CO2埋存井固井水泥环封存效果与其性能参数研究

CO2埋存井固井水泥环封存能力是决定CO2长期有效埋存的关键,影响水泥环封存能力的因素除了井筒周围外部条件外,还与水泥环自身的力学特性有关。首先分析了影响水泥环封存能力的外部因素,并对水泥环受力状态与其力学参数之间的关系进行研究,最后结合外部条件和水泥环自身力学特性,确定出能够满足CO2长期有效埋存的水泥环的力学参数。     

温度对发泡水泥抗压能力和延性的影响

为了解决建筑外墙保温材料对防火等级要求高以及节能环保的现实工程问题,采用普通硅酸盐水泥为胶凝材料,以双氧水为发泡剂,配以聚丙烯纤维制备了符合建筑防火要求的新型建筑保温材料——发泡水泥。研究分析了不同温度下发泡水泥的抗压强度以及延性。研究表明:37℃环境发泡水泥内部气泡小而密;42℃环境发泡水泥气泡大,气泡间距小。发泡水泥制备的温度环境对发泡水泥的密度,抗压能力以及延性影响较大,37℃环境发泡水泥抗压能力以及延性优于42℃环境发泡水泥。     

全风化花岗岩地层膨润土-超细水泥浆液滤失特性研究

针对全风化花岗岩地层注浆加固时,遇到微小孔隙时的浆液失水问题,开展不同膨润土-超细水泥浆液配方的滤失试验,并对滤失泥饼进行微观结构对比分析研究。结果表明,膨润土含量及其水化胶体的形态与分布决定浆液滤失性能;适量加入超细水泥,增加细颗粒含量,胶结体更易填充颗粒间隙,滤失量相比不加超细水泥试验组减小;超量加入超细水泥导致胶体被细颗粒包裹,则无法阻止失水,滤失量反而最大。采用有限元方法进行多孔介质内渗流的数值模拟研究,探究了胶体形态、分布对泥饼内渗流影响,发现分散块状和大、小孔隙状抗滤失性极差,完整膜状抗滤失性最佳。     

分段压裂过程中射孔段水泥环密封完整性的数值模拟

水平井射孔段井筒由于孔眼的存在,在分段压裂过程中应力集中现象极易加剧固井水泥环的破坏。此外,由于高压压裂液直接作用在水泥环孔眼壁面上,使其完整性在压裂过程中遭受的挑战更大。本文建立了热流固耦合数值模型旨在分析分段压裂过程中射孔段水泥环内部的温度与应力变化,研究了套管内压、压裂液排量、水泥弹性模量、孔径与孔密对于水泥环密封完整性的影响规律。计算结果表明,压裂过程中水泥环一界面、二界面以及孔眼处均会产生剪切破坏。考虑瞬态力热耦合作用时,水泥环孔眼处失封风险提高。压裂液排量、孔径与孔密对水泥环切向应力影响较小;套管内压与水泥环弹性模量的降低虽然可在一定程度降低剪切破坏系数,但难以避免射孔段水泥环压裂初期的剪切破坏。     

水泥改良花岗岩残积土的强度和崩解特性研究

直接将花岗岩残积土用作路基填筑,易产生溜坍、滑坡等病害.为了消除花岗岩残积土不良特性,对湖南省南岳地区花岗岩残积土粒径级配进行研究,得出该地区花岗岩残积土为砂质粘性土,为了提高其填筑路基的性能,采用不同掺入量的水泥对其进行改良,在压实度均为90%的条件下,利用SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪和自制崩解仪对各组试样分别进行三轴试验和崩解试验.改良的花岗岩残积土的抗剪强度和崩解试验结果表明,随着水泥掺量的增加,其抗剪强度逐步提高,遇水崩解状况得到逐步改善,当水泥掺入量达到6%时,能大幅提高花岗岩残积土的抗剪强度,其耐崩解性也得到了大幅度的提高和改善,可达到实际工程中改良当地花岗岩残积土的目的.     

水泥稳定碎石基层收缩裂缝综合防治试验

为了控制反射裂缝,基层材料的性能优化是简单有效的技术途径,采用减少基层材料用水量、降低水泥用量以及降低水的表面张力等方法均有助于减少收缩裂缝的产生．试验结果表明,水泥稳定碎石基层中掺加粉煤灰、减水剂、减缩剂能明显改善基层抗收缩性能,通过采用复合掺加的方法效果更佳．     

水热合成对低等级粉煤灰活性的影响

低等级粉煤灰由于活性低,需通过一些方法将其活性激活后再利用。为研究粉煤灰活性,通过水热合成的方法激发其活性,然后测试其力学性能及微观分析。将低等级粉煤灰分别以10%、20%、30%、40%的掺量等质量代替水泥制作胶砂试件,在1. 3 MPa、180℃的条件下蒸压10 h后分别标养7 d、60 d、90 d后测试其抗折抗压强度,并做XRD分析。结果表明,高温高压条件下养护提高了试件强度,激发了粉煤灰活性;随着养护时间增长,试件强度逐渐提高,且代替水泥掺量在20%～30%时效果较好。     

石膏对不同窑型水泥性能的影响

通过对水泥物理性能和泌水性的测定,研究了二水石膏对不同窑型水泥性能的影响.研究结果表明,二水石膏对不同窑型水泥的凝结时间的影响类似,对立窑熟料的敏感性要大于回转窑熟料.当二水石膏掺量达到一定量后,石膏的缓凝作用开始表现出来,水泥的凝结时间正常,随着二水石膏掺量的增加,三种水泥泌水性呈增大趋势.石膏掺入量在 3%~4%可以获得较高的 3天和28天抗压强度,在合适的二水石膏掺入量下,混合水泥的泌水性和抗压强度均明显高于加权值,略低于回转窑水泥.     

夯实水泥土桩桩身完整性探地雷达 检测技术试验研究

针对复合地基柔性桩基桩身完整性难以检测的实际工程问题,提出了组合天线阵方式的探地雷达检测技术.通过对6根夯实水泥土桩桩长和桩身缺陷检测试验研究发现,桩长检测的最大平均相对误差为5.10%,桩身缺陷位置检测相对误差为5.45%,表明采用此技术对复合地基柔性桩基桩身完整性进行测定具有足够的可靠性,满足工程需要.通过对龄期、配合比、含水率和天线选择等影响因素的分析,得到了这些参数对检测质量的影响规律,并据此为工程应用提出了相应合理建议.     

循环流化床燃烧产物固硫灰的细度对水泥性能的影响

为探讨磨细处理改善固硫灰水泥胶砂物理力学性能和膨胀性能的可行性,利用实验室气流磨对流化床固硫灰进行了磨细处理,研究了细度对固硫灰水泥凝结时间、胶砂强度和线性膨胀率影响.试验结果表明:经磨细处理后固硫灰水泥净浆标准稠度需水量降低,但初凝时间提前;细度对固硫灰水泥胶砂前期强度影响很大,掺加30%中位径为15 μm的原灰时28 d水泥胶砂抗压强度只有纯水泥对比样的47%,而掺加30%中位径为3 μm的磨细灰时水泥胶砂28 d抗压强度可以达到纯水泥对比样的85%以上,但在90 d时掺加固硫灰的水泥胶砂抗压强度均可达到对比样的82%以上.磨细处理能降低固硫灰水泥净浆的总膨胀能,并能将膨胀能提前释放.结果证明磨细处理是利用固硫灰的重要手段.