实验分析泥岩水化膨胀应力与力学参数之间的关系

在钻井的过程中,泥页岩地层一旦与水基钻井液接触后,便会发生水化膨胀作用,在地层压力和上覆岩层压力的约束下产生膨胀应力,岩石强度降低,井壁稳定性下降。因此,研究水化膨胀作用与力学参数之间的关系是研究泥岩井壁稳定的关键内容之一。基于泥页岩的水化作用机理,通过室内实验分析了水基钻井液中的离子类型及其浓度对水化膨胀应力的影响,并且测量了岩样水化后的力学参数。实验结果表明泥岩水化膨胀应力与离子类型和浓度有关;水化后泥岩的含水量越大,产生的线膨胀应力越大,力学参数越小;线膨胀应力与泥岩水化后的力学参数之间具有较好的指数递减关系。     

陕北斜坡延长组泥岩压实特征

以探井泥岩压实曲线为基础，对陕甘宁盆地陕北斜坡延长组泥岩压实特征进行了综合研究．结果表明，研究区正常压实趋势明显且一致性较好．欠压实现象普遍发育于长４＋５及长６油层组，保持压实与排水平衡的最小声波时差为２２５μｓ／ｍ．上覆地层遭受的剥蚀量达１８００～２５００ｍ，泥岩的欠压实成为本区油气运移的主要动力之一．     

黔北地区牛蹄塘组富有机质泥岩储层特征

为全面研究黔北地区牛蹄塘组富有机质泥岩储层特征,对该组7口页岩气调查井和4口地质浅钻的岩芯进行了系统采样,并做了矿物学分析、地球化学分析、孔隙度和渗透率测定、含气性分析等实验。结果表明,牛蹄塘组富有机质泥岩主要发育于深水陆棚相带,岩性以含粉砂炭质泥岩、粉砂质炭质泥岩为主,脆性矿物以石英+长石组合为主,方解石、白云石、黄铁矿等自生脆性矿物含量总体较低;黏土矿物含量较低,变化范围较大,成分以伊利石为主。有机碳含量普遍较高,在1.5%~15.7%,有机质成熟度1.74%~3.40%,总体演化程度较高;平均岩石密度2.52 g/cm³,BET比表面积0.33~33.76 m²/g;微观储集空间以粒间（晶间）孔为主,其次为粒内孔,有机质孔发育较差,微裂缝总体不发育,具有低孔低渗低孔超低渗的储层特征;总含气量0.02~2.05 m³/t,现场解析气中N₂、H₂含量异常,CH₄等烃类气体含量较低。     

水化作用下页岩微观孔隙结构伤害特征

为明确压裂过程中水化作用对页岩微观孔隙结构的伤害特征,选取渝西地区龙马溪组页岩,通过扫描电镜、低场核磁共振和单黏土矿物水化实验,在对比蒙脱石和伊利石的单矿物水化特征的基础上,研究了页岩T2谱分布变化特征,并建立了水化伤害程度评价指标,定量分析了页岩水化过程中微观孔隙结构的伤害特征.研究结果表明,黏土矿物水化后,易于在晶...     

南羌塘坳陷早侏罗系曲色组下部泥岩地球化学特征及意义

以南羌塘坳陷早侏罗系曲色组下部的泥岩为研究对象,对其进行地球化学的研究。微量元素分析结果表明,曲色组泥岩沉积有较多的陆源物质,且Cr/Zr、Th/Sc、Th/U、Rb/Sr的值反映了泥岩物源区具有浅源、长英质、风化较严重的特点。稀土元素特征表明泥岩重稀土较轻稀土元素富集,具有轻微的Ce与Eu的负异常。通过Ceanom、V/(Ni+V)与CIA的值判断泥岩沉积时处于缺氧的沉积环境,且当时处于温暖潮湿的气候。通过La-Th-Sc和Th-Co-Zr/10物源区构造判别图,再结合La/Th的值与Hf的含量,判断曲色组泥岩的物源区构造背景以大陆岛弧为主,且兼具大陆边缘构造的特征。     

