钻井完井液浸泡弱化页岩脆性机制

页岩脆性是页岩地层钻井、水力压裂设计的关键参数之一,目前针对钻井过程中工作液浸泡对页岩脆性的影响还未引起关注.通过开展钻井完井液浸泡前后页岩三轴力学实验,利用脆性评价模型分析了页岩脆性变化特征.结果表明,延长组页岩脆性强于龙马溪组页岩;油基和水基钻井完井液浸泡均能导致页岩脆性降低,且油基钻井完井液浸泡后的页岩脆性降低幅度更大;龙马溪组页岩浸泡后脆性减弱幅度较延长组页岩大.页岩脆性弱化机制包括:(1)由层理面胶结强度不同引起的脆性强弱差异;(2)由毛管自吸作用导致的高孔压、高应力强度因子、低临界断裂韧性;(3)由碱液侵蚀导致的页岩溶蚀孔形成及矿物颗粒碎裂;(4)由黏土矿物水化膨胀产生的膨胀应力;(5)由钻井完井液滤液润滑导致的页岩破裂面摩擦系数降低.延长组页岩层理面强度较龙马溪组页岩低,导致延长组页岩脆性强于龙马溪组页岩.其次,和水基钻井完井液相比,油基钻井完井液具有更大的自吸量、更高的pH值、更强的润滑性,因此,油基钻井完井液浸泡降低页岩脆性幅度更大.另外,由于龙马溪组页岩具有更小的润湿角、更强的毛管自吸和碱液侵蚀作用,相同浸泡条件下,龙马溪组页岩脆性降低幅度更大.本研究可为页岩地层钻井液性能优化、井壁稳定控制、水力压裂设计等提供理论指导.      

合金渗碳体稳定性研究

依据固体与分子经验电子理论,建立“实际晶胞模型”,采用统计法计算合金元素M（Cr、V、W、Mo、Mn）取代渗碳体（θ-Fe₃C）不同位置和数目的Fe¹、Fe²后的价电子结构.定义稳定性因子P并讨论分析不同位置、数目和类型的Fe原子被M取代后,P的变化规律.结果表明：晶格电子密度、原子键对称性和键能,对稳定性有重要影响;M取代Fe²比取代Fe¹稳定,Cr、Mo、W、V成对取代2、3或6、7位置的2个Fe²最稳定;合金渗碳体的稳定性按W、Cr、V、Mo、Mn的顺序递减.     

干摩擦条件下超声流变压铸高铁过共晶Al-Si合金磨损性能研究

采用销盘式摩擦磨损试验机对干摩擦条件下超声流变压铸成形Al-17Si-2Fe-2Cu-1Ni-0.8Mn合金的磨损性能进行了研究.结果表明:在相同载荷下,超声流变压铸试样的磨损率比液态压铸试样小.长板条状δ-Al4(Fe,Mn)Si2相的细化以及气孔的消除使得合金的耐磨性能得以提高.当载荷从50 N增至100 N时,液态压铸和超声流变压铸试样的磨损率增幅均较大;当载荷从100 N增至150 N时,磨损率增幅变缓;当载荷从150 N增至200 N时,磨损率增幅又变大.合金在低载荷(50 N)时,磨损机理以氧化磨损为主;当载荷介于100~150 N之间时,以氧化磨损和剥层磨损相结合的方式为主;在高载荷(200 N)时,以剥层磨损为主.