页岩层理与含水率对声波传播影响的实验研究

岩石声学特性研究是开展测井岩石力学及储层性质评价的基础工作,而页岩的声波特性受层理及水化程度影响尤为突出。为此,对层理性页岩在不同含水率条件下进行了超声波透射实验,以研究声波的传播速度及能量衰减特征。研究认为,层理倾角越大,纵、横波速度及纵横波速度比越低,而纵、横波衰减系数越高。另外,纵波速度随含水率的增加先减小后增大,纵波衰减系数反之;横波速度在含水率较低时有所减少,含水率较高时基本不变,而横波衰减系数与含水率的关系并不显著。对比分析归一化结果可知,层理倾角对纵、横波速度的影响皆大于含水率的影响。     

刚性约束环境下蓬莱镇组泥岩水化膨胀特征

泥岩水化膨胀是影响井壁稳定性的重要因素,目前对距离井壁一定深度处于刚性约束条件下的泥岩水化膨胀特征尚无研究。文章通过模拟刚性约束环境,研究压力、离子类型以及矿化度对蓬莱镇组泥岩水化膨胀特征的影响规律,以此为现场生产以及室内实验提供指导。实验结果表明,随着压力增大,泥岩水化膨胀应力增加,而轴向应变以及密度差则减小,即刚性约束条件下泥岩吸收少量流体后将发生明显水化,且较小的水化膨胀应变将引起较大的水化膨胀应力。同时,钾盐对刚性约束条件下的泥岩水化具有明显抑制作用,且抑制剂矿化度越高,抑制泥岩水化能力越强。为此建议,在实际钻井工况条件下,泥岩层段位置越深,越要注意防止泥岩水化,在钻井液安全密度窗口之内,尽量使用高矿化度以及高化合价抑制性盐类。在地面实验测试泥岩水化膨胀时,应添加一个应力释放所引起的附加值,以避免实验结果偏于保守。     

磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥的正交试验研究

以磷铝酸盐水泥和硅酸盐水泥熟料为原料,并掺入石膏和外加剂,磨制复合水泥,通过正交试验确定最佳配比。测定了复合水泥的力学性能,并利用XRD、SEM等测试手段对水化产物进行了分析,结果表明：复合水泥的水化产物与硅酸盐水泥基本相同,主要是C-S-H凝胶、Ca(OH）2和AFt,但复合水泥水化速率大于硅酸盐水泥,水化产物量变大,而且其形貌、晶粒度等发生了改变,使得复合水泥硬化体的整个显微结构紧密结合,从而赋予其高的强度。     

氧化铜、氧化亚铜对硅酸三钙水化性能的影响

本文研究了掺杂氧化物对C_3S固溶体水化以及水化机理的影响,结果表明掺杂氧化物的性质、水化产物和晶格缺陷决定了水化活性和水化机理,而不是由于晶型改变引起的。     

烘干法用于粘土岩水合状态的实验研究

就烘干法定量分析粘土岩水合程度、水合状态进行了探索性实验研究,确定了烘干时间,并与等温吸附法、热失重分析法结果进行了对比研究。结果表明,合适的烘干时间为12 h ,该方法结果与等温吸附法、热失重分析法结果极为吻合。用它来定量确定鄯善吐哈七克台层位泥岩水合程度、水合状态和评价无机盐抑制泥岩水化能力,获得了满意结果。可见,用烘干法定量研究粘土岩水合程度、水合状态,是可行的。     

S-激发剂对高钙粉煤灰潜在水硬性的激发

本文采用测定水化过程结合水量、XRD和 SEM等技术研究了纯高钙粉煤灰的水化及S—激发剂对高钙粉煤灰的激发作用。结果表明 ,高钙粉煤灰由于含有较多的 f Ca O,水化时产生较大的膨胀而使试样粉化、无一点强度 ,掺入 S—激发剂可较好地激发高钙粉煤灰的潜在水硬性 ,增加水化过程结合水量 ,从而使掺有 S—激发剂的高钙粉煤灰试样水化不同龄期后均有一定的强度     

