保證高溫高壓條件下水泥環(huán)整體性的泡沫水泥技術及其應用

長石是地學上非常重要的礦物之一。它有可能隨著板塊俯沖而進入地球深部,因此它在高溫高壓條件下的相行為以及物理化學性質(zhì)對地球深部地球動力學研究非常有意義。本文總結了長石端員組份(鉀、鈉、鈣長石)以及其固溶體系列已知的高溫、高壓實驗數(shù)據(jù),并繪制成相圖。已有的研究成果顯示:這三種端員組份在高壓下的相行為有較大差異,并產(chǎn)生了許多只在高溫高壓條件下穩(wěn)定的相如k-holl-i、k-holl-ii、cf、cas及capv等。由這些高壓相構成的具有長石成分的不同相組合的密度在約5~23gpa的壓力范圍內(nèi)超過地幔巖的密度,因此這些相組合可以主動俯沖到上地幔的深處。另一方面,已有研究表明,這些高壓相對堿金屬及堿土金屬在地幔中的賦存狀態(tài)有著非常重要的影響。

為了達到最接近實際工程的試驗效果,采用中國礦業(yè)大學的"20mn伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗機",設計了精確的加壓和旋轉系統(tǒng),操作控制比較方便,測量數(shù)據(jù)準確。利用大尺寸(φ200mm×400mm)花崗巖試樣和工程鉆頭(φ30mm的pdc鉆頭),使試驗條件更加接近實際工程情況,開創(chuàng)了該類大試樣試驗的先河。通過正交試驗研究花崗巖在高溫高壓狀態(tài)下的切削破碎規(guī)律,得出以下結論:(1)高圍壓狀態(tài)(100mpa)下,隨著溫度升高,花崗巖的可切削性逐漸增強,在超過一定的鉆壓時,切削速度隨著溫度的升高而明顯增大,在755n鉆壓下,300℃的切削速度比室溫時增大30%～50%;(2)高圍壓狀態(tài)(100mpa)下,隨著溫度升高,單位破巖能耗明顯降低,在鉆壓為755n時,300℃時的單位破巖能耗比室溫時降低20%～30%;(3)在高溫高壓環(huán)境下,切削速度隨著鉆壓或轉速的增大而增大;單位破巖能耗隨著轉速的增大而增大,隨著鉆壓的增大而減小,與室溫無圍壓狀態(tài)下的切削破碎規(guī)律基本一致;(4)由于花崗巖在此溫壓范圍內(nèi)屬于漸進破壞,抗壓強度下降緩慢,如果鉆壓太低則切削速度和單位破巖能耗受溫度影響很小,為了在高溫下取得對花崗巖的良好切削效果,鉆壓需要超過一定的值。

利用中國礦業(yè)大學的"20mn伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗機"、大尺寸(200mm×400mm)花崗巖試樣研究了花崗巖在高溫高壓狀態(tài)下的沖擊鑿巖規(guī)律。研究結果表明,隨著溫度升高鑿巖速度增大,當溫度超過約150℃時,巖石裂隙數(shù)量增多,并且呈現(xiàn)出一定的塑性變形特征,不利于沖擊能量的充分利用,沖擊鑿巖適用于鉆進較低溫度下(不超過150℃左右)的堅硬巖層;在高圍壓狀態(tài),沖擊鑿巖的單位破巖能耗隨著溫度升高而降低;在高溫高壓環(huán)境下,在一定鉆壓和沖擊功率范圍內(nèi),鑿巖速度隨著鉆壓或沖擊功率的增大而增大,單位破巖能耗隨著鉆壓的增大而減小。

花崗巖在高溫高壓環(huán)境下會產(chǎn)生熱破裂,強度減小,斷裂韌度降低。研究不同溫度條件下沖擊回轉鑿巖規(guī)律具有重要意義,可以為設計地熱開采的新型鉆探方法提供理論依據(jù)。利用中國礦業(yè)大學的"20mn伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗機"、大尺寸(φ200mm×400mm)花崗巖試樣研究了花崗巖在高溫高壓狀態(tài)下的沖擊旋轉破巖規(guī)律。得出以下結論:①在高圍壓狀態(tài)下,隨著溫度升高,花崗巖的強度逐漸降低,沖擊旋轉鉆進速度隨之逐漸增大;②在高圍壓狀態(tài),沖擊旋轉破巖的單位破巖能耗隨著溫度升高而降低,鑿巖效率明顯提高;③在高溫高壓環(huán)境下,在一定鉆壓和沖擊功率范圍內(nèi),鑿巖速度隨著鉆壓或沖擊功率的增大而增大,單位破巖能耗基本隨著鉆壓的增大而減小。

