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微生物砂浆与岩石界面的剪切强度及胶结特性
1
作者 邵光辉 孔祥泰 +3 位作者 陈海涛 黄容聘 狄志强 刘鹏 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第6期1142-1151,共10页
客土喷播复绿高陡裸岩坡面时喷播土体易于剥落,在裸岩表面喷覆微生物砂浆具有提高喷播土体与岩面附着力和稳定性的应用潜力。为此,开展微生物砂浆胶结石灰岩界面剪切试验,研究微生物砂浆与岩石界面的剪切强度变化规律和胶结作用机理。... 客土喷播复绿高陡裸岩坡面时喷播土体易于剥落,在裸岩表面喷覆微生物砂浆具有提高喷播土体与岩面附着力和稳定性的应用潜力。为此,开展微生物砂浆胶结石灰岩界面剪切试验,研究微生物砂浆与岩石界面的剪切强度变化规律和胶结作用机理。结果表明,胶结后的微生物砂浆-岩石界面的黏聚力和摩擦角分别可达到45.6 kPa和26.40°,微生物矿化胶结对界面的摩擦角影响不大。微生物砂浆的崩解率与碳酸钙生成量呈负指数幂相关,当碳酸钙生成量高于2.5%时,微生物砂浆具有较好的水稳定性。岩面上覆微生物砂浆中具有丰富的孔隙结构,界面剪切破坏主要是砂颗粒与碳酸钙结晶体的接触面剥离,以及碳酸钙结晶集合体内部断裂。研究结果可为微生物岩土技术应用于岩质边坡的生态防护工程提供参考。 展开更多
关键词 微生物岩土 岩质坡面 剪切强度 界面 胶结特性
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固井第二界面胶结质量评价方法研究
2
作者 欧阳勇 田得粮 +3 位作者 惠城 思代春 杨乐 杨浩 《钻采工艺》 北大核心 2025年第4期190-196,共7页
固井第二界面(水泥环与井壁之间胶结面)的胶结质量严重影响着油气井的封隔效果及后续生产的稳定,目前对固井第二界面的室内评价未见统一的标准和方法。基于滤饼对固井胶结质量的影响,采用力学、声学及微观结构分析等方法,对界面处理前... 固井第二界面(水泥环与井壁之间胶结面)的胶结质量严重影响着油气井的封隔效果及后续生产的稳定,目前对固井第二界面的室内评价未见统一的标准和方法。基于滤饼对固井胶结质量的影响,采用力学、声学及微观结构分析等方法,对界面处理前后、不同养护时间的岩石—水泥组合体试样开展胶结质量评价,建立固井第二界面胶结质量的室内评价方法。试验结果表明:固井第二界面胶结质量的好坏与胶结面的清洁程度、养护时间有较大的关系。胶结面处滤饼越少,养护时间越长,剪切胶结强度越高,纵波波速和首波幅值越大,地层—水泥石之间的接触缝隙就越小,固井第二界面胶结质量越优。 展开更多
关键词 滤饼 固井 第二界面 胶结质量 评价方法
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热流固耦合作用下干热岩地热井套管-水泥环胶结面应力场分析
3
作者 赵新波 秦翊玮 +4 位作者 吕健 梁凯 何晓红 赵世军 张立松 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第5期66-78,共13页
干热岩是一种新型清洁能源,对其开发利用,能够有效减少碳排放和缓解化石能源短缺问题。在所有井筒系统结构中,套管-水泥环胶结面是较为薄弱的结构,在热流固耦合作用下,套管-水泥环胶结面破裂机理尚不清楚。本文考虑套地层孔隙水压力、... 干热岩是一种新型清洁能源,对其开发利用,能够有效减少碳排放和缓解化石能源短缺问题。在所有井筒系统结构中,套管-水泥环胶结面是较为薄弱的结构,在热流固耦合作用下,套管-水泥环胶结面破裂机理尚不清楚。本文考虑套地层孔隙水压力、套管内注入水与地层之间温差所引起的热载荷、孔隙流体的热渗效应(T-O),建立干热岩地热井套管-胶结面-水泥环-地层组合体热流固耦合模型。通过拉普拉斯变换和逆变换,对模型进行求解,并与已公开发表的温度场数据和径向应力场数据进行比对验证。