Stoneware Ceramic Synthesis with Iron Sand as a Filler Material

In an effort to explore the use of natural resources, stoneware ceramics have been made using iron sand as a filler to replace quartz Kalimantan. The results showed that iron sand can be well used in making stoneware ceramics. This is shown by the measurement of water absorption which is less than 5% and has compressive strength slightly smaller compared to stoneware ceramics made with quartz as a filler.

海南福山油田流一段石英砂替代陶粒适应性评价及意义

页岩气、致密油气等非常规油气资源开发,关键在于提质增效降低成本。文章阐明了海南近海福山油田流一段薄互层致密砂岩采用本地石英砂替代陶粒作为主流支撑剂的低成本和优化裂缝导流能力的适应性特征;提供了海南本地20/40目石英砂和20/40目陶粒室内试验评价结果,在不同应力不同铺置浓度条件下, 20/40目石英砂和20/40目陶粒具有不同的导流能力;进一步揭示了地质参数相近两口开发井,在数值模拟优化试验基础上实施现场试验的结果:裂缝导流能力达到21D·cm,可满足流一段致密砂岩储层的导流需求;在35Mpa应力条件下, 10kg·m-2铺置浓度的20/40目石英砂可获得21D·cm以上的导流能力。现场试验表明,石英砂试验井压裂后前期基本可与陶粒试验井效果相同,随着开采时间延长,使用陶粒井的累计产油量和稳产有效期均超过使用本地石英砂开发井。因此,陶粒支撑剂经济效益更高,陶粒支撑剂值得继续长期和规模化使用。

石英砂替代陶粒对页岩气井产量的影响分析

通过对比石英砂和陶粒在不同铺置浓度和不同粒径条件下的短期导流能力和长期导流能力,揭示了陶粒比石英砂在短期导流能力和长期导流能力方面有着明显的优势,且随着闭合应力的增加陶粒在导流能力方面的优势在扩大,导流能力方面的优势对页岩气井的累产影响明显。虽然使用陶粒增加了成本,但是单井增加的可采储量以及所获得综合经济效益可能完全超出所增加的成本。使用陶粒支撑剂支出的成本大概在生产100 d左右就能收回,5年的累计产量比使用石英砂增加约为17.04%,以页岩气主要示范区(涪陵)单井产量为(1.1~1.4)×10^(8)m^(3)进行估算,使用陶粒后单井产量最终能够增加(1870~2388)×104m3。

石棉尾矿制备原顽火辉石基微晶陶瓷的物相组成演变及性能研究

以石棉尾矿、石英砂尾矿为主要原料,采用一次烧结法制备原顽火辉石基微晶陶瓷。采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜等测试手段,探究不同m(SiO_(2))/m(MgO)质量比、烧结温度对微晶陶瓷晶相组成、微观结构及理化性能的影响。结果表明:随着m(SiO_(2))/m(MgO)质量比、烧结温度的增加,微晶陶瓷中SiO_(2)与镁橄榄石反应生成的顽火辉石含量增加;经1 240~1 280℃烧结后,顽火辉石转变为其高温稳定形态的原顽火辉石,未参与反应的石英相会逐渐转变为方石英相;在m(SiO_(2))/m(MgO)质量比为1.43~3.56、烧结温度为1 280℃时,吸水率、体积密度、线收缩率和抗折强度分别为0.67%~0.15%、2.74~2.16 g·cm^(-3)、10.29%~1.37%、107.51~40.35 MPa,酸碱失量分别小于1.36%和0.13%,各性能指标优于《陶瓷砖》(GB/T 4100—2015)中Ib类低吸水率炻质砖的标准。

冻融循环后陶粒混凝土的基本性能及损伤模型研究

通过改变冻融循环次数,研究了陶砂取代率对陶粒混凝土力学性能及抗冻性能的影响规律,测得并分析了相应阶段的抗压损失率、抗折强度损失率、质量损失率和动弹性模量损失率。以相应的损失率作为损伤变量,对表现最优的陶粒混凝土组建立相应的冻融损伤模型,并建立寿命预测模型对各个地区的陶粒混凝土抗冻性进行寿命预测。研究结果表明:随着冻融循环次数增加,表现最好的是陶砂取代率为30%时的陶粒混凝土组,该组陶粒混凝土经过120次冻融循环后,抗压强度损失率和抗折强度损失率分别为21.7%和24.5%,强度分别为37.8MPa和5.1MPa,已经超过大部分普通混凝土。陶粒混凝土的损失率(抗压和抗折强度损失率)变化和动弹性模量损失率变化比较一致,而陶粒混凝土的质量呈现先增后减,故根据动弹性模量损失率建立的冻融损伤模型可以更直观反应陶粒混凝土性能变化,寿命预测模型的建立可以为以后的相关研究提供依据。