以水泥、粉煤灰、生石灰、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和水為原料,經(jīng)化學發(fā)泡工藝,制備具有質(zhì)輕、保溫性好和環(huán)保節(jié)能等諸多優(yōu)點的新型輕質(zhì)多孔泡沫保溫材料。設計單因素試驗,研究不同發(fā)泡劑摻量、穩(wěn)泡劑摻量和生石灰摻量對泡沫水泥保溫材料性能的影響,確定材料的最佳配合比為:粉煤灰摻量為25%、水灰比為0.37、發(fā)泡劑摻量為4.5%、穩(wěn)泡劑摻量為1.2%、生石灰摻量為1.5%。測試結果表明:此最佳配比下的保溫材料的3d抗壓強度為1.049mpa,3d抗折強度為0.608mpa,導熱系數(shù)為0.067w/(m·k),其各性能均符合jg/t266-2011《泡沫混凝土》的要求。通過電子顯微鏡對泡沫水泥保溫材料的內(nèi)部微觀形貌進行觀測,研究試驗原料影響保溫材料的性能的相關作用機理。

使用改進氣流法,對泡排劑pp-f13在高溫高壓條件下的發(fā)泡能力、穩(wěn)定性及攜液能力開展了實驗評價.結果表明,高壓有利于泡沫性能,隨著壓力的增大,泡沫穩(wěn)定性顯著提高,20mpa的泡沫半衰期較常壓增幅為199.14％,并且壓力高于10mpa后,泡沫穩(wěn)定性提高幅度不大;而隨著溫度的增加,泡沫穩(wěn)定性大幅度降低.壓力與溫度對泡沫的發(fā)泡性影響都不大.穩(wěn)泡劑能夠改善泡排劑的高溫穩(wěn)定性,其中無機穩(wěn)泡劑sio2穩(wěn)泡能力優(yōu)于有機穩(wěn)泡劑hpam及cmc,適用于高溫氣藏條件.當壓力10mpa、溫度120℃時,含sio2復合泡沫體系的泡沫半衰期是相同條件下無穩(wěn)泡劑泡沫體系的3.59倍,達到1295s.高溫高壓動態(tài)攜液實驗表明,氣流速度較低時,sio2穩(wěn)泡劑對泡排劑攜液能力作用小,但隨著氣流速度的增大,sio2復合泡沫體系攜液能力較無穩(wěn)泡劑泡沫體系有顯著提高.

在高溫、超高壓條件下,3腔壓力在一個容器內(nèi)難建立、難傳遞。設計了一套三腔壓力分隔裝置。該裝置結構簡單,能夠穩(wěn)定建立3腔壓力,模擬地層環(huán)境及井筒壓力與孔隙壓力之間的有效傳遞。為射孔試驗提供可靠設備。

針對高溫超高壓條件下三腔壓力在一個容器內(nèi)難建立、難傳遞等問題,設計了一套三腔壓力分隔裝置。該裝置結構簡單實用,不僅能穩(wěn)定建立三腔壓力、模擬地層結構環(huán)境,且可實現(xiàn)圍壓和孔隙壓力間的有效傳遞。

由于泡沫水泥漿具有密度低、強度高、防竄性能好等特點，它不僅適用于一般低壓易漏地層，還適用于氣層封固。新型泡沫水泥漿的研制，旨在研究出一種氮氣發(fā)氣劑和穩(wěn)泡劑以及與其相配套的水泥外加劑，使其均勻地分散于水泥漿中而形成泡沫水泥漿。通過對泡沫水泥漿的制備方法和性能進行室內(nèi)研究，優(yōu)化了針對泡沫水泥漿的固井工藝技術。

針對常規(guī)超高壓試驗裝置加壓及卸壓過程中無法精確控制系統(tǒng)壓力脈動變化、能源浪費等問題,在確保加壓介質(zhì)體積不變的情況下,通過對增壓器位移的閉環(huán)控制,達到調(diào)整介質(zhì)體積,從而實現(xiàn)系統(tǒng)壓力的精確調(diào)節(jié)。解決了手動卸壓、階梯卸壓等方式帶來的壓力控制不具重復性等問題,為新研發(fā)的儀器設備進行更接近實際工況的模擬壓力環(huán)境波動的耐壓性能、疲勞壽命及可靠性等模擬測試提供了測試手段。

美國w．r．grace公司生產(chǎn)的一種泡沫水泥板已獲得專利。此產(chǎn)品的絕熱性能可與傳統(tǒng)絕熱材料相比，而其抗壓強度更優(yōu)。

分析了泡沫水泥在固井工程方面應用的特點及傳統(tǒng)水泥膠結測井(cbl)方法檢測泡沫水泥固井質(zhì)量的局限性。介紹了基于超聲脈沖聲阻抗測井的聲阻抗差分技術的原理及應用的關鍵點。與常規(guī)水泥相比,泡沫水泥聲阻抗值較低,用cbl中的常規(guī)聲幅曲線評價泡沫水泥與套管的膠結質(zhì)量,可能會得出錯誤的解釋結果。利用超聲脈沖聲阻抗差分邏輯可以有效地區(qū)分泡沫水泥與流體,對第1界面作出準確評價。同時使用超聲脈沖和cbl測井儀可以精確地確定水泥殼的膠結情況及水泥與套管、水泥與地層的膠結質(zhì)量。用實例說明了基于超聲脈沖聲阻抗測井的聲阻抗差分技術在檢測泡沫水泥固井質(zhì)量的應用效果。