以青海共和盆地恰卜恰地区干热岩井为工程背景,得到了井筒系统内各界面随时间发展的温度曲线和径向应力曲线,发现套管-水泥环胶结面处的温度在2.3 d左右降低到套管内壁温度,而径向应力开始有短暂的降低后增加,径向应力最小值为6.31 MPa。进一步分析胶结面的热流固耦合参数对干热岩地热井套管-胶结面界面径向应力的影响规律,结果表明:当胶结面的弹性模量、泊松比、T-O系数与水泥环的相应属性相近时,或者较低的地层温度和较小的胶结面孔隙率,均能减小套管-胶结面界面处的径向应力,因而更有利于套管-胶结面-水泥环-地层组合体的完整性。该结论对干热岩地热井保护井筒的完整性具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 干热岩地热井 热流固耦合 套管-水泥环胶结面 应力场 理论解
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老井建储气库固井二界面微环隙扩展规律研究
4
作者 李常友 张赫 +1 位作者 李臣 姚思雨 《石油机械》 北大核心 2025年第7期67-74,共8页
针对以老井为基础建立的储气库固井二界面脱黏问题,基于流-固耦合理论与内聚力模型,利用ABAQUS软件中的Cohesive单元,建立注气过程中老井建储气库固井二界面微环隙扩展的三维有限元模型,对固井二界面微环隙的扩展过程进行分析,研究不同... 针对以老井为基础建立的储气库固井二界面脱黏问题,基于流-固耦合理论与内聚力模型,利用ABAQUS软件中的Cohesive单元,建立注气过程中老井建储气库固井二界面微环隙扩展的三维有限元模型,对固井二界面微环隙的扩展过程进行分析,研究不同参数对注气过程中固井二界面微环隙扩展长度的影响,并结合孤家子储气库的实例井况确定注采井注气时的安全工作参数界限。研究结果表明:适当降低水泥环与地层的弹性模量,控制注气流量和注入压力,增大固井二界面的胶结强度可以有效抑制微环隙的扩展;孤家子储气库2口实例井设计的注入压力过高,建议将注入压力分别降低至12.63和14.19 MPa以下。所得结论可为以老井为基础建立的储气库安全运行提供实际指导。 展开更多
关键词 老井建储气库 固井二界面 微环隙 损伤值 安全工作参数
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尾管注水泥管内混窜对顶替效率影响分析
5
作者 杨谋 宋泽平 +2 位作者 赵鹏超 刘森 王仕尧 《断块油气田》 北大核心 2025年第4期698-704,共7页
尾管注水泥时因钻杆与套管内径差异而无下胶塞设计,导致前置液、缓凝浆和快干浆在密度差与流变性作用下发生混窜,引发流体界面失稳并降低环空顶替效率。当前研究多将套管鞋设为速度入口,忽略多相流体管内流动过程,导致研究结果与实际工... 尾管注水泥时因钻杆与套管内径差异而无下胶塞设计,导致前置液、缓凝浆和快干浆在密度差与流变性作用下发生混窜,引发流体界面失稳并降低环空顶替效率。当前研究多将套管鞋设为速度入口,忽略多相流体管内流动过程,导致研究结果与实际工况偏差较大。文中基于流体顶替过程的掺混与扩散机理,建立流体动态顶替数学模型,利用流体仿真软件构建管内/套管鞋注入模型,划分物理模型区域并设置初始条件,系统分析流体混窜对顶替效率的影响机制。实例研究表明:1)流体在管内到套管鞋流动过程中,受到密度差、流变性及井眼轨迹等共同作用引发质量扩散混窜;2)管内混窜使顶替效率降低5.8~16.3百分点,忽略该效应则会导致参数优化虚高;3)管内滞留流体在胶塞推动下进入环空,进一步降低了顶替效率。该研究为尾管固井优化注水泥参数、削弱管内混窜影响提供了理论依据与实践指导。 展开更多
关键词 尾管注水泥 管内混窜 顶替界面 顶替效率 影响机理
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高压气井固井界面密封技术研究与应用
6
作者 刘洋 余才焌 +3 位作者 张皓月 王德坤 李进 黄盛 《钻采工艺》 北大核心 2025年第2期24-31,共8页