高性能绿色预拌混凝土配合比设计与经济效益分析

由于建筑业的快速发展,混凝土细骨料中的石英砂资源日益缺乏,已逐渐成为全球重要战略资源。为研究开发新型高性能绿色预拌混凝土,利用陶瓷颗粒材料替代高性能混凝土中的石英砂材料,制备了掺陶瓷颗粒和钢纤维的高性能绿色混凝土(CSFRC),并对其开展了抗压强度试验、抗折强度试验、微观电镜扫描以及经济性分析。研究发现:(1)利用陶瓷颗粒材料完全替代石英砂制备的CSFRC力学性能优良,且综合成本均低于石英砂高性能混凝土,100%陶瓷颗粒混凝土的抗压强度、抗折强度相对石英砂高性能混凝土分别高出17.74%和36.12%。(2)石英砂高性能混凝土和100%陶瓷颗粒材料替代石英砂组CSFRC试件的内部结构完整性强,而陶瓷颗粒材料50%替代石英砂组试件的内部存在大量的孔洞,结构完整性较差。(3)在不同陶瓷颗粒材料掺量条件下,制备CSFRC的成本分别为3240.04元/m^(3)、3135.16元/m^(3)、3029.96元/m^(3)、2924.76元/m^(3)、2819.58元/m^(3),利用陶瓷颗粒材料完全替代石英砂制备的CSFRC的综合成本较石英砂高性能混凝土降低了12.98%。研究成果为我国建筑废弃材料的资源回收和高性能混凝土的开发应用提供了一定的借鉴作用。

陶瓷膜澄清食醋前的预处理工艺

当陶瓷超滤膜澄清食醋时,先采用经济简便的石英砂过滤方法预处理食醋。滤后的食醋不仅感观、理化和卫生指标均符合国家标准,放置18个月以上无返浑现象,且相比只经陶瓷膜过滤时的膜通量衰减变缓,平均膜通量增加,膜管使用寿命增加0.5年左右,陶瓷膜澄清食醋的成本减少了约3.71元/t。实验证明了陶瓷膜过滤食醋时前置石英砂预处理工序具有重要的经济价值,同时确定出石英砂过滤和反冲洗的最佳工艺条件。

烧成工艺制度对石英砂基多孔陶瓷材料孔结构及性能的影响

以节约粘土资源及开发新型节能建筑材料为目的,利用长江沿岸低品位石英砂开发研制多孔陶瓷。研究了烧成工艺对石英砂基多孔陶瓷孔结构及性能的影响,为新型隔热保温材料的开发提供了工艺参考依据。研究结果表明,利用长江沿岸低品位石英砂成功地研制出多孔陶瓷,其密度随烧结温度的升高或保温时间的延长而增大,气孔率则随烧结温度的升高或保温时间的延长而降低。从能耗、成本与性能3方面考虑,石英砂基多孔陶瓷较合理的制备工艺参数为烧结温度1100℃、保温时间60min。

干燥制度对石英砂制高硅陶瓷坯体性能影响的研究

研究了干燥制度对石英砂制高硅陶瓷坯体性能影响,采用DSC/TG研究了试样干燥过程中能量和质量的变化。分析了坯体的干燥过程,以及温度、升温速率和保温时间等因素对陶瓷坯体性能的影响。研究表明,高硅陶瓷坯体以10℃/min升温速率,达到120℃后保温2 h,其物理性能最佳。

