α-石英在高温高压下的结构转变研究

以经高能机械球磨的α-SiO2粉体作为初始原料,考察了高压高温下柯石英的合成。使用XRD和Raman等表征手段对合成样品进行了结构表征,结果显示在2．5GPa的低压下就能够合成出少量小尺度柯石英。     

高温高压下钻井液循环流动摩阻实验研究

深层油气勘探开发过程中常面临高温高压的挑战,钻井液在高温高压等复杂工况下,其性能会发生改变,研究钻井液在复杂工况下的流动摩阻变化规律,能为特深井钻井提速及井控提供理论基础。根据实际工况要求,建立了高温高压钻井液循环流动摩阻测试装置,实验研究了温度、压力、固相颗粒及含气率对钻井液流动摩阻的影响,采用多元回归方法拟合并绘制温压摩阻系数图版,能更好阐述温压与钻井液流动摩阻的定量关系。结果表明：顺北区块钻井液流动摩阻随温度增大而减小,随压力增大而增大,摩阻系数图版能更准确体现摩阻系数与温压的定量关系,固体颗粒含量对流动摩阻影响不大,钻井液流动摩阻随着含气率增加而增大。该实验装置与分析方法,对于研究复杂工况下钻井液流动摩阻变化规律具有重要意义。     

Experimental measurement of the electrical conductivity of single crystal olivine at high temperature and high pressure under different oxygen fugacities

At 1.0?4.0 GPa and 1123?1473 K and under oxygen fugacity-controlled conditions (Ni+NiO, Fe+Fe₃O₄, Fe+FeO and Mo+MoO₂ buffers), a YJ-3000t Model six-anvil solid high-pressure apparatus and a Sarltron-1260 Impedance/Gain-Phase analyzer were employed to conduct an in situ measurement of the electrical conductivity of single crystal olivine. Experimental results showed that: (1) within the range of experimentally selected frequencies (10³?10⁶ Hz), the electrical conductivity of the sample is of great dependence on the frequency; (2) with the rise of temperature (T), the electrical conductivity (σ) will increase, and the Arrenhius linear relationship is established between lgσ and 1/T; (3) under the control of oxygen buffer Fe+Fe₃O₄, with the rise of pressure, the electrical conductivity tends to decrease whereas the activation enthalpy and independent-of-temperature preexponential factor tend to increase, with the activation energy and activation volume of the sample estimated at (1.25±0.08) eV and (0.105±0.025) cm³/mol, respectively; (4) under given pressure and temperature conditions, the electrical conductivity tends to increase whereas the activation energy tends to decrease with increasing oxygen fugacity; and (5) the mechanism of electrical conduction of small polarons can provide insight into the behavior of electrical conduction of olivine under high pressure and high temperature.     

Experimental study on electrical conductivity of dunite at high temperature and pressure

The electrical conductivities of the dunite from the Qinghai-Xizang (Tibetan) Plateau were measured with the impedance spectra method at 1.0-4.0 GPa and 643-1093 K. The experimental results indicated that activation enthalpies of the dunite are smaller than 0.9 eV, the conduction mechanism in dunite may be attributed to the mixed electrical conduction involving grain interiors and boundaries. On the basis of the results of this experiment, we can deduce that there exists cold mantle in the area of Gaize-Lugu in the Qinghai-Xizang (Tibetan) Plateau by reverse methods from the magnetotelluric sounding data (conductivity-depths profile) available for western Tibet. The result provides the present cold mantle viewpoint with strong proof on the basis of high temperature and pressure experiments.     

高渗透水泥浆高温高压流变性研究

随着油气开采难度的增大,对固井质量和固井水泥浆添加剂的要求越来越高,需要研制开发出新型高渗透水泥浆体系。借助美国产Fann50流变仪,研究了温度和压力对高渗透水泥浆流变性的影响,并与常规水泥浆进行了对比。分析结果表明,一定压力下,高渗透水泥浆的动切力、表观粘度随温度的升高而逐渐降低,流性指数减小;一定温度下,压力对高渗透水泥浆体系流变参数的影响不如温度明显。高渗透水泥浆比常规水泥浆体系具有更好的热稳定性。运用宾汉、幂律、卡森、赫切尔巴尔克莱(H B)、带剪切稀释系数等5种模式对实验数据进行了拟合分析,结果表明,H B模式是描述高渗透水泥浆高温高压流变性的最佳模式。     

高温高压煤复电阻率各向异性实验研究

电阻率各向异性是影响煤储层电法勘探的重要因素,针对煤样复电阻率各向异性的参数评价,对焦作地区煤矿储层沿平行和垂直层理方向分别钻取了煤样,并在高温高压条件下测量得到了相应的复电阻率频谱。为了定量分析温度、压力对煤样复电阻率各向异性的影响,建立了煤样不同方向频散参数(界面极化频率、模值频散度、弛豫时间)与温度压力的对应关系,电阻率各向异性系数与温度、压力的对应关系。结果表明：平行层理方向频散参数均与温度、压力呈现良好的线性关系,垂直层理方向频散参数的线性关系不如平行层理方向好;任意方向煤样频散与温度、压力的响应关系都可以用弛豫时间来定量评价;随温度升高各向异性系数增大,随压力增大各向异性系数变化不明显。研究结果可为更精确地定量评价温度、压力对煤储层电各向异性的影响提供实验基础和理论参考。     