川中高石梯-磨溪区块四开尾管固井过程中由于上部裸眼地层中的油气活跃,导致固井质量差,降密度后水泥环产生微环隙,固井防窜难度大。其中,2022年有3口井固井后未降密度即气窜,2口井固井后钻井液密度由2.20 g/cm^(3)降至1.30 g/cm^(3)后... 川中高石梯-磨溪区块四开尾管固井过程中由于上部裸眼地层中的油气活跃,导致固井质量差,降密度后水泥环产生微环隙,固井防窜难度大。其中,2022年有3口井固井后未降密度即气窜,2口井固井后钻井液密度由2.20 g/cm^(3)降至1.30 g/cm^(3)后发生气窜。针对该问题,文章从改善固井质量和预防微环隙两方面入手,形成固井界面密封技术,即研发了密度为1.90~2.30 g/cm^(3)的活性隔离液,一界面冲洗效率达到95.6%,界面混浆也能固化胶结;研制的尾管悬挂器正向密闭装置形成了尾管预应力固井工艺,可承受35 MPa及以上管内压降,改善了微环隙问题;优选了密度2.10~2.40 g/cm^(3)的韧性微膨胀水泥浆,水泥环抗压降能力提高到了40 MPa,满足下开降密度安全钻进。该成果在川中高石梯-磨溪区块?177.8 mm尾管固井中现场应用了5井次,其中固井质量段长合格率均超过70%,下开钻井液密度由2.20 g/cm^(3)左右成功降至1.30 g/cm^(3),未出现喇叭口窜气现象。该研究成果可在高压气井防窜固井中推广应用。 展开更多
关键词 高石梯-磨溪区块 尾管固井 气窜 活性隔离液 预应力 韧性微膨胀 界面密封
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碳纤维增强水泥基材料界面改性研究进展 被引量：1
7
作者 王志航 白二雷 +2 位作者 黄河 杜宇航 任彪 《材料导报》 北大核心 2025年第5期132-140,共9页
碳纤维常被作为增强相用以提高水泥基材料的性能,然而碳纤维与水泥基材料的相容性较差。碳纤维表面活性基团少,表现为化学惰性,与水泥基材料的结合仅依靠机械摩擦力。碳纤维表面光滑,与水泥基材料的机械摩擦力小,界面结合较差,从而影响... 碳纤维常被作为增强相用以提高水泥基材料的性能,然而碳纤维与水泥基材料的相容性较差。碳纤维表面活性基团少,表现为化学惰性,与水泥基材料的结合仅依靠机械摩擦力。碳纤维表面光滑,与水泥基材料的机械摩擦力小,界面结合较差,从而影响碳纤维效果的发挥。因此,研究者们通过碳纤维表面处理或复掺其他材料对碳纤维/水泥浆体界面进行改善。本文从碳纤维表面氧化、碳纤维表面接枝纳米材料、纳米材料与碳纤维复掺以及聚合物与碳纤维复掺等方面出发,对国内外碳纤维增强水泥基材料界面改性的研究现状进行了总结分析,可为今后碳纤维增强水泥基材料性能的提升提供参考。 展开更多
关键词 水泥基材料 碳纤维 界面性能 纳米材料 表面接枝
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爆破动载下锯齿状岩-充界面胶结充填体损伤规律
8
作者 邱泓杰 邱贤阳 +4 位作者 张舒 史秀志 陶明 曹日红 曹铭宇 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期2037-2050,共14页
地下矿山采矿和充填作业过程中形成的胶结充填体在爆破动载作用下的损伤失稳与岩-充界面形态有直接关系。以往研究常将岩-充界面简化为平面状,但根据采场空区探测结果,岩-充界面往往具有锯齿状特征。运用连续介质理论和有限差分法数值... 地下矿山采矿和充填作业过程中形成的胶结充填体在爆破动载作用下的损伤失稳与岩-充界面形态有直接关系。以往研究常将岩-充界面简化为平面状,但根据采场空区探测结果,岩-充界面往往具有锯齿状特征。运用连续介质理论和有限差分法数值模拟软件,建立了3种不同形态的锯齿状岩-充界面胶结充填体模型为试验组,1种平直状岩-充界面胶结充填体模型为对照组;推导岩体爆破等效腔腔壁上的爆炸荷载,并将其添加到数值模型中以模拟二步骤采场边孔爆破;结合充填体破坏损伤判据,研究了爆破动载作用下胶结充填体动力损伤响应,获得了岩-充界面锯齿宽度S_(W)、灰砂比C_(SR)、孔边距S_(HD)、垂直应力σ_(h)等因素对充填体损伤范围和破坏模式的影响规律。