰的无害化预处理及防灭火利用规模仍无法满足国家“双碳”目标下对固废资源化利用与绿色矿山建设的相关要求。为进一步推动粉煤灰在矿井煤自燃防治领域的高效、高值及规模化利用,实现以粉煤灰为原料的防灭火材料及技术的快速发展,较全面地总结了粉煤灰浆液、粉煤灰凝胶、粉煤灰泡沫等防灭火技术的原理、分类、最新发展及应用效果;从粉煤灰预处理前端、浆液管路运输中端、防灭火利用末端等方面为出发点,凝练了粉煤灰固废物中有害物质和有价组分的分离、高浓度粉煤灰浆液长距离输送时的沉淀堵管、粉煤灰基防灭火材料在采空区的渗流堆积规律等3个亟待解决的关键问题。为提高粉煤灰固废物对矿井煤自燃的防治效果,满足“双碳”目标下国家对绿色矿山及智能化矿井建设的要求,提出粉煤灰固废在防灭火技术领域“长效防火—协同固碳—智能调控”的发展方向,未来重点围绕低成本长效防灭火的粉煤灰固废基材料、矿化封存CO_(2)与防灭火一体化的粉煤灰防灭火技术、智能化粉煤灰防灭火材料制备及应用系统等方面开展研究,有助于推进粉煤灰工业固废在矿井防灭火领域的高价值、规模化再利用,提高矿井煤自燃的防控能力,保障矿井的安全高效开采。

辉钼矿浮选中无定形二氧化硅的流变学效应

无定形二氧化硅常作为脉石矿物存在于辉钼矿中,但其对辉钼矿浮选的影响尚不明确。采用X射线衍射与工艺矿物学相结合的方法定量分析了钼矿中无定形二氧化硅的含量。分析可知,金堆城钼矿南、北露天矿和黄龙铺西沟钼矿中均存在无定形二氧化硅,含量分别为4.74%、17.34%、9.31%。通过矿浆流变学试验、泡沫层高度测量试验和泡沫均匀性试验以及采用聚焦光束反射测量技术、实时在线颗粒录影显微镜,揭示了辉钼矿浮选中无定形二氧化硅的流变学效应及其对辉钼矿浮选指标的影响。结果表明,无定形二氧化硅含量由0%增至6%,絮体特征粒径小幅增加,适度提高矿浆黏度,泡沫层高度增加,脉石矿物回收率降低,气泡尺寸适中,浮选精矿品位和回收率提高;无定形二氧化硅含量超过6%后,絮体特征粒径大幅增加,矿浆黏度显著提高,泡沫不易生成,且脉石矿物回收率增加,造成浮选指标恶化。

有机泡沫浸渍法制备铸钢用泡沫陶瓷过滤器的研究进展

洁净钢的生产制备是当前冶金铸造行业的研究热点之一。为实现钢水深度净化,常选用泡沫陶瓷对钢液进行过滤,达到截留非金属夹杂物、大幅提高特种钢合格率的目的。基于泡沫陶瓷制备中应用最广泛的有机泡沫浸渍法,系统阐述了国内外铸钢用泡沫陶瓷过滤器在聚氨酯泡沫预处理、高性能陶瓷浆料制备、二次离心挂浆、真空渗透和高温烧结等工艺的研究现状,归纳了改善泡沫陶瓷材料力学性能和过滤效率的主要方法,并展望了未来铸钢用泡沫陶瓷过滤器的研究方向。

泡沫减重水泥浆体系及其微观孔隙分布

泡沫减重水泥浆体系对保障低压易漏地层井下生产安全至关重要。通过亲水链十四烷二酸甲酯、疏水链N,N-二甲基-1,3-二氨基丙烷及刚性链接单体二溴代联苯制备了耐高温高效发泡剂FPJ-S,并通过增黏型稳泡剂和协同型稳泡剂的优选复配得到了耐高温稳泡剂WPJ-S,基于FPJ-S和WPJ-S建立了泡沫减重水泥浆体系,并对其发泡能力及泡沫减重水泥石中的孔隙分布进行了分析。研究结果表明,相较于传统发泡剂,FPJ-S的发泡倍数提高了40%,1 h沉降距降低了58.8%;WPJ-S的稳泡能力和耐温能力均得以提升;建立的泡沫减重水泥浆体系在0.90~1.60 g/cm^(3)下密度可调,浆体沉降稳定性较好,并且不同密度泡沫减重水泥石的24 h抗压强度均大于3 MPa;基于压汞法及工业CT(XCT)技术表征可知,该泡沫减重水泥石的孔隙分布均匀,形态较为规则完整,且未发现大量联通孔。

