页岩气水平井油井水泥的原位增韧技术研究

针对页岩气水平井开发过程中油井水泥作为一种非均质多孔脆性复合材料,难以承受大型水力压裂带来的非均质载荷,导致水泥环的力学完整性失效破坏问题,开展了油井水泥原位增韧技术研究。研究中采用了固相烧结法和球形重淬技术,获得了微晶铁铝酸钙（MB）作为原位增韧材料。研究结果表明,制备的原位增韧材料在提升力学性能的基础上降低了水泥石的弹性模量,养护7 d后的抗压强度可达24 MPa,抗拉强度提升50%,弹性模量降至5.55 GPa。微晶铁铝酸钙的增韧机制为：“裂纹偏转”、“裂纹终止”、“消耗断裂能”。该研究的开展对满足以页岩气开采条件下的油井水泥服役要求,延长页岩气井寿命,增加页岩气产能具有重要意义。     

纤维增强摩阻材料增强增韧机理的SEM研究

利用日本JXA-840型扫描电子显微镜(SEM)对研制的新型摩擦制动材料冲击断口进行测试，结果表明纤维的断裂、纤维的拔出、纤维的桥接、界面脱粘及裂纹分叉、转向对提高摩阻材料的冲击韧性有极大的贡献，纤维对主裂纹的发展有阻碍作用，延缓了主裂纹的增长速度，在其他条件不变的情况下，纤维拔出的长度增加，吸收能量增大，材料的冲击强度也提高．裂纹的扩展方向对摩阻材料的韧性起着很重要的作用．     

纤维/晶须材料对固井水泥石的增韧机理研究

扫描电子显微镜（SEM）用于水泥基材料研究,可以准确、快速、直观地提供水泥石断面的微观形貌等信息。固井水泥环这一水泥基材料在井下工况受复杂应力影响易产生微裂缝与微环隙,造成水泥环封固能力下降。高弹模纤维、低弹模纤维、晶须等材料有助于降脆增韧水泥环。为了弄清高弹模纤维、低弹模纤维、晶须等材料对水泥环的降脆增韧机制,用扫描电镜对水泥石微观形貌进行了观察分析,探讨了增韧机制。实验结果表明,高弹模纤维、低弹模纤维、晶须等材料降脆增韧水泥环的机制包括拔出、桥连和裂纹偏转。相对于单掺纤维或单掺晶须,将二者混杂使用的增韧效果更好,其原理在于晶须属于微米级材料,可以阻止微米级微裂纹的产生和扩展;纤维属于毫米级材料,可以阻止毫米级微裂缝的产生与扩展;二者混杂使用可以起到多层次阻裂和增韧的目的。     

纤维增强MDF水泥的性能

研究了玻璃纤维和碳纤维作为MDF水泥增强材料的可行性及其增强效果，考察了二种纤维的长径比、体积掺量对MDF水泥材料的抗弯强度、断裂韧性、浸水体积膨胀率等性能的影响。研究结果表明，碳纤维和玻璃纤维作为MDF水泥的增强材料均能够显著提高MDF水泥的力学性能和耐水性、玻璃纤维的效果优于碳纤维。纤维增强MDF水泥的微观结构特征是纤维在复合材料中呈三维均匀分布，形成空间网络结构，这是纤维增强MDF水泥的主要原因。     

纤维水泥材料在当代建筑设计表现中的应用研究

纤维水泥材料既是一种新型的绿色环保的建筑装饰材料。本文将纤维水泥板在当代建筑设计表现中的应用归结为三个主要方面:一是它丰富的色彩和肌理在建筑表现中的应用;二是它在异型建筑中的应用;三是它作为一种绿色建材在生态建筑中的应用,并通过对具体实例的分析展望纤维水泥材料在未来设计表现中的应用。     