不同洒水量下泥岩路基填料崩解特征的差异性研究

对泥岩进行预崩解是将泥岩等软岩作为路基填料的主要处理方法之一。通过对承德平泉地区分布的两种泥岩做不同洒水量下的干湿循环试验并使用X射线衍射仪进行观察分析,重点探讨泥岩崩解速率与泥岩颗粒粒径的关系以及不同洒水量下泥岩崩解的变化规律。结果表明:灰褐色与砖红色泥岩颗粒完全崩解时需要的干湿循环次数与泥岩的初始颗粒级配没有直接关系。两种泥岩作为路基填料时,在单次最佳洒水量下,均进行7次左右干湿循环后崩解处于稳定状态,可以为泥岩预崩解控制指标提供重要的参考,并为将泥岩填料作为路基的实际工程提供有效指导。     

伊宁凹陷中二叠统铁木里克组沉积特征及暗色泥岩分布

利用钻井、测井以及二维地震资料探讨了铁木里克组的分布、厚度和沉积相变化等,识别出了该组半深湖一深湖相、浊积扇、浊积水道等沉积相类型.通过测井约束地震反演揭示了铁木里克组暗色泥岩主要分布于凹陷北东部伊宁县-回民庄-坎北-伊2井所围的区域,其次为宁3井-伊参1井连线以北,以及宁4井附近.利用Ro-生烃率模型计算铁木里克组生...     

不同水化环境下高岭土微观结构各向异性研究

为研究不同水化环境对高岭土微观结构各向异性的影响,以美国南卡罗来纳州的高岭土（Acti-MinR PG）为研究对象,进行不同盐、酸、水环境下的沉积试验,利用X射线衍射仪（XRD）对高岭土样品基于角从转动至扫描测得13个XRD衍射图谱,基于MAUD软件采用Rietveld全谱拟合法对衍射图谱进行定量织构分析. 在填补黏土微观织构定量（非定性）分析方法研究欠缺的基础上,确定了高岭土颗粒的空间取向分布,并从微观角度对结构各向异性形成机理进行阐述. 结果表明：离子浓度和pH值会影响高岭土的颗粒排布. 盐溶液离子浓度增大,双电层斥力减弱促使颗粒形成聚集结构,高岭土择优取向增强,使土体表现出强烈的结构各向异性;溶液pH值减小,边-面结构之间的静电引力促使颗粒形成絮凝结构,高岭土择优取向减弱.     

辽河西部凹陷沙河街组泥岩中多环芳烃分布特征及其地球化学意义

采用色谱质谱分析方法,对辽河西部凹陷Sh202井沙河街组泥岩中的多环芳烃以及含硫二苯并噻吩类进行检测和鉴定。在所有样品中,都检测出丰富的萘和C_1—C_5取代烷基萘、菲和C_1—C_3取代烷基菲、二苯并噻吩及C_1—C_4取代的烷基二苯并噻吩系列。分别研究了三甲基萘、甲基菲、二甲基二苯并噻吩相关的成熟度参数TMNr、MPI-1和(2,6+3,6)-/(1,4+1,6)-DMDBT随成熟度的变化。这些参数在低成熟阶段到生油窗早期,随成熟度增加而增大,但增加缓慢,或者规律不明显,甚至出现倒转现象。在生油高峰到高成熟度阶段,上述成熟参数普遍表现出迅速增大的趋势。因此,芳烃类成熟度参数是甾萜类分子标志物的重要补充,应分析不同环境不同类型有机质样品,建立相应的关系式,推广芳烃类成熟度参数在油气地球化学中的应用。     

高应力条件下膏泥岩动静态力学参数特征试验分析

高应力条件下膏泥岩动静态力学参数特征研究对分析地下深层或高应力地区膏泥岩力学状态、蠕变扩容约束因素、地下工程或容腔安全设计及地下空间应力场模拟等方面意义重大。通过对地下膏泥岩取样并开展力学试验,对其应力应变特征进行分析,结果表明:高应力条件下膏泥岩应力-应变曲线大致分为4个阶段,时间-应变曲线大致分为3个阶段;硬石膏含量增加能提高岩样的强度、模量及泊松比,同时延缓岩石的弱化,但在高应力系统下岩样具有较为明显的蠕变扩容特征;在45%和79%屈服水平下,屈服应力点之后塑性应变比例差异不大;有效围压50 MPa条件下,杨氏模量随着偏应力的增加而降低,泊松比随着偏应力的增加而增加;硬石膏体积分数50%的样品内聚力和内摩擦角比硬石膏体积分数50%的样品分别高35.7%和10.2%,表明虽然膏泥岩在高应力条件下易发生扩容蠕变,但硬石膏相对泥质而言能提高岩石抗剪切破坏的能力;根据动态资料计算的膏泥岩力学参数与静力学参数类似,高应力条件下硬石膏含量高的样品其动力学参数值也相对大一些,不同成分膏泥岩样品具有统一线性变化规律。     