白云母、电气石、磷灰石对白钨矿浮选过程中矿浆流变性的影响

通过矿浆流变性测试、人工混合矿浮选试验和泡沫稳定性测量研究了白云母、电气石、磷灰石等3种常见伴生脉石矿物分别对白钨矿和石英人工混合矿矿浆流变性和白钨矿浮选指标的影响。流变测试表明:白云母在矿浆中会形成端面-层面和端面-端面结合的三维网状结构,具有较大的表观黏度,而电气石、磷灰石在矿浆中仅为简单的堆砌型结构,其黏度略有增加。浮选试验和泡沫稳定性测量表明:在白钨矿-白云母-石英的人工混合矿浮选体系中,随着白云母质量浓度的增大,其较高的黏度会使浮选泡沫的半衰期和最大高度增加,使得“二次富集”作用明显提高,浮选指标在一定范围内变好,但较高的矿浆黏度同时会抑制气泡和颗粒之间的碰撞以及气泡-颗粒聚集体的流动性,导致浮选指标变差;在白钨矿-电气石-石英的人工混合矿浮选体系中,随着电气石在水中溶解出的Fe^(3+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)等金属阳离子增加,抑制了白钨矿的浮选,使得精矿品位和回收率下降;在白钨矿-磷灰石-石英的人工混合矿浮选体系中,磷灰石溶解出的PO_(4)^(3-)在白钨矿表面的吸附会导致矿物的表面转化,使得白钨矿和磷灰石表面性质相近,会恶化白钨矿浮选。此外,由于黏度增长缓慢,电气石和磷灰石的加入对泡沫稳定性几乎没有影响。研究可为实际矿石浮选过程中矿浆流变性的调控,以及白钨矿与脉石矿物的高效分离提供理论依据。

轻钢骨架发泡水泥粉煤灰墙板抗震性能试验研究

为了研究轻钢骨架发泡水泥粉煤灰墙板的抗震性能,对立柱数量不同的两块足尺墙板进行水平低周反复加载试验,研究各自受力机理以及立柱数量对墙板抗震性能的影响。试验结果表明:轻钢骨架发泡水泥粉煤灰墙板破坏后墙板仍能保证较好的整体性,满足安全性要求;2根立柱的轻钢骨架发泡水泥粉煤灰墙板产生脆性破坏,轻钢和发泡水泥板协同工作较差,其抗震性能较差;3根立柱墙板由于在墙板中部多设置一根立柱阻断了发泡水泥粉煤灰的裂缝开展,改变了墙体的受力机理,使墙板的抗震性能提高,与2根立柱的墙板相比其延性提高了144%,抗剪强度提高了4.9%,耗能能力提高了365%。

CO_(2)泡沫改性水泥基浆液性能及影响因素研究

为探究CO_(2)泡沫对水泥基浆液性能的改进作用,利用CO_(2)泡沫水泥浆替换相同水灰比的原始水泥浆,对影响浆液性能的因素进行正交试验,对浆液的水胶比、粉灰比、胶砂比和膨水比进行极差分析,综合确定影响改性浆液性能的主要因素,并确定浆液最佳配比。此外,将改性浆液与南京地铁7号线盾构施工中所使用的同步注浆浆液各项性能参数进行对比分析,并进行SEM和XRD微观机制分析。试验结果表明:1)当浆泡比为1∶4.5,水灰比为1∶2.4,发泡气压为0.02 MPa,转速为70 r/s时,浆液抗压强度较高,且密度、析水率、相对密度等性能满足实际现场要求。2)相比非加气浆液,CO_(2)的碳化作用使得泡沫水泥浆在较短养护时间内达到了较高的强度。极差分析结果表明:1)浆液最佳配比为水胶比0.8,粉灰比2.0,胶砂比0.5,膨水比0.16。2)浆液凝结时间随水胶比和膨水比的增大而增加;膨水比对浆液稠度、初始流动度和析水率的影响显著。与南京地铁7号线盾构施工中所使用的同步注浆浆液相比,改性浆液具有较低的流动性和较小的密度,稠度、初始流动度性能得以改善,凝结时间缩短,强度有较大的提高。

川渝地区浅表层破碎带漏垮塌治理技术及应用

川渝地区浅表层破碎带溶洞发育,漏垮塌并存导致无法正常钻进,严重影响机械钻速,成为区域拦路虎。针对传统水泥塞密度高、滞留性差与溶洞漏失量大、难以填充的难题,利用泡沫密度低与压缩膨胀特性,开发超低密度泡沫水泥浆快干封堵体系,密度范围为0.7~1.0 g/cm~3,候凝时间短,24 h封堵强度高于2 MPa。建立氮气泡沫挤注封堵溶洞工艺方法,不仅提高了溶洞填充效果,而且起到了固结井壁的作用。现场应用5口井,封堵成功率为100%,一次性解决了漏、垮、塌并存的重大技术难题,一开钻完井周期缩短了72%,保证了后续优快钻进,为浅表层破碎带漏垮塌治理及同平台随钻堵漏提供了技术借鉴。