抗高温高密度水基钻井液体系的室内实验研究

为了满足当前深井、超深井逐步向深层次开发的需要,在分析评价各种抗高温水基钻井液处理剂的基础上,优化研制出一种以OCL-JB为主要降滤失剂的抗210℃高温的高密度水基钻井液体系,并对体系的性能进行评价。实验结果表明,新型抗高温、抗盐降滤失剂OCL-JB抗温性好,能与多种处理剂配伍;OCL-JB主要是通过吸附作用,增大粘土颗粒的zeta电位和水化膜来提高泥浆中粘土微粒的聚结稳定性,控制钻井液高温高压滤失量。所研制的抗高温高密度(2.3 g/cm3)钻井液经过210℃高温后性能稳定,具有良好的高温高压流变性能和滤失造壁性能,抑制能力和抗污染能力强,润滑性好。     

TATB高温高压下初始分解反应的分子动力学模拟

在凝聚相含能材料的反应过程中,反应体系往往需要高温高压的反应条件,且其中原子、分子的反应往往具有不同于气态分子的反应路径.因此,除需对体系分子的结构及电子性质进行计算分析外,还需对体系分子做反应动力学分析.本文采用ReaxFF分子动力学方法模拟了凝聚相下1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)分子的初始反应过程,通过对分子产物随时间的分布、分子产物在不同时间段内的分布等分析,总结了其在反应初期的一些反应过程.结果显示,C-NO2键的断裂及质子转移为引起更复杂化学反应的初始反应.     

QHD32-6油田N2泡沫驱高温高压可视化实验研究

利用高温高压可视化填砂管,研究了静态和动态条件下N2泡沫驱油过程中原油与泡沫的流动规律及其驱油机理,并对QHD32-6油田N2泡沫驱泡沫体系进行优化.实验结果表明：压力的增大有利于更多N2溶入原油中,使原油黏度下降,有利于原油的采出;随温度升高,N2泡沫在填砂管模型中的封堵作用逐渐减弱.在90℃下,N2泡沫体系仍具有较高的阻力因数,说明该体系具有良好的耐高温性能.随注入速度的增加,泡沫产生的阻力因子增大;但压力过大容易形成气窜影响采收率,因此,应将注入速度控制在1～2 mL/min.     

高温高压致密气藏岩石扩散系数测定及影响因素

根据气体在浓度梯度下通过岩样自由扩散的原理,利用建立的高温高压致密气藏岩石扩散系数测定方法,对四川盆地须家河组、鄂尔多斯盆地上古生界致密气藏岩石样品开展试验分析,并探讨物性、温度、注气平衡压力、围压、饱和介质等因素对致密气藏岩石扩散系数的影响。研究表明:物性是致密气藏岩石扩散能力的基础,对其具有重要控制作用,二者呈正幂函数相关关系;温度对致密气藏岩石扩散系数具有促进作用,二者呈指数相关关系;孔隙流体压力、上覆地层压力对致密气藏岩石扩散能力均具有抑制作用,呈负幂函数相关关系,且上覆地层压力的影响与岩性密切相关(泥岩大于砂岩);饱和介质条件致密气藏岩石干样、湿样扩散系数总体相差2~3个数量级。     

Electrical conductivity measurement of serpentine at high temperature and pressure

The electrical conductivity of serpentine is measured at 1.0-3. 0 GPa and 300-870℃. The effect of frequencies on electrical conductivity measurement is analyzed. The conduction mechanisms of serpentine before and after dehydration are discussed. Our experimental results show that the electrical conductivity of serpentine increases significantly after dehydration of serpentine, through which highly conductive layers (HCL) can be formed in the Earth's interior.     

高压下金属Mo熔化性质与其熔化结构的理论研究

本文采用分子动力学结合镶嵌原子势方法研究了高温高压下金属Mo的熔化性质.详细分析了Mo的熔化曲线并给出了熔化曲线T-P(温度-压强)方程,计算得到了Mo的等温压缩曲线和等压曲线.理论上获得Mo在常压下的平衡点温度为2695K,与其他实验和理论数据都符合的很好.同时我们还通过径向分布函数和HA指数研究了Mo在熔化过程中的结构变化情况.     