介紹了郭二莊礦業(yè)公司-300南大巷在動水高壓和巖層破碎務件下封堵底板涌水的過程,對底板注漿加固和封堵涌水的技術、工藝和特點進行了總結和分析。

用auger電子能譜技術分別進行金剛石單晶生長界面的金屬膜表面及附近碳原子的精細auger譜分析、金剛石單晶附近及其表面的auger譜精細結構分析。研究結果表明,在高溫高壓有催化劑參與下金剛石單晶生長是雙界面生長,存在兩個主界面d—m及m—c。高溫高壓條件下石墨中碳原子經(jīng)過“過渡層”及“金屬催化劑層”才能將碳原子的電子構形從sp2π態(tài)改變成sp3態(tài),從而以碳原子的金剛石四面體結構長到金剛石表面,金剛石晶格結構的形成是在金剛石表面層完成的。

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注水泥塞施工是在油層套管內(nèi)注水泥漿,使井某一段位置上形成堅硬的水泥塞來實現(xiàn)某一層段的修井維護方法。通過現(xiàn)場應用證明了該工藝技術具有封堵效果良好,成功率高、成本低、現(xiàn)場應用比較廣泛等優(yōu)點,但對高產(chǎn)水層和氣層及薄夾層封隔成功率低。

設計與施工 衛(wèi)生間和有地漏的廚房間采用5mm厚的epe帶鋁箔發(fā)泡膜做絕熱層，上鋪φ3＠50鋼 絲網(wǎng)片，地暖盤管pert管用100mm長的尼龍扎帶綁扎固定。戶內(nèi)其余部位均采用40mm 厚的發(fā)泡水泥做絕熱層，地暖盤管pert管用φ20×1.8發(fā)泡水泥卡釘套φ2的黃臘管固定。 3.1施工順序： 衛(wèi)生間砌墻后抹灰前將電管開槽敷設→土建三小間（電井、管道井、廚衛(wèi)間）抹灰→廚 衛(wèi)間排水立管（非下臥部位支管、登高管、地漏）安裝→廚衛(wèi)間吊模堵洞→廚衛(wèi)間貼磚部位 冷、熱水支管開槽→土建開槽處收口、衛(wèi)生間找平→衛(wèi)生間防水→下臥部位支管、登高管、 地漏安裝→樓地面清理→冷熱水支管及管井至集、分水器地暖管敷設→管路交叉部位開鑿、 復核面層標高、水管打壓→發(fā)泡水泥施工→廚衛(wèi)間鋪epe膜、鋼絲網(wǎng)→地暖盤管鋪設→穩(wěn)壓 試驗→鋪上層鋼絲網(wǎng)→填充層施工→建筑面層施工→分、集水器安裝→系統(tǒng)試壓

雙氧水制備泡沫水泥保溫材料的實驗研究

輕質(zhì)水泥混凝土路基填筑方案 無中央分隔帶示意圖 有中央分隔帶填筑示意圖 1、輕質(zhì)水泥混凝土：原材料為水泥、水、發(fā)泡劑或添加砂、粉 煤灰，按照設計配合比，使用專用拌合機械生產(chǎn)，高壓導管 輸送到施工地點，直接澆筑施工，水泥作為固化材料，凝結 后具有自立的特性，對其他臨界物質(zhì)沒有側壓力。 2、高壓導管輸送：最長可輸送900m施工路段經(jīng)過居住密集區(qū) 填筑段落小于600m時，拌合設備設置在居住密集區(qū)以外； 碾壓砼調(diào)平層 原狀土 碾壓砼調(diào)平層 輕質(zhì)混凝土原狀土輕質(zhì)混凝土 無擾動原狀土 路基頂（路基設計寬度）隔離帶 碾壓混凝土調(diào)平層（不小于15cm） 輕質(zhì)混凝土 無擾動原狀土 路基頂（路基設計寬度） 每臺設備生產(chǎn)能力600m3/8，可同時多臺生產(chǎn)。 3、輕質(zhì)水泥混凝土填筑：無需機械碾壓、振搗，無噪音，有效 避免普通路基填筑振動壓實產(chǎn)生的振動波對居住密集區(qū)造 成房屋振動和對畜

泡沫水泥（fmc）是由土、波特蘭水泥和燃燒煤炭飛灰混合而成。這種類似泡沫性質(zhì)的水泥流能較好地隔絕燃燒煤炭的氧氣來源來控制煤炭自燃發(fā)火，還能防止煤炭進一步氧化和燃燒。fmc還能充填燃燒煤炭留下的孔洞，硬化后，能夠起到支撐上覆巖層、減少地表下沉的作用。

泡沫水泥發(fā)生器及試驗方法

泡沫水泥保溫板是近年來日漸興起的一種新型墻體材料,在工程應用中具有顯著優(yōu)勢.本文就泡沫水泥保溫板在建筑工程中的應用進行了闡述,其保溫隔熱作用良好,廣泛受到業(yè)界青睞.