结果表明:平面状岩-充界面下胶结充填体的损伤区域形状近似于矩形,而锯齿状岩-充界面的锯齿宽度越大,胶结充填体的损伤区域形状越接近菱形,更易发生楔形破坏;当σ_(h)相近时,对于C_(SR)不同的两层相邻胶结充填层,C_(SR)越大,充填体各质点的峰值振动速度衰减越慢,损伤区域面积也随之越大,相邻两层充填体之间越容易因振动速度不一致而诱发层间错动;当C_(SR)相同时,σ_(h)越大,损伤区域面积越小。此外,胶结充填体的损伤区域面积与S_(HD)呈明显负相关。在工程实践中,当边孔药量不可减小时,应选择合理的S_(HD)以维持胶结充填体矿柱稳定。 展开更多
关键词 爆破动载 胶结充填体 岩-充界面 动力响应 损伤
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胶结充填体-围岩组合体接触面力学特性研究
9
作者 王奕仁 吴爱祥 +2 位作者 阮竹恩 卢宏建 武晓军 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2383-2395,共13页
为深入了解同时考虑接触面倾角和粗糙界面下胶结充填体-围岩组合体接触面的力学特性,基于粗糙接触面下不同接触面倾角(0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°)和灰砂比(1:4和1:8)的组合体试块在单轴压... 为深入了解同时考虑接触面倾角和粗糙界面下胶结充填体-围岩组合体接触面的力学特性,基于粗糙接触面下不同接触面倾角(0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°)和灰砂比(1:4和1:8)的组合体试块在单轴压缩条件下的破裂特征分析,建立接触面单元理论分析模型,并提出含凸齿接触面的3种应力破坏模式,研究组合体不同倾角接触面的应力特性及粗糙界面抗剪特性。研究结果表明:1)粗糙接触面下界面凸齿处的裂纹扩展是导致组合体强度劣化的关键,接触面倾角和灰砂比对裂纹扩展方式影响显著,当接触面倾角增大时,其破坏形式由充填体剪切破坏逐渐过渡为整体的张拉剪切组合破坏,当灰砂比增大时,充填体表面裂纹增多,围岩组块的破坏程度降低;2)界面约束应力与两组块材料的变形能力有关,在灰砂比不变的前提下,随接触角的增大,界面约束应力先减小后增大,在60°时达到最小;3)基于含围岩凸齿接触面在轴向压缩下的3种破坏模式,通过分析接触单元在凸齿处的抗剪特性,可确定接触面发生剪切破坏时的界面摩擦因数和抗剪强度力学指标的取值范围。该研究结果可为嗣后充填采场揭露充填体稳定性研究及充填体强度设计提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 胶结充填体-围岩组合体 接触面倾角 粗糙界面 力学特性
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不同法向压力加载方式下水泥土-混凝土界面剪切力学性状试验研究
10
作者 刘宏远 竺明星 +2 位作者 李小娟 彭顺开 尹倩 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第3期127-133,共7页
目前水泥土研究主要聚焦于其强度特性,而在水泥土-结构物界面剪切力学特性方面的研究相对比较匮乏,这将制约水泥土加固地基技术在以水平承载为主的大型块体基础中推广应用.为此,基于自主研制的大型界面剪切设备,开展了系列变法向应力反... 目前水泥土研究主要聚焦于其强度特性,而在水泥土-结构物界面剪切力学特性方面的研究相对比较匮乏,这将制约水泥土加固地基技术在以水平承载为主的大型块体基础中推广应用.为此,基于自主研制的大型界面剪切设备,开展了系列变法向应力反复加卸载和变法向应力连续加载等方式下的水泥土-混凝土界面剪切试验与机理研究,并基于摩尔-库伦准则推导了界面最小摩擦系数公式.结果表明:水泥土固化效应对界面剪切力学性能具有显著的增益作用,水泥土-混凝土界面摩擦系数随着固化时间的增长而逐渐提高;滑动剪切面在法向压力预压作用下可实现重塑,进而使得单个试样在反复加卸载方式下的界面剪切特性近似与多个相同试样单独加载等效;法向应力连续加载方式下的水泥土-混凝土界面剪切性能出现减弱现象,实际工程中应避免高估这种法向应力加载方式下的界面剪切性能. 展开更多
