基于毫米压痕测试获取致密砂岩弹性模量的研究

深部岩石工程安全高效开发的前提是精确获取深部的岩石力学参数。针对钻井取芯困难、成本高,室内力学试验数据少,离散性大的问题,提出了一种基于毫米压痕测试精确获取致密砂岩弹性模量的方法。采用5种常用的硬度计压头,控制最大载荷和加/卸载速率作为试验变量,对塔里木油田致密砂岩进行了大量毫米压痕测试。结果表明,采用布氏球形压头,基于Oliver-Pharr理论可以精确获取致密砂岩的弹性模量。进而,分析了布氏球形压头直径、加/卸载速率和最大载荷等试验条件对测试结果的影响规律,明确了最优试验条件;并通过有限元计算分析了受力区域应力分布规律,讨论了不同试验条件下代表性体积单元与Oliver-Pharr理论的适用性。与传统的微/纳米压痕测试相比,该方法具有测试速度快、制样方便和成本低等优点,可应用于钻井现场返排的岩屑以及难以制作标准试样的岩芯样品,为深部资源的高效开发和深部岩石工程的安全建设提供有力支撑。

国内外滑溜水减阻剂研究进展

滑溜水压裂技术是非常规油气增产应用最为广泛的技术之一。加入减阻剂改善流体的流变性,能有效降低压裂液在流动时产生的湍流摩擦阻力,达到降压增注的施工要求。深入调研了国内外滑溜水减阻剂的研究进展,综述了传统聚合物与新型纳米减阻剂的研究进展与应用现状,分析了减阻效果影响因素,对后续的研究具有一定参考价值。

溴化1-辛基-3-甲基咪唑聚集状态对蛋白质结晶的影响研究

研究了离子液体溴化1-辛基-3-甲基咪唑([C8mim]Br)添加剂的聚集状态对蛋白质结晶过程的影响。实验发现[C8mim]Br可以改善溶菌酶晶体形貌,影响晶体数量和晶体尺寸。通过测定不同浓度[C8mim]Br下溶菌酶的溶解度、结晶动力学、聚集状态和ζ-电势,揭示了离子液体[C8mim]Br对溶菌酶结晶的影响机理。结果表明,[C8mim]Br与溶菌酶的作用方式随[C8mim]Br的聚集状态而改变。当[C8mim]Br浓度较低(<0.1 mol/L)时,[C8mim]+与溶菌酶分子之间存在疏水作用,可以促进蛋白质分子聚集,促进结晶过程。当[C8mim]Br浓度较高(>0.1 mol/L)时,[C8mim]+自发聚集成胶束,并与蛋白质分子相互作用形成溶菌酶-胶束复合物;动态光散射(DLS)结果显示结晶过程以溶菌酶-胶束复合物为基本单元聚集,因此结晶过程减缓,晶体质量提高。

压裂液在孔喉结构中的微观流动特性研究

选择了两种具有代表性的压裂液体系:常规聚合物压裂液体系(HPAM溶液)以及清洁压裂液体系(CTAB+NaSal溶液),利用微观粒子成像测速仪(μ-PIV)研究二者在微通道孔喉结构中的微观流动特性,得到了不同流速下,两种压裂液体系分别在孔喉结构上游和下游的流场分布图。实验结果表明,两种压裂液体系由于其分子结构(粘弹性)的影响,孔喉结构上游流场分布截然不同,而孔喉结构下游流场分布相似。

基于模糊数学的城市地面塌陷危险性评估系统设计与实现

为了在建设项目施工前准确评估工程区塌陷易发性等级,经过对武汉市岩溶地貌的影响因素和形成机理调查研究后,运用层次分析法求出各个影响因子的权重,利用Mapgis组件式二次开发技术灵活性、跨平台的优点,结合模糊综合评价模型设计了城市地面塌陷危险性评估系统。系统包含文件管理、空间分析、数据查询、分析预测等功能,该模型能全面考虑引起城市地面塌陷的各个致灾因子,提高了评价的准确性。经验证,基于模糊数学的城市地面塌陷危险性评估系统有较高的可靠度,可为其他工程项目风险性评价提供借鉴。

耐高温交联酸压裂液的研制及其性能评价

针对黏弹性表面活性剂(VES)转向酸使用成本高,耐温性差以及现有胶凝酸破胶不完全的问题,本研究首先通过水溶液聚合法合成稠化剂和有机锆交联剂,然后在质量分数为20%的盐酸水溶液(下同)中将稠化剂通过有机锆交联剂进行交联,得到耐高温交联酸基液,再根据压裂液性能要求添加高温缓蚀剂、助排剂、铁离子稳定剂和黏土稳定剂,研发了一种耐180℃高温的交联酸压裂液。采用高温高压流变仪、压裂液摩阻测试仪和表界面张力测定仪等对交联酸压裂液进行性能评价。结果表明,所制备的交联酸压裂液在180℃、170 s^(-1)条件下剪切120 min后,黏度仍可维持为73 mPa·s,加入0.15%过硫酸铵破胶后,黏度降为3.2 mPa·s,高温流变性和破胶性能良好。

一种物理凝胶压裂液的耐温耐剪切评价与机理分析

研究了一种物理凝胶压裂液的耐温耐剪切机理,主要分为以下3个方面:使用透射电镜分析了溶液微观结构,解释了线性型高聚物(HPAM)和聚合物稠化剂(SMPT)在高剪切速率下的降解现象;通过测试耐温耐剪切实验前后样品的黏弹模量,对比分析了HPAM和SMPT耐温耐剪切降解的影响因素;通过测试物理凝胶0.6%HPAM+0.5%PHCA与0.6%SMPT+0.5%PHCA耐温耐剪切实验前后样品的黏弹模量与微观形貌,分析了物理凝胶耐温耐剪切降解的影响因素。实验结果显示,经过120℃,170 s^(-1)的耐温耐剪切实验,物理凝胶0.6%HPAM+0.5%PHCA转变为黏性流体;相反,经过150℃的耐温耐剪切实验,物理凝胶0.6%SMPT+0.5%PHCA的弹性因子保持率为78.9%,说明该物理凝胶压裂液经受高温剪切可保持强弹性流体特征。阿伦尼乌斯方程η=A e(-Ea/RT)活化能计算结果表明,PHCA可以降低SMPT溶液的活化能获得高稳定性流体,表明PHCA增强了SMPT溶液的结构稳定性。