PVA接枝纤维增强水泥材料的研究

分别以丙烯酸和丙烯酰胺为单体 ,通过接枝反应向 PVA纤维表面引入带有极性羧基基因或酰胺基团的支链 ,考察了 PVA接枝纤维对其增强水泥材料力学性能的影响。结果表明 ,与未接枝 PVA纤维相比 ,PVA接枝纤维增强水泥材料的极限弯曲强度明显增大 ,增幅可达 30 % ,而其弯曲模量、屈服弯曲强度和断裂韧性几乎没有变化 ;随着接枝率的增大 ,PVA接技纤维增强水泥材料的极限弯曲强度减小。     

纤维对偏高岭土-矿渣基地聚合物的增韧改性

在偏高岭土-矿渣基地聚合物中加入纤维改善地聚合物的韧性.用不同龄期样品的抗冲击功、抗折强度、样品受压过程分析和受压样品外貌及断口形貌显微分析等表征纤维对地聚合物的增韧效果.结果表明:BF型化纤可显著提高偏高岭土-矿渣基地聚合物的韧性.80℃养护条件下,BF型化纤掺量为0.7%时,样品3d和28 d的抗冲击功较同龄期净浆提高了136.38%和188.62%,抗折强度提高了40.30%和37.33%;样品28 d的极限载荷较净浆提高了30.21%,受压破坏时的形变量增加了18.06%,且样品受压破坏的断裂功明显大于净浆的断裂功,极限载荷与失效载荷比值为1.60(净浆为1.13);BF型化纤穿插于硬化体结构内部,具有桥联搭接作用.     

FF-1型油井水泥降滤失剂的合成与性能评价

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）与丙烯酰胺（AM）为单体，采用水溶液自由基共聚法进行二元共聚，合成出了油井水泥降滤失剂FF—1。性能评价结果表明：当单体质量分数为8％，单体质量比为1：7，引发剂质量分数为0．3％，引发剂摩尔比为1：1，反应温度50℃左右，反应时间6h左右时，FF—1降滤失性能优异，与净浆滤失量相比降低了98．5％；40—100℃都能将滤失量控制在30mL以下。且对饱和盐水水泥浆同样有效。     

尼龙纤维增强MDF水泥的力学性能研究

制备了以ＭＤＦ水泥为基体的尼龙纤维增强复合材料并对其力学性能进行了测试,结果表明在ＭＤＦ水泥基体中加入一尼龙纤维可以有效地提高材料的抗冲击性能,当复合材料中尼龙纤维含量为体积分数￣２％时,材料的冲击强度即可达１４．２５ｋＪｍ＾－２,变曲强度８１．２ＭＰａ,并对纤维增韧机理以及断裂特性进行了探讨。     

纳米氧化铝对牙科烤瓷材料的强化与增韧

以纳米氧化铝为弥散颗粒，对低温牙科烤瓷材料进行了增强、增韧．采用X射线衍射技术研究了氧化铝在烧结体中的存在形态，并分析了氧化铝添加量对材料强度、硬度和韧性的影响．结果表明：牙科烤瓷材料的抗弯强度、硬度和韧性随纳米氧化铝添加量的增加而增加；在烧结温度不超过900℃时，添加1．5％（质量分数）的纳米氧化铝对牙科烤瓷材料有明显的增强增韧作用．     

低掺量PA6短纤维水泥基材料的力学性能及耐久性

采用PA6短纤维在较低掺量情况下对水泥基材料力学性能及耐久性进行了研究 ,并与Nycon纤维进行对比。结果表明PA6短纤维可明显提高水泥基材料的抗冲击性能和抗冻融性能 ,对水泥基材料其他性能没有影响 ,PA6短纤维在水泥基材料中可免受大气老化影响 ,其综合性能达到国外同类产品水平     

纤维增强磷酸钾镁水泥砂浆力学性能研究

研究了PVA纤维、PP纤维、玻璃纤维三种纤维在不同的w_(S/C)下对磷酸钾镁水泥砂浆力学性能的影响.结果表明:三种纤维都能在一定程度上增强磷酸钾镁水泥砂浆的力学性能,对磷酸钾镁水泥砂浆早期力学性能的影响比较大,后期力学性能的影响会有所降低.其中,PVA的增强效果最为明显,PP纤维次之,玻璃纤维增强效果最弱.同时得出,在同种纤维条件下,w_(S/C)不是磷酸钾镁水泥砂浆抗折强度的主要影响因素,但是其抗压强度均随着w_(S/C)的增大而增大.     

