水化作用

摘要： 为了深入研究内应力场的变化对诱导微裂缝的影响,针对黏土矿物水化膨胀这一问题,运用复合材料理论的等应力和等应变理论估算黏土矿物和非黏土矿物的力学参数,采用数值模拟的方法分析黏土矿物吸水膨胀后诱导微裂缝的起裂和扩展规律。结果表明1)内应力最大处产生在黏土矿物与非黏土矿物的界面处,最大Mises应力可达40.86 MPa,并随着与黏土矿物中心距离的增加而减小;2)2个黏土矿物膨胀诱导对称分布的内应力场,黏土矿物膨胀挤压导致其与非黏土矿物界面处的应力放大,当黏土矿物之间的距离由2d增加到4d时,最大Mises应力由47.45 MPa减小到40.81 MPa;3)黏土矿物水化膨胀对压后裂缝网络的形态具有显著的影响,黏土矿物间距离越近,黏土矿物和非黏土矿物界面处的应力越大,越容易形成复杂缝网。当黏土矿物间距大于4d后,这种放大效应消失;4)页岩孔隙中的水向前推进形成含水量梯度,导致微裂缝沿自吸端面不断向前扩展。为页岩储层水力压裂的优化及压裂液的返排措施的制定提供了理论基础,促进我国页岩气压裂水平的进步。

摘要： 页岩气藏进行体积压裂后,大量压裂液侵入地层与储层发生水化作用,对压裂改造产生影响,开展页岩水化作用的研究具有重要意义。以提升压裂缝网复杂度为目的,文章提出了一种页岩气藏压裂前的清水水化预处理工艺,泵注一定量清水对即将压裂的层段进行浸泡,并开展了四川盆地页岩气水平井水化预处理工艺的现场试验。压裂前水化预处理使压裂初期的地层破裂点普遍多于相邻未水化处理的层段,结合储层最小水平主应力分析,水化层段延伸压力相对于邻段较低。前期室内岩心水化实验和现场水化处理结果显示,页岩储层通过水化预处理可以在一定程度上诱导储层内部空间产生变化,改变压裂前地层原有的孔隙结构,从而改变破裂压力与破裂特征,对页岩气储层改造的裂缝复杂度提升具有重要的参考意义。

摘要： 碳化、硫酸盐侵蚀以及氯离子诱导腐蚀等三种常见混凝土耐久性问题的本质是外界离子进入混凝土与水泥石或钢筋发生不利的物理化学反应。层状双金属氢氧化物(LDHs)具有独特的层状结构和阴离子吸附功能,可作为混凝土内部有害离子的吸附剂,从而改善混凝土的耐久性。目前,尽管LDHs在水泥混凝土中的应用还处于早期探索阶段,但其相关作用机理研究已经开展得较丰富。本文综述了水泥混凝土(包括复合硅酸盐水泥和碱激发材料体系)中类水滑石产物(MgAl-LDHs)和AFm相(CaAl-LDHs)的形成机制,阐述了LDHs与混凝土中离子的作用机制,评估了MgAl-LDHs和CaAl-LDHs对水泥混凝土强度发展和耐久性能的影响,并指出开发LDHs作为混凝土矿物外加剂的广阔应用前景。

摘要： 磷矿渣作为一种常见的工业废渣,长期露天堆放不仅占用大量土地,而且在雨水的冲刷作用下,里面的微量元素逐渐溶出,渗入地下进而污染水体,不仅影响环境,更是一种资源浪费。磷矿渣是一种以硅酸钙为主要成分,具有一定活性的酸性矿渣。根据磷矿渣的成分及特点,先分析其在不同条件下的浸出特性,再分别从磷矿渣对水泥水化作用、沥青混合料的影响及水泥混凝土的影响三个方面进行叙述,简述中国磷矿渣研究近况。

摘要： 百色市位于广西壮族自治区西部,东经104°28′~107°54′,北纬22°51′~25°07′之间,属亚热带季风性气候,平均气温19.0~22.1°C,年平均降雨量1114.9mm,雨热同季,适宜水稻生长,年种植面积保持在6.67万hm 2以上,为区域主粮自足提供保障,由于百色地区属典型的喀斯特地貌,经过富铝化作用和氧化铁的水化作用,土壤多为红壤土或黄壤土,质地黏重,肥力低下,因此在水稻种植过程中需要进行育苗壮秧以增加产量。