泥岩地基及嵌岩灌注桩的承载特性试验

红土崖组(KwH)泥岩是一种分布于青岛地区的白垩系王氏群泥岩,是一种非典型的黏土岩,其透水性弱,具有一定的膨胀特性。为研究泥岩的物理力学性质、变形特性及嵌入泥岩中灌注桩的承载特性,以红土崖组(KwH)泥岩为试验对象,在青岛某地区开展了泥岩常规物理力学试验、泥岩地基及泥岩地基中嵌岩灌注桩的静载荷试验。试验结果表明,红土崖组(KwH)泥岩含砂,吸水膨胀率较小,是一种非膨胀性岩;全风化及强风化泥岩地基的P-s曲线基本呈缓变型;而中风化泥岩地基在破坏时发生了压裂及隆起,P-s曲线呈陡降型,而且变异性较大。该场地泥岩地基中灌注桩分别加载至10800 kN、12960 kN,试桩均未发生破坏,嵌岩灌注桩的桩侧摩阻力和桩端阻力均未充分发挥;中风化泥岩的承载力较高,可作为桩基理想的持力层;泥岩具有初始损伤特性,且随着应力水平的提高其损伤逐渐加剧。研究成果对青岛地区泥岩地基中的工程建设具有参考价值。     

潭衡西高速公路第三系粉砂质泥岩崩解特性研究

为了研究潭衡西高速公路第三系粉砂质泥岩的崩解特性,对不同风化程度的粉砂质泥岩进行了静态崩解试验、室内环境崩解试验和耐崩解试验.试验结果表明:岩石风化程度越高,崩解越剧烈;强风化状态的粉砂质泥岩在第四次循环后彻底崩解,耐崩解系数I(d2)为46.2～61.8;弱风化和微风化粉砂质泥岩在第一、第二次循环崩解开始加剧,耐崩解系数I(d2)分别为61.1～73.6和79.5～85.4;崩解物以0.5～2mm和小于0.25mm颗粒物为主.粉砂质泥岩的崩解是由岩石浸水膨胀、胶结物溶解和干湿循环产生的拉应力与张应力共同引起的     

四川盆地什邡-德阳-广金地区蓬莱镇组致密气藏特征

什邡-德阳-广金区块主体位于四川盆地川西坳陷中段,构造位置位于成都凹陷北、北东部。综合地震、地质、钻井、测井、岩心、测试等资料。研究了蓬莱镇组致密气藏的来源、性质、分布特征、与沉积相的关系、成藏时间、排烃时间以及成藏特征。结果表明,研究区蓬莱镇组天然气主要来源于其下伏的须五段烃源岩,属于正常地温、异常高压环境下形成的不含硫化氢的优质干气;主成藏期大致为K2中期-E1早期,晚侏罗世-早白垩世末为主要排烃期。蓬莱镇组气藏可能是早期深部或中部气藏经构造运动改造后形成的气藏。     

氧化镁水化产物的微观结构特点表征

为了抑制和降低掺氧化镁混凝土坝的膨胀开裂,采用热分析、X线衍射和扫描电子显微镜分析了氧化镁在不同温度下水化产物的形貌.结果表明:氧化镁在20℃和50℃水中养护180 d后的水化率为57%和94%,经X线衍射分析仍发现未水化的氧化镁;在216℃和2MPa下压蒸4 h,氧化镁全部水化.氧化镁在20℃养护180 d,水化产物为纤维状,长3~5μm,相互交错;掺少量水泥后在80℃水中养护360 d生成针状Mg(OH)2,大小为0.5~1μm,在水化产物中呈分散状扩散和生长;在大量水泥中形成六方板状的Mg(OH)2,大小少于0.1μm,易团聚,能引起混凝土局部膨胀开裂.温度对水化产物性质影响不大,对产物形状、大小和分布有一定的影响.     