不同稠度条件下的水泥基材料电阻率与水化特性研究

以硅酸盐水泥为基体,添加矿粉或粉煤灰,借助电阻率测定仪、XRD及SEM等研究了不同稠度条件下的水泥基材料在水化过程中电阻率及水化产物的变化。结果表明,在相同水化条件下,标准稠度的水泥基材料电阻率最高。非标准稠度样品电阻率偏低是因为其低水胶比时水化产物少而高水胶比时微观孔隙多。     

龙马溪组硬脆性页岩水化实验研究

硬脆性页岩水化对页岩气开发井壁稳定有重要的影响,为此,对龙马溪组硬脆性页岩进行水化实验研究,包 括矿物组成、微观结构、水化应力、自吸吸水率及岩芯浸泡等方面实验研究,探讨分析了硬脆性页岩水化过程与机理。 研究结果表明,页岩黏土矿物以伊利石为主,黏土矿物呈片状且定向排列,层理和微裂纹发育,为水化提供作用空间 和流动通道;页岩水化应力和自吸吸水率随浸泡时间增加而先上升后趋于稳定,页岩组构对上升速率或幅度有重要影 响;浸泡过程中,岩样表面主要形成平行层里面的裂缝,随着浸泡时间增加,岩样保持完整性或水化剥落成碎块,页岩 组构和胶结程度对页岩水化程度有重要影响;页岩水化是物理化学作用和力学作用相互耦合结果,前者使岩石断裂韧 性下降,后者使I 型裂纹应力强度因子增大,当应力强度因子大于岩石断裂韧性时,裂纹将扩展或增宽,逐渐形成宏观 裂纹,可进一步扩展成裂缝。     

碱激发钢渣矿渣胶凝材料凝结硬化性能研究

通过对胶凝材料强度、水化热的测定和对水化产物种类及表观形貌的分析,探讨了缓凝剂和钢渣掺量对碱激发钢渣矿渣胶凝材料性能的影响,并对其水化特性进行了研究.结果表明:钢渣掺量为40%、矿渣掺量为60%时,外掺6%水玻璃激发剂和1%的K缓凝剂,所制得的胶凝材料的凝结时间和强度可以达到42.5R普通硅酸盐水泥的技术要求;碱激发钢渣矿渣胶凝材料的放热特性与碱激发矿渣胶凝材料类似,具有放热量小的特点;钢渣与矿渣组合有利于胶凝体系水化进程的发展,两者具有相互促进的作用.     

无机盐作用下伊利石水化特性的分子模拟

伊蒙混层水化导致井壁失稳的现象相当突出，蒙脱石的水化研究较多。为研究伊利石在无机盐作用下的水化机理及膨胀特性，通过分子模拟技术建立了1M-tv和1M-cv两种在油气储层中较常见的伊利石晶体模型，并进一步通过分子动力学方法研究了伊利石层间粒子的微观分布和进入层间的无机盐阳离子的水化参数。结果表明，伊利石层间距随吸附水分子数的增大而增大，当水分子数为20时达到饱和状态； 1M-tv构型比1M-cv构型更容易发生水化膨胀； K⁺和Ca²⁺分别是一价阳离子和二价阳离子中水化数和水化半径最小的，且K⁺可以嵌入四面体片层的硅氧六元环中而难以发生离子交换，可有效阻止水分子进入伊利石晶体结构内部；实验结果很好地验证了KCl和CaCl₂对伊利石水化膨胀的抑制性。该结果对于页岩的防塌机理研究和钻井液水化抑制剂的研究具有一定的理论指导意义。     