摘要： 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T_(2)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,易于在晶体表面形成水化膜,降低了岩石骨架颗粒间的引力与胶结强度,造成颗粒松动、脱落和运移。蒙脱石水化后的膨胀体积、膨胀应力和线性膨胀率均大于伊利石,其中应力膨胀的滞后性是导致微观孔隙结构变化的主要原因。水化伤害程度随浸泡时间的增加先快速增加后趋于稳定,而水化作用下的微裂缝则扩展延伸后趋于闭合。

摘要： 以四川盆地威远地区龙马溪组页岩为研究对象,开展页岩水化浸泡和返排实验。首先,通过核磁成像技术、核磁共振T2谱和低温N2吸附等测试手段,评价水化过程中样品的孔缝形态与宽度、微孔径分布及比表面积等参数变化;其次,通过高速离心机对比模拟页岩水化前后水相返排过程,探究不同尺度孔隙中流体的返排特征;最后,探讨页岩水化作用机理。研究结果表明:水化过程改变了页岩的孔隙结构;在水化应力的作用下黏土矿物导致页岩孔隙和微裂缝的扩展与衍生,页岩样品孔缝总体积增加6.9%~9.0%,微孔径及比表面积增大,孔隙开放程度及连通性变好;页岩水相返排过程存在孔隙阈值,研究区页岩平均孔隙阈值为31.9 nm,孔隙直径大于阈值的孔隙越多,水相返排效率越高;水相返排过程与孔隙尺度及孔隙类型密切相关,随着返排压差增大,液体克服多种微观作用力控制,返排率不断提高,水化作用对返排率的提高有明显促进效果。

摘要： 在渤海油田存在的深部存在风化带砂砾岩地层,具有一定的水化作用,对钻井井壁稳产生影响.通过对比泡水后强度实验,发现水化作用对井眼的稳定性有一定的影响,结果表明,浸泡钻井液与未浸泡钻井液相比,岩心强度、弹性模量均有一定量的下降,泊松比上升较大.对现场作用具有一定的指导作用.

摘要： 选取四川盆地长宁地区龙马溪组页岩样品,开展电镜扫描、CT扫描、高压压汞、低温N2吸附、水化自吸等实验,对比蒙脱石、伊利石水化特征,分析页岩水锁解除能力的主控因素,揭示页岩水化过程中孔隙结构的演变机制.研究表明:页岩水化特征与黏土组成密切相关,伊利石含量高的页岩不易水化膨胀,改善储集层孔隙结构的能力有限;蒙脱石含量高则易水化膨胀,改善储集层孔隙结构的潜力较大;页岩伊利石含量高,初期自吸作用相对较强,但扩散能力不足,易形成水锁;页岩蒙脱石含量高,初期自吸作用相对较弱,扩散能力较好,具有一定的水锁解除能力;页岩存在最佳水化时间,此时储集层物性最好,水化时间过长,则对储集层物性形成伤害,伊利石含量高的页岩最佳水化时间较短;无机阳离子对黏土矿物吸水膨胀具有抑制作用,对伊利石的抑制作用更强,K+抑制效果较好,蒙脱石含量高的储集层可以通过降低压裂液阳离子含量促进黏土水化作用;伊利石含量高的储集层可注入高K+含量的压裂液抑制水化作用.

摘要： S油田位于渤海南部海域,已钻探井在馆陶组及沙河街组地层均发生不同程度井壁坍塌现象,表现为振动筛返出较多剥落硬质碎屑及部分泥岩掉块、起下钻遇阻卡、倒划眼憋压蹩扭矩等.为探寻该油田井壁失稳机理,减少井下复杂情况发生,对岩心做了单轴、三轴强度试验、泡钻井液实验,并计算了地层的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度、粘聚力、内摩擦角和抗拉强度,由此判断三个主地应力的大小次序及方向,落实了各地层单轴抗压强度及定量分析水化作用对井壁稳定周期的影响,对渤南区域大规模开发具有重要意义.

摘要： 在常规水基钻井过程中,一旦泥页岩地层与水基钻井液接触后,泥页岩发生水化作用,岩石强度大幅度降低,地层稳定性下降,井壁开始出现垮塌失稳。因此,评价水化作用对泥页岩岩石强度的影响是泥页岩地层井壁稳定性研究的关键内容之一。基于大量的室内实验和现场实践发现,水化作用对泥页岩地层井壁稳定性的影响程度与泥页岩粘土矿物类型,钻井液体系离子类型和摩尔浓度密切相关。本文深入研究了泥页岩水化作用的微观机理,基于扩散双电层理论和范德华理论,理论模拟了水化作用对泥页岩岩石强度的影响,并与室内实验结果进行了对比分析,理论模拟结果与室内实验结果较为吻合。