关键词 界面剪切试验 变法向应力 水泥土-混凝土接触面
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水泥环二界面胶结机理及胶结强度提高方法
11
作者 徐璧华 钱思蓓 +2 位作者 罗伟强 刘世彬 袁彬 《钻采工艺》 北大核心 2025年第2期200-205,共6页
水泥环二界面受冲洗效率、地质条件等因素影响,使其成为水泥环实现层间封隔最薄弱的部分。目前水泥环二界面的胶结机理仍未被揭示,导致其胶结质量未得到有效提高。针对该问题文章首先分析了二界面胶结破坏形式;然后通过研究二界面胶结... 水泥环二界面受冲洗效率、地质条件等因素影响,使其成为水泥环实现层间封隔最薄弱的部分。目前水泥环二界面的胶结机理仍未被揭示,导致其胶结质量未得到有效提高。针对该问题文章首先分析了二界面胶结破坏形式;然后通过研究二界面胶结带宽度、微观特征、物相组成,揭示了二界面胶结机理,分析了胶结影响因素;提出了提高二界面胶结强度的方法。研究表明:胶结带宽度一般大于100μm,疏松多孔,氢氧化钙、水化硅酸钙含量和强度均低于水泥环本体;机械咬合和化学胶结作用为水泥环提供了胶结力,井壁越粗糙咬合力越大;水泥浆水化越充分化学胶结力越大;胶结带宽度越小,结构越致密,胶结强度越大;地层渗透率和压力越高机械咬合力越大;地层温度越高化学胶结力越大。通过提高冲洗效率和加入膨胀剂材料能够增加界面机械咬合,同时减小胶结带宽度,有效提高胶结强度。 展开更多
关键词 水泥环 二界面 胶结带 胶结特征 胶结强度
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空心微珠水泥减缓套管剪切变形的作用机理
12
作者 闫炎 韩礼红 +4 位作者 张华礼 杨尚谕 吴昊 王建军 曹婧 《天然气工业》 北大核心 2025年第7期150-157,共8页
页岩油气井在压裂过程中普遍出现套损现象,严重限制了压裂工具的下入,造成压裂丢段,采用空心微珠水泥浆体系来减缓套管变形程度是现阶段现场取得初步成效的方法之一。但水泥石内部空心微珠的作用机制与微珠参数对于套变防治效果的影响... 页岩油气井在压裂过程中普遍出现套损现象,严重限制了压裂工具的下入,造成压裂丢段,采用空心微珠水泥浆体系来减缓套管变形程度是现阶段现场取得初步成效的方法之一。但水泥石内部空心微珠的作用机制与微珠参数对于套变防治效果的影响规律还不清晰。为此,首先通过有限元手段分析了地层滑移条件下水泥内部空心颗粒破碎过程中水泥的应力变化规律,然后通过室内实验手段研究了空心微珠水泥对套管变形的减缓程度,最后通过现场试验验证了空心微珠含量为15%条件下,固井水泥浆体系的套变缓解效果。研究结果表明:①高强度空心微珠可有效降低套管—水泥环界面应力从而转移套管过量变形,大粒径大模量的空心微珠更加适合于地层滑移位移大的工况;②水泥浆中空心微珠的含量达到20%时Ø139.7 mm套管变形程度可以缓解10%左右;③微珠粒径和含量越大,水泥吸收外部位移的能力就越强,套变缓解效果越好。结论认为:①建议后期现场试验通过调配水泥浆性能,在满足泥浆流变性的基础上加大微珠用量;②空心微珠水泥通过微珠的破碎与自身空间的压缩降低了界面应力,从而对套管形成保护。研究成果对于页岩油气井保障套管内通径、预防压裂丢段有着重要的理论意义和指导价值。 展开更多
关键词 页岩油气 水泥浆 空心微珠 套管 剪切变形 地层滑移 界面应力 微珠破碎
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原生混凝土强度对再生骨料透水混凝土强度的影响 被引量：3
13
作者 彭自强 姚满园 +3 位作者 李枭 刘涛 俞栋华 吴金池 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第5期355-360,共6页