The effect of phase transition on the compressional wave velocity for a trachybasalt at high temperature and high pressure

Compressional wave velocities in a trachybasalt, from Yichuan County, Henan Province, have been measured at 2.0 GPa and up to 1 350℃ in a YJ-3000 t cubic-anvil high-pressure apparatus. The run products have been gained at the same pressure but different temperatures, the observation of the thin sections of the run products indicates that, corresponding to the variation of the compressional wave velocity in the trachybasalt, the phase transition has taken place. The relationship between the change of the compressional wave velocity and the hydrous mineral dehydration, solid-solid phase transformation and partial melting has been discussed. The experimental data presented here are of great importance to elucidating the geological process in the earth's interior.     

难熔金属钽、钼、钨的高温高压状态方程及声速的第一性原理研究

难熔金属的高压熔化曲线在动-静高压实验之间存在巨大争议,而在发生冲击熔化之前是否存在固-固相变是目前的研究热点问题.本文以3种典型难熔金属钽、钼、钨为例,通过第一性原理晶格动力学方法,计算了钽、钼、钨的声子色散曲线.采用准谐近似的方法,获得了Hugoniot状态方程以及Hugoniot声速.对于钽和钨的声速计算表明,其基态体心立方结构在高压下一直保持其稳定性;而钼的晶格动力学计算表明其基态结构的稳定性在高压下消失,而钼的Hugoniot声速在175–275GPa区域内发生了拐折,这一结果证实了冲击波实验中对于钼的声速测量的结果:在210GPa压力附近声速发生间断.     

高围压高水压作用下脆性岩石强度变形特性试验研究

对锦屏二级水电站引水隧洞大理岩、砂岩进行高围压高水压条件下全应力-应变过程三轴压缩试验,分析高围压高水压对脆性岩石变形、强度及脆-延转化特性的影响,探讨围压变化范围较大时岩石强度与围压及高孔隙水压之间的关系．结果表明：在较大围压范围内,有无施加水压力2种条件下,σ1与σ3之间均呈非线性关系;高孔隙水压力加速了岩石的脆性破裂,降低了岩石的强度．     

高温高压条件下甲烷和二氧化碳溶解度试验

根据不同温度和压力条件下测得的甲烷和二氧化碳两种气体在碳酸氢钠型水中的溶解度数据,对两种气体的溶解度与温度、压力及地层水矿化度之间的关系进行研究。结果表明:在地层水中的溶解机制不同,导致两种气体的溶解度值随温度、压力条件的变化具有不同的演变特征;综合前人低温(小于90℃)测试的溶解度数据,可将甲烷溶解度与温度之间的演变关系划分为缓慢递减(0~80℃)、快速递增(80~150℃)和缓慢递增(大于150℃)3个阶段;二氧化碳溶解度随温度的升高而逐渐降低,随压力升高而逐渐增大,其溶解与析离能力受压力影响更为明显;实际地层中,两种气体间溶解度的差异演变影响了天然气的空间分布。     

高温高压裂缝性碳酸盐岩气藏封缝堵气技术

塔里木盆地塔中北坡奥陶系地层是典型的高温高压气层,气藏钻井工程中常诱发气侵溢流等复杂危害,严重影响了钻井的进度和安全。当前采取的封缝堵气措施面临着超高温高温高压及地层非均质性带来的压力窗口窄、钻井液性能不稳定、封堵材料效果不显著等诸多问题,很难快速高效的一次性形成稳固封堵区。文章以顺南区块为例,分析地质特征及带来的封缝堵气技术难点,考虑高温高压特征对现场井浆的影响,利用人工造缝岩心及封缝堵气实验装置开展评价实验。室内形成高强度复合架桥材料及广谱粒径纤维材料,优选纳米材料,并结合现场井浆对封缝堵气材料体系开展性能评价,体系与钻井液配伍性良好,能够有效封堵气层,储层伤害恢复程度大于90%     

Experimental study of the metamorphic reaction involving melt under high temperature and high pressure

HighP-T experiment with natural massive rock sample of garnet biotite plagioclase gneiss indicates that the metamorphic reaction involving melt (reaction between relic mineral phase and melt) is the most important reaction in granulite-facies metamorphism and accompanies anatexis process.     

高温高压旋风分离器的性能及其应用

以工业应用成熟的PV型高效旋风分离器为基础，从改善分离器的强度入手，对PV型分离器顶部及进气口等部位的结构进行改造，提出了一种拱顶、直切入口、升气管偏心的新型旋风分离器。介绍了新型分离器与PV型的冷模对比性能试验、分离效率与压降计算及其在粉煤灰熔聚流化床气化、聚丙烯聚合反应装置中的应用。结果表明，新型分离器结构强度和分离性能优良，适合在高温、高压工况下应用。     

稠油-水两相高温高压垂直管流压降规律

针对深层稠油在井筒举升过程中形成油水两相混合流体造成举升困难的问题,采用高温高压垂直管流装置,实验研究了加入乳化降黏剂前后高温(30～130℃)、高压(0.1～50 MPa)条件下不同持水率稠油水两相流体的垂直管流压降规律,发现压降损失随持水率的增加逐渐增大,在相转换点附近达到最大值,发生相转换后,随持水率增加急剧降低...