摘要： 国内营建相关产业制造排放二氧化碳及消耗资源所占比例高于其他产业,虽然清水混凝土亦是钢筋混凝土构造,外墙不需打石、粉光与贴瓷砖石材等外饰材的修饰,可减少工项与建材的使用.本研究目的系在探讨清水混凝土添加炉石性能检测,针对新拌及硬固性质与工地现况之研究探讨,设计三组炉石取代部分水泥(0％、15％、30％)拌合,在添加15％炉石粉抗压强度明显高于控制组14％,MOCK-UP模型及工地现场混凝土(15％)钻心试体上、中、下层,结果可填充结构体每个角落,并无发生骨料析离及无龟裂,工地现场混凝土(15％)抗压强度试验中,水中养护在水化作用下,均高于工地现场气干(无养护),相差最高差40％,MOCK-UP模型表面孔隙量,以炉石粉0％(控制组)最多＞炉石粉30％＞炉石粉15％,与MOCK-UP模型试体钻心外观上大致相同,炉石粉添加比例30％初期色泽较偏藏青色,其余(控制组及15％)色泽尚均匀,时间久颜色分布大致均匀.从研究结果中找出清水混凝土之适用性并验证其结果,亦可落实废弃物再利用及达到高流动清水混凝土之要求.

摘要： 本文利用水化动力学模型与方法对含磨细玻璃粉水泥基材料的水化机理与过程进行研究,得到了反应级数、反应速率常数等动力学参数及理论模拟曲线,然后据此分析了磨细玻璃粉对水泥基材料水化动力学影响.结果表明,掺磨细玻璃粉水泥基材料水化过程由初期的结晶成核与晶体生长控制到相边界控制再到扩散控制几个阶段组成.磨细玻璃粉掺量的增加则强化了结晶成核与晶体生长控制作用,促进了水泥基材初期的水化作用.

摘要： 在泥页岩的水化过程中,自吸是一个不可忽略的因素。本文从泥页岩自吸理论的基础出发,试图从室内实验和数学模拟两个方面来了解泥页岩自发吸水的规律及影响因素。实验选择了两类具有代表性的泥页岩和四种不同类型的试剂,使用自行设计的泥页岩自发吸水装置,进行泥页岩自发吸水实验,得到了它们的自吸含水量与时间的关系曲线。同时,利用数学建模,模拟出了各组样品和试剂的自吸含水量与时间的关系曲线图。最后,分析对比实验和模拟结果,分析表明:具有较高孔隙度和渗透率的膨胀性泥页岩比硬脆性泥页岩的吸水能力更强。提高液体的矿化度有可能降低泥页岩的吸水能力,添加封堵剂和润湿反转剂有可能减少吸水量,降低泥页岩的水化作用,对泥页岩自吸影响较大。此外,模拟结果能够较好拟合实验结果,这说明数学模拟对研究泥页岩水化过程是一个好方法。

摘要： 大陆裂谷是板块构造的一个重要阶段,这期间有大量来自地幔的物质和热量输入到地壳.由于在构造伸展过程中大陆裂谷带具有高地温梯度,它成为发育岩浆作用、水-岩相互作用和高温变质作用等一系列过程的活跃带.结合岩相学、矿物地球化学、石榴石原位O同位素和错石U-Pb年龄以及原位O同位素，对北淮阳的变质花岗岩进行了系统的研究。

摘要： 大陆裂谷是板块构造的一个重要阶段,这期间有大量来自地幔的物质和热量输入到地壳.由于在构造伸展过程中大陆裂谷带具有高地温梯度,它成为发育岩浆作用、水-岩相互作用和高温变质作用等一系列过程的活跃带.结合岩相学、矿物地球化学、石榴石原位O同位素和错石U-Pb年龄以及原位O同位素，对北淮阳的变质花岗岩进行了系统的研究。

摘要： 大陆裂谷是板块构造的一个重要阶段,这期间有大量来自地幔的物质和热量输入到地壳.由于在构造伸展过程中大陆裂谷带具有高地温梯度,它成为发育岩浆作用、水-岩相互作用和高温变质作用等一系列过程的活跃带.结合岩相学、矿物地球化学、石榴石原位O同位素和错石U-Pb年龄以及原位O同位素，对北淮阳的变质花岗岩进行了系统的研究。

摘要： 大陆裂谷是板块构造的一个重要阶段,这期间有大量来自地幔的物质和热量输入到地壳.由于在构造伸展过程中大陆裂谷带具有高地温梯度,它成为发育岩浆作用、水-岩相互作用和高温变质作用等一系列过程的活跃带.结合岩相学、矿物地球化学、石榴石原位O同位素和错石U-Pb年龄以及原位O同位素，对北淮阳的变质花岗岩进行了系统的研究。