将废弃混凝土试块按强度等级分类制成再生骨料,在不同水灰比条件下制备再生骨料透水混凝土。通过对所制试件进行抗压强度和弯拉强度测试、宏观和微观组织表征以及显微硬度测试,分析了原生混凝土强度和水灰比对再生骨料透水混凝土强度的... 将废弃混凝土试块按强度等级分类制成再生骨料,在不同水灰比条件下制备再生骨料透水混凝土。通过对所制试件进行抗压强度和弯拉强度测试、宏观和微观组织表征以及显微硬度测试,分析了原生混凝土强度和水灰比对再生骨料透水混凝土强度的影响。结果表明,再生骨料透水混凝土强度与原生混凝土强度存在明确正相关性。原生混凝土强度每提高10 MPa,再生骨料透水混凝土抗压强度可提高10%~20%,弯拉强度可提高10%~30%。不同强度等级原生混凝土制备的再生骨料透水混凝土最优水灰比呈现规律性变化。随着原生混凝土强度的提高,再生骨料表面的孔隙变小、微裂缝变少,附着的水泥浆趋于致密,所制再生骨料透水混凝土界面强度增大。 展开更多
关键词 再生骨料透水混凝土 水灰比 原生混凝土 抗压强度 弯拉强度 界面强度
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亲油水泥浆界面封隔性能评价研究
14
作者 黄盛 周灿 +2 位作者 李早元 杨川 刘洋 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期115-125,共11页
页岩气井油基钻井液条件下固井时,套管与井壁表面附着油膜或油基钻井液易导致水泥环界面封隔能力下降,形成窜流通道,影响后期增产改造作业。虽然前置液能有效提高界面润湿反转,但受用量、冲洗效率等因素限制,界面仍会出现油膜附着情况... 页岩气井油基钻井液条件下固井时,套管与井壁表面附着油膜或油基钻井液易导致水泥环界面封隔能力下降,形成窜流通道,影响后期增产改造作业。虽然前置液能有效提高界面润湿反转,但受用量、冲洗效率等因素限制,界面仍会出现油膜附着情况。为此,在水泥浆中加入亲油表面活性剂,制备形成亲油水泥浆,赋予水泥环亲油能力。采用接触角、剪切胶结强度、界面水力封隔测试等评价了亲油水泥石的亲油能力及界面封隔效果。研究发现,非极性溶剂在亲油水泥石表面接触角远低于常规水泥石表面,具备良好的亲油性能;亲油水泥石与含白油、油基钻井液的套管、页岩岩芯胶结后,一、二界面抗流体窜流压力分别提升500%和400%,胶结强度分别提高205%和122%;亲油表面活性剂的加入不会对水泥水化程度、水泥浆工程性能及水泥石力学性能产生负面影响。结果表明,亲油表面活性剂掺入后可有效提高水泥环与含油界面的封隔能力,具备提高油基钻井液条件下水泥环套管地层界面胶结与封隔性能的潜力。 展开更多
关键词 页岩气 固井 界面封隔 油基钻井液 表面活性剂
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循环剪切作用下含可燃冰砂土-开采井界面强度弱化细观机制
15
作者 张玉 侯劲宇 +2 位作者 栾雅琳 陶子卓 李建威 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期91-100,共10页
含可燃冰砂土呈现埋藏浅、未成岩和强度低的特性。波浪循环荷载作用下含可燃冰砂土-开采井界面弱化特征显著,直接影响井口稳定。采用离散元方法,通过设置波浪循环荷载引起的井筒运动,研究含可燃冰砂土-开采井界面循环剪切力学特性,并从... 含可燃冰砂土呈现埋藏浅、未成岩和强度低的特性。波浪循环荷载作用下含可燃冰砂土-开采井界面弱化特征显著,直接影响井口稳定。采用离散元方法,通过设置波浪循环荷载引起的井筒运动,研究含可燃冰砂土-开采井界面循环剪切力学特性,并从细观角度揭示界面宏观弱化机制。结果表明:可燃冰赋存导致含可燃冰砂土-开采井界面呈显著的强度弱化及剪胀体变特征,且可燃冰饱和度越高,弱化及剪胀越显著;原因在于近井区域含可燃冰砂土在循环剪切作用下形成胶结失效区域,大部分颗粒失去胶结约束,同时少部分胶结未失效的可燃冰颗粒与邻近颗粒形成较大粒径团簇,这些颗粒和团簇翻滚错动且无法充分传递荷载,导致界面产生强度弱化和剪胀体变;法向应力与剪切振幅的增大均会加剧界面试样可燃冰颗粒的胶结失效发展,强度弱化现象更为严重。 展开更多