浆料发泡法制备生物活性多孔钛及其性能

应用传统的浆料发泡法,通过孔隙优化,成功制备出力学性能与骨匹配的多孔钛。扫描电镜分析发现其孔隙相互连通成三维网状结构;经碱热处理的多孔钛在模拟体液中浸泡14d后,表面被一层类骨磷灰石覆盖,具有良好的生物活性。此多孔钛有望成为理想的负重骨缺损修复材料。

碳化硅泡沫陶瓷浆料成分与烧结性能

将用于制备碳化硅泡沫陶瓷的浆料烘干、制粉、干压、烧结,从而探讨浆料的成分与 烧结性能的关系.样品的抗弯强度与烧结助剂的含量之间存在最佳搭配关系,烧结对强度的贡 献主要来自于新相莫来石的生成和玻璃相对碳化硅颗粒的包覆、连接作用.同种成分的样品开 气孔率随着烧结温度的升高表现出单调下降的趋势,而抗弯强度与开气孔率的变化并没有表现 出完全相反趋势;不同成分样品的耐火度均保持在1730℃没有变化.采用最佳配方的浆料和 最佳烧结温度制备的碳化硅泡沫陶瓷抗弯强度可达到0.72MPa.

石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统浆液起泡原因分析

石灰石-石膏湿法脱硫吸收塔浆液因起泡而溢流的现象时有发生,影响脱硫系统安全运行。为探究吸收塔浆液起泡原因,从浆液起泡机理入手,对若干电厂脱硫系统浆液和泡沫样品进行了成分及电镜分析。研究结果表明:脱硫系统工艺水水质、烟气粉尘含量及石灰石品质均对脱硫吸收塔浆液起泡有促进作用,但各电厂侧重不同。首先,应避免将吸收塔中的溢流物质返回吸收塔本体,再根据各电厂不同情况采取相应措施,即可避免出现吸收塔泡沫溢流问题,或使该问题得以缓解。

用于封固气层的泡沫水泥浆固井技术

鄂尔多斯盆地各气层压力相差较大,气层及气层上下含水,并有膏岩夹层,影响了水泥浆的顶替效率及水泥石的凝固和胶结。试验了多种水泥浆体系,还是出现了下部气层段声幅偏高的质量问题,据统计有40％的井气层或气层上下声幅值偏高。因此,决定采用化学发气泡沫水泥浆封固气层。该泡沫水泥浆体系由发气剂FCA、发气剂FCB、稳泡剂FCF以及缓凝剂FCR、水和油井水泥组成。现场应用表明,化学发气泡沫水泥浆具有浆体均匀稳定、流动性好、抗压强度发展迅速、稠化过渡时间短等特点,对侵入体系的气体具有乳化分散作用,使之形不成通道,有利于防窜。37口井用化学发气泡沫水泥浆封固气层,固井1次合格率达到100％;该防窜体系现场可操作性强,满足了鄂尔多斯气田探井、开发井的施工要求。

石油油浆常压研制泡沫炭(英文)

以重油催化裂化(FCC)油浆富芳油为原料,经过热解制备中间相沥青,在常压下制备出孔径为150μm^400μm的沥青基泡沫,然后在马弗炉中炭化制得泡沫炭。定性考察了沥青分子量分布对沥青泡沫形成的影响,以及其沥青泡沫在空气中,在800℃~1400℃炭化温度范围炭化得到泡沫炭产品的光学微观形态、微晶及密度等的变化情况。发现:热解过程中,沥青分子量分布越宽,最终制得的中间相沥青发泡越不利;沥青泡沫在空气中炭化过程中,随炭化温度升高泡沫形态逐渐变形变大,原来的闭孔结构逐渐被打开,同时产生一些新的小孔。在炭化温度800℃以前,先经历一个微晶、闭孔被破坏的过程,其微晶尺寸由2.3nm减小到1.5nm,微晶晶格层间距由0.3459nm增加到0.3477nm;800℃后,经历一个微晶生长过程,微晶尺寸由1.5nm增加到4.2nm,微晶晶格层间距由0.3477nm减小到0.3454nm;在整个炭化过程中,泡沫产品的密度一直呈减小趋势,从原有的0.52g/cm3减小到0.16g/cm3。

含硫高黏性三相流态充填浆体管道输送性能

为解决新桥矿含硫全尾砂浆体黏度大、易结块以及管道输送性能差的问题,将发泡技术引入全尾砂胶结充填配浆实验中,研究灰砂比、质量分数和气泡率的变化对浆体流变性能的影响。基于Fluent的充填管道输送流速和压力变化模拟,对三相流态充填体的输送性能进行分析。结果表明:灰砂比为1:6、质量分数为72%、气泡率为20%时,三相流态充填浆体较同配比不含气泡的两相流态浆体泌水率降低29%,黏度降低17%,管道沿程阻力降低25%。气相成分的加入在降低含硫高黏性充填浆体的剪切应力和塑性黏度以及改善其管道输送性能和提升管道输送效率方面具有显著的优越性。