摘要： 大陆裂谷是板块构造的一个重要阶段,这期间有大量来自地幔的物质和热量输入到地壳.由于在构造伸展过程中大陆裂谷带具有高地温梯度,它成为发育岩浆作用、水-岩相互作用和高温变质作用等一系列过程的活跃带.结合岩相学、矿物地球化学、石榴石原位O同位素和错石U-Pb年龄以及原位O同位素，对北淮阳的变质花岗岩进行了系统的研究。

摘要： 水泥水化进程复杂,所形成的水化产物缺陷较多,因而导致水泥基复合材料的力学性能及耐久性较差,如何对水泥水化行为进行调控成为了研究的热点.氧化石墨烯(GO)是由石墨氧化制备石墨烯的中间产物,因其存在大量的活性基团,在水泥基复合材料领域具有广阔的应用前景.概述了氧化石墨烯的选择及制备,论述了氧化石墨烯增强水泥基复合材料的流变性、微结构、物理力学性能及耐久性,重点阐述了氧化石墨烯对水泥基复合材料水化及性能调控的作用机理,针对当前研究中存在的问题进行了总结,并对未来的研究工作进行了展望.

摘要： 本申请实施例提供一种岩石水化作用程度表征方法及系统，通过在吸附实验腔室充入吸附气对待测岩样进行低温氮气吸附实验，并根据分析仪采集的待测岩样的初始气体数据得到水化之前的初始分形维数。然后通过浸泡腔室对待测岩样进行浸泡处理，并对浸泡处理之后的待测岩样进行低温氮气吸附实验，再根据分析仪采集的吸附气体数据得到水化之后的孔隙结构的分形维数。最后，利用水化之前的初始分形维数及水化后的分形维数构建水化作用指数。如此，通过待测岩样水化作用前后的吸附气体数据以计算得到对应的分形维数，再利用水化作用前后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数，可合理、有效地定量表征岩石的水化作用程度，为后续岩石储层分析提供参考资料。

摘要： 本发明公开了一种基于水化作用评价压裂液返排时机的测试装置与方法，所述装置包括包括导流室，所述导流室内设有温度控制器和方形岩块，所述岩块内部设有人造裂缝，所述人造裂缝包括一条从左至右贯穿岩样的主裂缝，所述人造裂缝内铺设有支撑剂，所述岩块左右两端均设有压力垫板，所述压力垫板上设有液压块，所述液压块与液压油罐相连；所述主裂缝的左右两端分别与主裂缝注入口和出口相连，所述主裂缝注入口分别与压裂液罐和返排固液回收罐相连，且相连的管道上依次设有压力表和流量计；所述主裂缝出口通过管道与氮气罐相连，且相连的管道上也设有压力表。本发明考虑到了储层条件下水化作用对支撑剂嵌入的影响，由此确定的返排时机更加精确。

摘要： 本发明公开了一种非均质页岩储层水化作用能力的综合评价方法，包括步骤：根据页岩储层段岩石制备岩样，并将岩样干燥至恒重；测量所述岩样的孔隙度和渗透率，根据孔隙度和渗透率获取所述岩样的物性指数；测量所述岩样的矿物成分，根据矿物成分获取所述岩样的脆性指数；进行岩样渗吸实验测试，获取岩样的亲水指数；通过岩样的物性指数、脆性指数、亲水指数，确定岩样水化作用综合指数，采用岩样水化作用综合指数进行页岩岩样水化作用能力的综合评价。该方法能够对页岩水化作用能力进行定量表征，其测试与应用方法操作简单，计算结果更为精确，且不需要大量的矿场实验，大大降低了经济成本，为页岩气井焖井时间优化提供重要科学依据。

摘要： 本发明公开了一种页岩水相渗吸与水化作用能力的实验测试方法，包括：(1)加工岩心，干燥后测试得到岩心基础参数；(2)根据页岩储层情况设置实验的围压和温度，利用计量管记录不同时间所对应的渗吸量，计算渗吸因子以及水化能力。本发明设计了一种同时考虑地层围压和地层温度影响的页岩水相渗吸与水化作用能力的实验测试方法，能够同时且定量的测试页岩水相渗吸与水化作用能力，首次将页岩渗吸前后的微裂缝孔隙体积进行定量表征，克服了以往现有技术中忽略了微裂缝孔隙体积对水化作用能力的重要影响。