关键词 含可燃冰砂土-开采井界面 循环剪切 界面弱化 胶结作用 离散元
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基于相场法的固井顶替效率数值模拟及影响因素分析 被引量：2
16
作者 刘金璐 李军 +4 位作者 艾正青 张权 王天 范玉光 刘先锋 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2024年第5期90-101,I0007,I0008,共14页
考虑摩擦阻力、浮力、重力和两相界面张力的影响,建立基于相场法的固井顶替效率数学模型并进行数值求解,评价固井顶替效率,采用环空顶替实验进行验证,分析井斜角、前置液结构、密度差、套管偏心度和套管旋转等因素对固井顶替效率的影响... 考虑摩擦阻力、浮力、重力和两相界面张力的影响,建立基于相场法的固井顶替效率数学模型并进行数值求解,评价固井顶替效率,采用环空顶替实验进行验证,分析井斜角、前置液结构、密度差、套管偏心度和套管旋转等因素对固井顶替效率的影响。结果表明:固井顶替效率数学模型有效改善传统模型的顶替界面模糊和振荡现象,具有一定的可靠性。井斜角改变重力沿井筒方向的分力并影响顶替界面形态的发展,水平井筒顶替界面形态的稳定性最差;采用“冲洗液和隔离液”的前置液结构时,水泥浆的顶替效率更高;优选流体密度差时,顶替效率提高5%;水平井筒中,套管偏心度为0.1时,顶替效率最高,但现场应用条件难以实现;套管旋转可显著缓解水泥浆宽边指进程度。考虑施工的难易程度,提高顶替效率的措施依次为:选用“冲洗液和隔离液”的前置液结构、优选密度差、采用套管旋转的顶替方式、控制套管偏心度小于0.1。该结果可为固井顶替效率的预测和优化提供指导。 展开更多
关键词 固井 顶替效率 数值模拟 相场法 界面形态 影响因素
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严寒环境下磷酸镁水泥砂浆与混凝土的粘结强度及影响因素研究 被引量：3
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作者 侯铁军 李想 +2 位作者 张晨琛 贾兴文 侯鹏坤 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第6期2064-2072,共9页
在严寒环境下实施混凝土路面的快速修复,要求修复材料具有早期强度高且与混凝土粘结强度好的特点。磷酸镁水泥(MPC)早期强度高,采用MPC制备快速修复材料时有利于在无养护条件下实现冬季混凝土路面的快速修复。本文研究了在严寒环境下,... 在严寒环境下实施混凝土路面的快速修复,要求修复材料具有早期强度高且与混凝土粘结强度好的特点。磷酸镁水泥(MPC)早期强度高,采用MPC制备快速修复材料时有利于在无养护条件下实现冬季混凝土路面的快速修复。本文研究了在严寒环境下,镁磷质量比(M/P)、硼镁质量比(B/M)和水胶比(W/C)对MPC砂浆与普通混凝土的粘结强度的影响,分析了MPC砂浆与混凝土的界面粘结强度发展规律与粘结机制。结果表明,在严寒环境下,当M/P为4~5、B/M为0.02~0.03、W/C为0.12~0.14时更有利于提高MPC砂浆与普通混凝土的粘结强度,3 h粘结强度可达2.5 MPa,能满足严寒环境下混凝土路面的快速修复要求。 展开更多
关键词 磷酸镁水泥 粘结强度 严寒环境 抗弯强度 界面特征 快速修复
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水泥基纤维复合材料与混凝土的黏结性能试验研究 被引量：1
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作者 向斌 林欣欣 《混凝土》 CAS 北大核心 2024年第1期120-123,共4页