黏土矿物水化膨胀及无机盐溶液对其抑制作用

为揭示富有机质页岩水化膨胀机理,借助于X射线衍射仪对富有机质页岩中主要黏土矿物水化膨胀规律及无机盐溶液对其抑制效果进行了物理实验研究。结果表明：随着去离子水浸泡时间的增加,蒙脱石、伊利石和绿泥石都可以发生一定的膨胀,表明三种黏土矿物都可以发生水化反应,但蒙脱石晶层间距的膨胀程度远高于伊利石和绿泥石。无机盐溶液可以抑制蒙脱石和伊利石的水化膨胀,且对伊利石水化膨胀抑制性更好。不同类型无机盐的抑制效果受到无机盐溶液浓度的影响,在无机盐溶液浓度小于1.2 mol/L时,随着浓度的增加,同种类型无机盐溶液的抑制作用逐渐增强。加入无机盐溶液后随着时间的推移,黏土矿物水化作用始终在进行,晶层间距仍在增大,即无机盐溶液不能完全杜绝黏土矿物水化反应的发生。该研究成果可为页岩气水平井井壁稳定、水力压裂设计及现场工程应用提供技术参考。     

钢渣-水泥复合胶凝材料的水化放热和动力学研究

通过测定钢渣掺量（质量分数）分别为0、20%、30%、40%的水泥基复合胶凝材料的水化放热速率,根据Krstulovi?-Dabi?动力学模型得到几何晶体生长指数n、反应速率常数K、各阶段转换时的水化度α,进而研究钢渣掺量对钢渣水泥复合胶凝材料水化放热与动力学的影响。结果表明：随着钢渣掺量的增加,各阶段水化放热速率变化趋势不同,钢渣掺量30%和40%时,出现第3放热峰,水化放热量随着钢渣掺量的增加而降低;钢渣掺量0、20%、30%时,水化历程由结晶成核与晶体生长(NG)到相边界反应(I)再到扩散过程(D);钢渣掺量40%时,模拟曲线偏离实际水化速率曲线,水化过程不符合Krstulovi?-Dabi?动力学模型;钢渣掺量0~30%范围内KNG、KI、KD均随着钢渣掺量的增加而降低;相对于钢渣掺量20%试样而言,纯水泥与钢渣掺量30%试样的I过程水化度范围较大;钢渣掺量0~30%的试样,水化12h已经成型,然而相同条件下,钢渣掺量40%的试样仍然不能硬化成型。为避免水化速率过低,钢渣最大掺量应为30%。     

Measurement of anomalously high hydration of (dA)n.(dT)n double helices in dilute solution

Different DNA sequences have different physical properties, which seem to be important for their biological function. In particular, (dA)n.(dT)n has many unusual features, which include resistance to conformational changes in a variable chemical environment, an unusual thermodynamics of interaction with ligands, and the inability to reassociate into nucleosomes. Short A.T base-pair runs also play a critical role in DNA bending. It is believed that hydration of DNA is an important factor in determining the physical chemical and biological properties of different regions of DNA. Until now, however, it has not been possible to study the details of the hydration of DNA in dilute solution with sufficient sensitivity and precision. Moreover, it was not known if different base sequences differ in the extent of their hydration. Indirect evidence that (dA)n.(dT)n can be hydrated to a greater extent than other DNA sequences may be inferred from a recent study of the binding of drugs to polynucleotides. Here we used a novel high-precision technique measuring ultrasonic velocity to obtain direct estimates of the extent of hydration of various oligo- and polynucleotides in dilute solution. We report that different DNA sequences differ in their hydration, and that (dA)n.(dT)n in particular has an anomalously high level of hydration.     