烧结陶瓷铸造砂混制粘土砂的性能及特点

对烧结陶瓷铸造砂和石英砂混制粘土砂时的表现行为进行了试验研究,发现由烧结陶瓷铸造砂和石英砂混制粘土砂的湿压强度随膨润土加入量的增加而提高。在膨润土加入量一定的情况下,型砂的湿压强度和透气性随型砂中水分含量的增加而提高,待达到最大值后,水分继续增加,型砂的湿压强度和透气性降低。在相同膨润土加入量的情况下,由70/140烧结陶瓷铸造砂混制无煤粉和含煤粉粘土砂及由50/100烧结陶瓷铸造砂混制无煤粉粘土砂的湿压强度低于相同条件下由石英砂混制相应粘土砂的湿压强度,由50/100烧结陶瓷铸造砂混制含煤粉粘土砂的湿压强度等于或略低于由石英砂在相同条件下混制含煤粉粘土砂的湿压强度。在相同工艺条件下,由烧结陶瓷铸造砂混制粘土砂的透气性高于由石英砂混制粘土砂的透气性。

几种CADCAM齿科全瓷修复陶瓷的磨粒磨损特性

目的探讨几种CADCAM齿科全瓷修复陶瓷的磨粒磨损特性。方法通过应用磨擦磨损试验机对目前临床上常用的几种CADCAM齿科全瓷修复陶瓷材料进行磨粒磨损试验,分析比较几种材料的磨损量,并对几种不同材料的磨损特性进行研究。结果磨损试验前后各样品材料的质量比较可以发现,耐磨损性能以镁铝尖晶石最强,二硅酸锂耐磨损性能最差。磨损消耗量由少至多依次是镁铝尖晶石、氧化铝、长石质瓷、钾长石、二硅酸锂,各样品材料在试验中的损耗率依次为2.222%、5.556%、6.667%、7.944%、9.778%。结论在临床行CADCAM齿科全瓷修复中应以耐磨损性能较好的镁铝尖晶石为主,对于指导临床口腔全瓷修复选材具有一定的指导意义。

石英砂用于页岩气储层压裂的经济适应性

四川盆地长宁—威远地区页岩气储层最小主应力介于44~68 MPa,一直使用可在高闭合压力下保持高导流能力的40~70目陶粒作为主要的支撑剂,但用量大、成本高。为了进一步降低支撑剂的成本,在采用气藏数值模拟方法论证储层所需的支撑裂缝导流能力的基础上,利用页岩气井生产分析结果和人工裂缝模拟结果研究储层作用在支撑剂上的有效应力、有效应力的加载速度和支撑剂的铺置浓度,提出了适合该区页岩气井压裂支撑剂导流的实验方法,评价了石英砂的导流能力及其对页岩气产能的影响,并利用该方法进行了支撑剂的筛选和现场试验。结果表明:(1)页岩基质渗透率小于6.0×10-4 m D时,主裂缝导流能力介于0.8~1.0 D·cm、分支裂缝导流能力介于0.05~0.10 D·cm即可满足生产需求;(2)当主裂缝垂直于最小主应力方向、分支裂缝垂直于主裂缝时,该地区页岩储层作用在主裂缝内支撑剂上的有效应力最大值为54 MPa,作用在分支裂缝内支撑剂上的最大有效应力约为69 MPa;(3)对标准支撑剂导流能力评价实验方法进行了修改——应力加载速度为1.0 MPa/min,支撑剂铺置浓度为2.5 kg/m2,最高加载压力设定为70MPa;(4)优选70/140目石英砂能够满足该区页岩气井压裂需求。在该区2个平台4口井的应用效果表明,将石英砂比例从30%提高到70%~80%,单段产气量无明显变化,单井可以节约支撑剂成本60万元~100万元,如果石英砂本地化,则成本可进一步降低。结论认为,该项成果为在基质渗透率极低的致密油气储层中采用石英砂替代陶粒以降低成本提供了技术支撑。

长宁地区石英砂替代陶粒先导性试验及效果评价

为应对国际低油价冲击,北美页岩气开发区块大幅提高了石英砂使用比例,而国内页岩气井压裂主体采用70/140目石英砂+40/70陶粒组合支撑剂,陶粒约占70%。开展了石英砂室内导流能力测定,结合长宁地区页岩储层渗透率参数,采用数值模拟论证了石英砂替代陶粒在长宁地区可行。基于单井累计产量最大化的目标函数,明确了压裂试验参数:单段1800 m^3压裂液,160 t支撑剂,70/140目石英砂:40/70目石英砂=3∶7。先导性试验方案顺利实施后,降本增效显著,与地质参数相当的邻井相比,试验井折算1500 m改造段长测试产量提高67%,单井折算1500 m改造段长支撑剂成本降低145万元。进一步论证了试验方案的可行性,为后期石英砂替代陶粒推广应用积累了宝贵的现场经验。