摘要： 本发明公开了一种非均质页岩储层水化作用能力的综合评价方法，包括步骤：根据页岩储层段岩石制备岩样，并将岩样干燥至恒重；测量所述岩样的孔隙度和渗透率，根据孔隙度和渗透率获取所述岩样的物性指数；测量所述岩样的矿物成分，根据矿物成分获取所述岩样的脆性指数；进行岩样渗吸实验测试，获取岩样的亲水指数；通过岩样的物性指数、脆性指数、亲水指数，确定岩样水化作用综合指数，采用岩样水化作用综合指数进行页岩岩样水化作用能力的综合评价。该方法能够对页岩水化作用能力进行定量表征，其测试与应用方法操作简单，计算结果更为精确，且不需要大量的矿场实验，大大降低了经济成本，为页岩气井焖井时间优化提供重要科学依据。

摘要： 本发明公开了一种基于水化作用评价压裂液返排时机的测试装置与方法，所述装置包括包括导流室，所述导流室内设有温度控制器和方形岩块，所述岩块内部设有人造裂缝，所述人造裂缝包括一条从左至右贯穿岩样的主裂缝，所述人造裂缝内铺设有支撑剂，所述岩块左右两端均设有压力垫板，所述压力垫板上设有液压块，所述液压块与液压油罐相连；所述主裂缝的左右两端分别与主裂缝注入口和出口相连，所述主裂缝注入口分别与压裂液罐和返排固液回收罐相连，且相连的管道上依次设有压力表和流量计；所述主裂缝出口通过管道与氮气罐相连，且相连的管道上也设有压力表。本发明考虑到了储层条件下水化作用对支撑剂嵌入的影响，由此确定的返排时机更加精确。

摘要： 本申请实施例提供一种岩石水化作用程度表征方法及系统，通过在吸附实验腔室充入吸附气对待测岩样进行低温氮气吸附实验，并根据分析仪采集的待测岩样的初始气体数据得到水化之前的初始分形维数。然后通过浸泡腔室对待测岩样进行浸泡处理，并对浸泡处理之后的待测岩样进行低温氮气吸附实验，再根据分析仪采集的吸附气体数据得到水化之后的孔隙结构的分形维数。最后，利用水化之前的初始分形维数及水化后的分形维数构建水化作用指数。如此，通过待测岩样水化作用前后的吸附气体数据以计算得到对应的分形维数，再利用水化作用前后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数，可合理、有效地定量表征岩石的水化作用程度，为后续岩石储层分析提供参考资料。

摘要： 本实用新型公开了一种恒载荷作用下水化作用对岩石抗拉强度影响评价装置，其要点在于测试岩石在地层温度、孔隙压力、水作用和地应力环境下的抗拉强度。将岩石加工为人字型切槽巴西圆盘试样，根据地层情况确定温度、孔隙压力、水溶液介质和应力值，并将试样置于水岩作用下恒载荷岩石抗拉强度评价装置中以保证其处于所模拟的地层环境中，作用一段时间后，使用材料力学性能测试系统对试样进行压缩试验，根据荷载大小计算出岩石在地层环境下的抗拉强度。利用该装置得出的岩石断抗拉强度值，可为深入研究温度、孔隙压力对岩石抗拉强度的影响提供实验数据，并为防止岩体破坏或者为油气井压裂地层提供基础数据支撑。

摘要： 本实用新型提供了一种模拟水化作用对岩石强度影响的试验装置，包括注液系统、轴压加载系统、围压加载系统，注液系统包括储液箱、以及与储液箱连接的注液管线；轴压加载系统包括加压盘、以及与加压盘连接的第一驱动装置；围压加载系统包括设于岩心两侧的两个加压板、以及分别与两加压板连接的两个第二驱动装置，两第二驱动装置能分别驱动两加压板朝岩心运动，两加压板通过对扣包围岩心的外周壁，并与岩心的外周壁贴合。本实用新型能模拟真实地层压力环境下水化作用对岩石强度的影响。

摘要： 本实用新型公开了一种页岩水化作用强度定量评价装置，涉及油气储层钻完井、储层增产改造以及岩土工程技术领域，包括岩心夹持系统、温度控制系统、环压控制系统、回压控制系统和液舱压力控制系统，岩心夹持系统包括岩心夹持器、岩心舱、液舱、摄像头、注液通道和排空通道，岩心舱位于岩心夹持器中，岩心舱内设置所述液舱，液舱内放置有与数据采集分析器连接的摄像头；液舱下端连接注液通道，上端连接所述排空通道。本实用新型能够模拟页岩储层主压裂完成后压裂液返排前期时高温、高压环境下页岩强制水化过程以及返排后期高温、高压环境下页岩自发水化过程，同时可以进行常温、常压下页岩等非常规储层岩心的自发、强制、单面、多面水化过程。