保护剂溶液水合和玻璃化性质的DSC研究

利用差示扫描量热仪研究了乙二醇、丙三醇、1,2丙二醇、l,3丁二醇和2,3丁二醇水溶液的水合性质、玻璃化转变温度和反玻璃化转变温度,得出了这些性质与溶液浓度的关系．未冻水含量在低浓度时没有明显的规律性,而在中高浓度则随着溶液浓度的增大而增大．各低温保护剂在水合性质上所表现出的差异性,体现了保护剂的官能团（羟基、甲基）所起的重要作用．保护剂在玻璃化转变温度和反玻璃化转变温度的明显差异,则反映了它们在玻璃化能力方面的强与弱．     

反应温度对LGV型无铬木质素磺酸盐降粘剂性能的影响

用木质素磺酸与一种含单宁的天然产物接枝共聚改性,再配以高价金属离子铬合,是当前无铬木质素类泥浆处理剂研制的一个新动向.本文对LGV产物的合成反应温度与其特性粘度吸附性能、水化耐盐性能、降粘性能的关系进行了探讨.研究表明:反应温度主要是通过影响LGV产物的平均分子量大小进而影响其吸附、水化、降粘性能;平均分子量太小,不利于产物的吸附与水化,平均分子量太大.则易使泥浆稠化;合成时应对此进行严格控制和调整,使LGV产物具有合理的平均分子量分布.     

飞灰/石灰脱硫剂制备及其宏观结构研究

测定了不同条件下制备的飞灰/石灰脱硫剂的比表面积、孔径及其分布,并分析了其宏观结构特点.结果表明,由飞灰和石灰水合制得的脱硫剂具有比飞灰或石灰大得多的比表面积.分别考察了飞灰/石灰比、水合温度、水合时间对脱硫剂宏观结构的影响.研究表明,最适宜的脱硫剂制备条件为飞灰/石灰比3∶1,水合温度60℃,水合时间4 h.     

硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥水化协同效应研究

水泥硬化体的力学性质与其微观组构间存在紧密的联系,水泥硬化体微观组构的形成与发展是水泥水化硬化过程的结果。因此,开展对水泥水化硬化过程的研究,将对于了解水泥水化硬化微观组构的发展变化规律及其影响因素有着重要的意义。通过对硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥(以下简称复合水泥)进行水化热测试分析,并且结合扫描电镜(SEM)试验对水泥石的微观形貌进行了分析,重点研究了复合水泥的水化硬化机理,以探究硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的水化协同效应。     

激发剂对粉煤灰水泥胶凝材料水化性能的影响

用结全水量、三甲基硅烷化--气相色谱、差热分析和Ｘ射线衍射等方法研究了激发剂对偻煤灰水泥胶凝材料水化性能的影响,发现激发剂能加快粉煤灰水泥胶凝材料的水化速度再水化,使粉煤灰先解聚再水化,粉煤灰中单掺激发剂,水化反映难以进行,激发剂对粉煤灰水泥胶凝材料的水化产物种类影响不大。     

水合活化固硫装置脱硫效率试验研究

通过建立水合活化固硫试验装置，研究装置的工艺特性对装置脱硫率的影响规律．试验结果表明，各因子对脱硫率的影响程度由大到小依次是：水钙摩尔比、钙硫摩尔比、二氧化硫量、烟气入口温度和停留时间；在其他因子保持不变的前提下，装置的脱硫率分别随各单项因子的增加而有不同程度的提高．试验研究的结果验证了本文中探讨的水合活化固硫机理——反应发生在气、液、固三相之间，雾化水滴和吸收剂颗粒碰撞并在其表面形成液膜是固硫反应的前提．     

基于对数正态分布的水泥恒温水化动力学模型

首先通过化学反应动力学原理推导出水泥恒温水化反应速率方程,得出利用水泥水化度α表达的水化反应速率方程;然后联合运用两种试验方法测定水泥恒温（20±1℃）养护水化的累计水化反应热,进而推导计算出水化反应速率随水化程度的变化曲线。最后根据曲线的发展变化规律选择合适的函数拟合计算,从而提出吻合度较高的对数正态分布密度Log-noemal模型,并计算出Log-noemal模型与测试结果的相关系数r高达0.937 3,得出Log-noemal模型比较适合评价水泥恒温水化动力学模型（反应速率的变化规律）。