硅锰渣基CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系矿渣微晶玻璃晶化性能研究

以硅锰水淬渣为原料,添加石英砂对其成分进行调整,熔制出3种成分不同的硅锰渣基CaO-MgOAl2O3-SiO2系矿渣微晶玻璃,采用XRD、DSC、SEM对基础玻璃经不同温度热处理后的晶化特性进行研究。结果表明,随着原料中石英砂含量的增加,基础玻璃熔制温度与晶化温度均有所提升;当SiO2加入量为10%时,熔制的基础玻璃晶化完善,其在900℃时经3h晶化处理后可析出大量叶片状的透辉石相和钙长石相。

油气压裂支撑剂应用进展及发展趋势

油气压裂开采是油气田增产、稳产的重要技术;支撑剂是压裂液的主要组分,分为石英砂和人造陶粒类,按加工后的类型又分为普通型和包膜型;石英砂支撑剂要求石英矿物含量高于80%;陶粒支撑剂由含SiO2、Al2O3、K2O等组分的铝矾土、高岭土、钾长石、石英砂、白云石或工业废料等经球磨、复配、成球、煅烧而成,工业固体废弃物主要指赤泥、粉煤灰、陶瓷废料等,而利用工业固体废物制备陶粒支撑剂对合理利用资源、保护环境、提高油气产量具有重要意义。

石英砂替代技术研究及质量监管

水平井大型体积压裂工艺促进新疆油田非常规油藏的快速开发,但成本问题一直是制约其发展的主要因素。为进一步降低建井成本,实验论证了石英砂替代技术,确立了本地砂源的替代方案,同时引入“设计管理”的理念,明确非常规储层改造的核心、目标、限制因素及管控措施。通过实行准入制度、专项监督制度、质量检验制度、供应商评价制度,建立竞争机制;在施工现场推行视频监控、24 h监督机制、石英砂实时快速检验等措施,建立完善的质量监督体系,最终实现新疆油田非常规开发的经济与产量双突破。

Li2O·Al2O3·SiO2复相陶瓷的研制

以石英砂、氧化铝为主要原料,聚乙烯醇(PVA)为粘结剂,掺杂Li2CO3制备了锂辉石陶瓷。通过TG-DSC、XRD、SEM研究了样品的烧结制度、物相组成和显微结构,并测定了样品的体积密度和力学性能。结果表明:Li2CO3含量为10%时,在1 150℃烧结温度下,锂辉石固溶体的晶相含量高,主晶相为Li2O.Al2O.34SiO2,体积密度为2.18 g/cm3,抗压强度为586 MPa,其结构均匀致密且力学性能最优。

我国支撑剂的发展应用及现状

支撑剂是石油、天然气低渗透油气井开采增产工程压裂增产施工的关键材料。文章主要探讨分析了我国最常应用的天然石英砂、人造陶粒和树脂包层砂三种支撑剂的应用及现状。

吉木萨尔页岩油“下甜点”低成本技术

吉木萨尔二叠系芦草沟组陆相页岩油藏储量丰富,纵向上存在上、下2个“甜点”富集段,随着开发进程的推进,“下甜点”逐渐成为开发主力层位。“下甜点”具有埋深大、非均质性强等特征,开发难度较大。伴随市场环境压力的影响,急需对工艺技术优化实现页岩油低成本开发。基于吉木萨尔页岩油“下甜点”地质特征,应用数值模拟、室内实验、裂缝监测等方法,对簇间距、滑溜水携砂性能、支撑剂导流能力等方面进行了研究,并开展了密切割、暂堵压裂,石英砂替代,全滑溜水加砂等一系列低成本工艺现场试验。现场应用效果显示:综合采用低成本压裂改造技术,在产量相当的基础上综合压裂成本可降低30%以上,为吉木萨尔页岩油“下甜点”后续高效开发提供借鉴。

人工彩色石英砂真石漆及其性能探讨

探讨了天然彩砂的现状,彩砂与真石漆质量控制的关系。分析了人工彩色石英砂的工艺种类,探讨了用人工彩色石英砂替代天然彩砂给真石漆带来的优势与不足,以及人工彩色石英砂真石漆的发展方向。