砂泥岩颗粒料压缩-回弹特性试验研究

为研究砂泥岩颗粒料中泥岩颗粒粒径对其压缩及回弹特性的影响,通过向砂岩颗粒中掺入相同颗粒级配曲线泥岩颗粒方法及同粒径组按比例替换方式配制了2类8种砂泥岩混合料,选用侧限压缩固结试验得到了8种混合料e-P曲线及ε-P曲线;并计算出其压缩指标和回弹指标。试验结果表明,按不同比例掺入同一级配曲线泥岩颗粒的砂泥岩混合料,回弹指标与压缩指标随泥岩颗粒百分比增加而呈相反的变化趋势。在同一粒径组中泥岩颗粒含量为20%的砂泥岩颗粒混合料中,其回弹指标与压缩指标随泥岩颗粒替换粒径的增大而呈相反的变化趋势;而泥岩粒径在0.5~1.0 mm时混合料轴向应变比其他粒径范围内小,压缩模量随掺入泥岩颗粒的中值粒径增大而减小,回弹模量则与之相反。在控制填料压缩指标及回弹指标条件下,岸坡填筑区填料可按有效粒径值部分掺入挖方泥岩颗粒。     

泥岩地基动力打入桩承载特性研究进展

泥岩地基中的锤击打入桩,经常出现承载力异常问题,不能满足设计要求,需要补强处理,造成材料浪费和工期拖延,严重影响着工程建设。迄今为止尚未查清出现问题的原因,成为当前迫切需要解决的理论和技术难题。泥岩作为一种特殊的软岩,因其浸水易软化、受挤压易变形等特点,在荷载作用下易发生承载力不足的现象。本文归纳了现阶段泥岩地基锤击打入桩承载力不足的原因,明确了泥岩的基本工程性质,结合青岛地区泥岩桩的工程实例分析了泥岩中打入桩的工作机制和破坏模式,总结了动力打桩造成的泥岩损伤、泥岩桩的室内模型试验以及数值模拟等方面的研究进展,最后对泥岩地基动力打入桩的承载力问题进行了梳理,指出了目前研究存在的不足;同时,考虑到未来泥岩地区的发展及桩基工程的实际需求,针对泥岩的现场取样技术、泥岩桩的室内试验及数值模拟等方面提出了未来的发展方向。     

海相碳酸盐岩和泥岩生烃动力学特征对比分析

选取三塘湖灰岩和下马岭页岩分别代表海相泥岩和海相碳酸盐岩开展开放体系下的生烃动力学实验,动力学模拟结果表明三塘湖灰岩成油、成气活化能基本为单一活化能分布,下马岭页岩活化能呈现多活化能分布的特点。将两样品的动力学参数结合塔里木盆地满东1井区埋藏史-热史进行地质应用,结果表明海相碳酸盐岩的生油门限（2000m）较海相泥岩的生烃门限（3000m）浅,但在5000m以前,海相泥岩的生油速率较慢;而海相碳酸盐岩的生气门限比海相泥岩的生气门限大,在6000m左右二者都达到生气高峰,但碳酸盐岩的成气转化率增加速率比较大。     

高速铁路隧道板岩膨胀特性及机理研究

对武广高速铁路部分以板岩为主的隧道进行了岩心取样;并对其展开了膨胀特性试验。试验分别获取了板岩膨胀率与吸水时间、膨胀率与吸水率以及膨胀率与应力状态之间的关系。通过拟合,得到了板岩侧向约束膨胀率随时间变化的规律,将国内其他学者的研究成果与该拟合规律进行代入计算,得出板岩膨胀率和吸水率之间的关系式。在综合考虑吸水率和应力状态对膨胀变形影响的基础上,引入时间效应,建立了板岩的膨胀本构方程。结果表明:板岩侧向约束膨胀率与吸水时间之间呈指数函数关系,板岩轴向膨胀率随轴向荷载的增加呈负对数函数减小。最后,从微观的角度对板岩的膨胀特性机理进行了相关分析。     

The effect of swelling agent on the pore characteristics of mesoporous hydroxyapatite nanoparticles

The effect of swelling agent on the physicochemical properties of mesoporous hydroxyapatite particles synthesized by self-assembly process has been investigated. Cetyl trimethylammonium bromide (CTAB) and 1-dodecanethiol were used as soft template and swelling agent respectively. The results of the field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray diffraction (XRD), simultaneous thermal analysis (STA), Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area, small-angle X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) assessments revealed that in the case of low concentration, 1-dodecanethiol performed as swelling agent and caused an increase in the pore size. However, at higher concentrations it led to the formation of microemulsion and foamy structures. The optimum swelling agent: surfactant mass ratio in synthesis of mesoporous hydroxyapatite particles with high pore volume was determined to be around 2.1 in this study.