碳纤维水泥基材料压阻效应研究

本文研究了掺有碳纤维的水泥基复合材料的导电机理和在轴向压力下的压阻特性。结果表明 :碳纤维水泥基复合材料的导电性有较显著的压力依赖性。在低应力水平下电阻随压力增加而降低 ,在较高应力水平下则随应力增大而升高 ,呈现所谓的“电阻负压力系数 (NPCR)和正压力系数 (PPCR)”效应。电阻的压力依赖性与碳纤维在水泥基体中形成的导电网络在荷载作用下的破坏与重组有关     

纤维水泥砂浆的阻裂机理

主要研究墙体抹面水泥砂浆因温差变化发生微观和宏观裂缝 ,甚至扩展的多发病 ,进而阐述抹面纤维水泥砂浆阻止温差裂缝的机理 ,并说明某种规格 ,而且具有一定量纤维的纤维水泥砂浆是可以减少 ,阻止或消除温差变化引发的裂缝。这是很有经济、技术和实用价值的     

纤维水泥浆体系防窜性能研究

针对固井过程中的气窜问题，对纤维水泥浆的防窜性能进行了实验研究。结果表明，纤维水泥浆的静胶凝强度提高速率比无纤维水泥的快，而且静胶凝强度达到一定值之后其抗压强度会迅速增大，有利于固井作业完成后水泥浆的快速凝结，防止气窜的发生；纤维水泥浆与无纤维水泥浆的稠化时间相差较小，且直角化性能理想；纤维长度为350-1400μm、掺量为0．12％～0．3％的纤维水泥浆体系具有较低的水泥浆防窜性能系数，可以有效地提高水泥浆的防窜性能。     

单片机在水泥配料系统中的应用

针对一般中、小水泥厂配料的要求，介绍了一种新型的智能化数据采集和调控装置。该装置以80C196KC单片机为核心，用LED数码管显示，通过小键盘可方便地修改石灰石、煤炭、黄土、铁粉等的配比。本装置结构简单，调节方便，性能价格比高。     

钢纤维和仿钢纤维喷射混凝土性能

为了探讨在喷射混凝土中仿钢纤维替代钢纤维的可行性,研究了钢纤维和仿钢纤维喷射混凝土的力学性能和耐久性能,特别是对其抗碳化以及抗氯离子侵蚀耐久性进行了比较.研究结果表明,在适量的掺量条件下,钢纤维喷射混凝土的力学性能较仿钢纤维要好,但从长期耐久性来看,在碳化和氯离子腐蚀环境中钢纤维喷射混凝土将有一个失效的过程,而仿钢纤维喷射混凝土可长期有效.因此,在腐蚀环境条件下,当力学性能满足设计要求时,仿钢纤维完全可以替代钢纤维,且提高了耐久性能.     

聚丙烯纤维在水泥稳定碎石基层中的应用研究

针对现有高等级公路半刚性基层水泥稳定碎石易出现收缩裂缝的现象,将聚丙烯纤维掺入水泥稳定碎石混合料,阻止和减少裂缝的发生。对其作用机理和路用性能以及路用性能随龄期的变化规律作了介绍。     

纤维水泥石抗拉强度模型研究

为了将纤维水泥浆体系更好地应用于固井工程中,有必要对纤维改善水泥石强度机理进行研究并建立强度模型。利用岩石力学三轴实验机对纤维水泥石试块进行弹性模量测试,得到了纤维水泥石单轴应力-应变实验图。根据细观力学理论和能量守恒原理,在建立顺向分布纤维水泥抗拉强度模型的基础上得到了乱向分布纤维水泥的抗拉强度模型。模型分析结果表明,随着纤维掺量的增加,水泥石的抗拉强度有先增大后降低的趋势,这与实验室试验所得规律相同。