为了实现对老旧混凝土结构快速修补的目的,以磷酸镁水泥代替普通硅酸盐水泥,制备了一种高性能水泥基纤维复合修补材料,并以黏结抗拉强度、抗折强度和抗剪强度为评价指标,考察了其与混凝土结构之间的黏结性能。试验结果表明:混凝土的界... 为了实现对老旧混凝土结构快速修补的目的,以磷酸镁水泥代替普通硅酸盐水泥,制备了一种高性能水泥基纤维复合修补材料,并以黏结抗拉强度、抗折强度和抗剪强度为评价指标,考察了其与混凝土结构之间的黏结性能。试验结果表明:混凝土的界面粗糙度越大,水泥基纤维复合材料与混凝土之间的黏结抗拉强度、抗折强度和抗剪强度值均先增大后减小,当界面粗糙度为3.5 mm左右时,黏结性能可达到最佳;混凝土基体强度越大,水泥基纤维复合材料与混凝土之间的黏结抗拉强度、抗折强度和抗剪强度值就越大,黏结性能越好。试验制备的水泥基纤维复合材料与混凝土之间的黏结性能较好,能够满足老旧混凝土结构修补施工的需求。 展开更多
关键词 混凝土修补 水泥基纤维复合材料 黏结性能 界面粗糙度 基体强度
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PVA胶粉和PP纤维对碱矿渣自流平修补砂浆粘结性能的影响 被引量：1
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作者 何娟 武佳涵 +2 位作者 朱明明 任海涛 桑国臣 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第11期4130-4139,共10页
粘结界面是旧混凝土结构修补后的薄弱环节,是影响修补砂浆与混凝土基体界面粘结性能的重要因素。本文以碱矿渣(AAS)水泥作为胶凝材料制备修补砂浆,通过对流动性、界面弯拉强度、界面拉伸强度、微观形貌等进行测试,研究了聚乙烯醇(PVA)... 粘结界面是旧混凝土结构修补后的薄弱环节,是影响修补砂浆与混凝土基体界面粘结性能的重要因素。本文以碱矿渣(AAS)水泥作为胶凝材料制备修补砂浆,通过对流动性、界面弯拉强度、界面拉伸强度、微观形貌等进行测试,研究了聚乙烯醇(PVA)胶粉和聚丙烯(PP)纤维对碱矿渣自流平修补砂浆(ASLRM)界面粘结性能和微观结构的影响。结果表明,PVA胶粉和PP纤维均能有效提高ASLRM的界面粘结性能,二者复掺时,28 d界面弯拉强度最高可提高43.1%,14 d界面拉伸强度最高可提高69.9%。 展开更多
关键词 碱矿渣水泥 自流平修补砂浆 PVA胶粉 PP纤维 粘结性能 粘结界面
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西北盐渍土地区光伏支架混凝土修复界面耐久性研究
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作者 宋山茂 王瑞骏 +4 位作者 李占海 王琦 孙斌 李阳 王博楠 《电网与清洁能源》 CSCD 北大核心 2024年第9期141-147,共7页
在冻融、盐蚀作用下,西北盐渍土地区光伏支架基础混凝土劣化迅速。针对水泥基砂浆-混凝土界面进行耐久性试验,研究不同侵蚀作用后耐久性指标的变化规律,建立以界面抗剪强度损失率为指标的损伤度,利用扫描电镜对试件的微观结构进行分析... 在冻融、盐蚀作用下,西北盐渍土地区光伏支架基础混凝土劣化迅速。针对水泥基砂浆-混凝土界面进行耐久性试验,研究不同侵蚀作用后耐久性指标的变化规律,建立以界面抗剪强度损失率为指标的损伤度,利用扫描电镜对试件的微观结构进行分析。分析结果表明:交替作用下试件损伤最严重,其次为盐冻循环,最后为硫酸盐干湿循环,且交替作用对试件所造成的损伤为超叠加效应,其损伤度比单一侵蚀叠加结果高6.43%;相比于MgSO_(4)溶液,Na2SO_(4)溶液对界面劣化更为严重,交替作用6次时两者损伤程度分别为95.24%(Na2SO_(4))和82.41%(MgSO_(4));微观试验显示,在经历交替作用后,试件粘结界面扩展变宽,并有侵蚀产物生成。 展开更多
关键词 水泥基砂浆 界面 干湿循环 盐冻 交替作用
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