天然气水合物储层泥质细粉砂挡砂介质堵塞规律与微观挡砂机制

中国南海海域部分天然气水合物储层中地层砂为高泥质含量细粉砂，开采防控砂难度较大。针对高泥质细粉砂挡砂机制问题，使用粒度中值为10.13 μm的泥质细粉砂样品，模拟单向气液携砂流动条件，使用绕丝筛板、金属烧结网、金属纤维、预充填陶粒4类挡砂介质在20~80 μm挡砂精度下进行挡砂模拟实验，采用显微成像系统观察挡砂介质内部及表面砂粒沉积与堵塞动态，分析介质流通性能和挡砂性能变化，总结堵塞规律、微观挡砂机制与形态及其控制因素。研究结果表明，不同类型和精度的挡砂介质对泥质细粉砂的堵塞总体呈现堵塞开始、堵塞加剧和堵塞平衡3个阶段。随着驱替进行，挡砂介质渗透率逐渐降低，幅度会高达90%以上；同时过砂速度减缓，最终过砂率为5%~10%。根据堵塞规律和微观图像分析，提出了粗组分分选桥架、局部砂团适度挡砂、整体砂桥阻挡等挡砂介质对泥质细粉砂的3种微观挡砂机制。以粗组分分选桥架挡砂机制为主的挡砂工况下，挡砂介质堵塞渗透率较高，但过砂率超过15%，挡砂效果较差；以整体砂桥挡砂机制为主时，过砂率在10%以下，挡砂性能较好，但各类挡砂介质的堵塞渗透率不足1 D，流通性能较差。局部砂团适度挡砂机制为主时介质挡砂性能及流通性能介于两者之间。挡砂介质对天然气水合物储层泥质细粉砂的微观挡砂机制和形态受挡砂介质类型、精度、地层砂特征以及流动条件等因素控制，其规律对于水合物泥质细粉砂防控砂优化有指导意义。     

纳米La_2O_3掺杂Mo_2NiB_2基金属陶瓷的摩擦磨损特性研究

以Ni-6B-53.3Mo为基础材料,采用真空热压烧结的方法在970℃下,制备不同La_2O_3掺杂含量(0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%)的Mo_2NiB_2基金属陶瓷。采用高温真空摩擦磨损试验仪、表面轮廓仪、激光共聚焦显微镜以及X射线衍射仪研究La_2O_3掺杂量对Mo_2NiB_2基金属陶瓷的微观组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明:室温下,同一载荷时,随着La_2O_3含量的增加,Mo_2NiB_2基金属陶瓷的磨损率和摩擦系数呈现先增大后减小的趋势,掺杂0.3%La_2O_3的Mo_2NiB_2基金属陶瓷的磨损率和摩擦系数最大,掺杂1.2%La_2O_3的Mo_2NiB_2基金属陶瓷的磨损率和摩擦系数最小;载荷对Mo_2NiB_2基金属陶瓷的耐磨性影响显著,磨损率和摩擦系数随着载荷的增加而减小;温度升高,La_2O_3掺杂Mo_2NiB_2基金属陶瓷磨损率先降低后逐步平稳,摩擦系数呈现先减小后增大的趋势。     

振动不同步对结晶器内铸坯应力影响有限元分析

基于实测连铸结晶器振动曲线数据,分析结晶器两侧振动不同步的运动特性,并利用Ansys软件对结晶器振动过程进行有限元模拟,获得铸坯应力分布。结果表明结晶器在振动过程中发生相对转动,对铸坯产生相对挤压和偏离;铸坯窄面和角部区域受结晶器相对挤压影响,随离弯月面距离增大,其应力增大;在相对挤压时,铸坯底端角部应力受结晶器相对位移和转动影响,随结晶器相对转动角位移增大和相对位移减小,铸坯应力增大。     

立筒仓保护与再利用对策研究

研究梳理总结了作为保护与再利用研究背景的立筒仓发展概况;进而,按功能、高度与内径比、结构材料、平面形式等对立筒仓进行了类型划分,并选取应用最广泛且遗存数量最多的高立筒仓作为"典型立筒仓"进行形体构成特征解析;进而,分析了立筒仓结构特征与改造难点;在此基础上,结合立筒仓再利用具体案例分析,从"功能演替"、"空间更新"和"表皮再生"三个层面,分别探讨了立筒仓保护与再利用的6种功能演替模式、4类空间更新模式和8种表皮再生方法。最后,提出深入开展立筒仓保护与再利用研究的框架。     

垮落带直覆下采煤地面注浆加固顶板钻探技术研究

为解决垮落带直覆下采煤面临的破碎顶板问题，提出了地面注浆加固思路，重点对钻探技术进行了系统研究。根据实际地层分布以及钻孔穿过垮落带特点，为确保浆液顺利到达目标层位，设计出了二开结构钻孔并选用了优质低固相膨润土的冲洗液解决孔壁坍塌等事故，同时建立了孔内事故预防措施技术体系。在此基础上，以淮北矿业许疃煤矿7228工作面为工程实例对钻探效果进行了分析。研究结果表明设计的二开结构钻孔有效的保证了钻探的顺利施工，揭露的基岩位置与原有资料基本吻合|基本查明了71煤采空区影响地层范围及裂隙发育特征，同时通过简易水文观测也验证了采空区裂隙加固效果较好。研究成果为地面注浆改造破碎顶板的钻探工程提供了技术保障。     

高强度堵水剂裂缝细管模型堵水模拟实验

在裂缝性致密储层中，裂缝既是油流通道又是水驱窜流通道，在注水开发中由于裂缝的存在导致水驱波及效率低，从而形成无效注水开发。此外，裂缝性储层的封堵又存在大裂缝封堵效果差、有效期短等问题。鉴于此研制了水溶性酚醛树脂冻胶和单体地层聚合高强度堵剂体系，测定了堵剂在70℃下的成胶性能、稳定性以及封堵强度等。通过细管模拟裂缝研究了不同因素对堵剂突破压力的影响；通过可视化细管研究了堵剂在管中的突破方式以及影响因素。研究结果表明，水溶性酚醛树脂冻胶的突破压力随着冻胶强度的增加而增加，随着管径的增加而减小，随着注水速度的增加先减小、后增加，最后稳定；单体地层聚合堵剂的突破压力随着堵剂强度的增加而增加，随着管径的增加先增大、后减小。在可视化细管实验中，堵剂突破时并不完全沿细管中心突破，其堵剂的强度与黏附性等因素有关。     

溶胀嵌入脂肪酸分子制备高脱硼反渗透膜

采用“溶胀-嵌入-收缩”方法改性聚酰胺反渗透膜，制备了一种高脱硼反渗透膜。通过甲醇溶胀增加了高分子链之间的距离，为疏水性癸酸分子的嵌入提供了场所，然后在压力和浓差极化共同作用下，改性分子选择性嵌入聚酰胺膜的孔内；当甲醇分子离开后，聚酰胺膜收缩将癸酸分子固定在高分子网络中。实验借助溶胀和分子嵌入以及溶胀后的收缩调节聚酰胺膜的孔径大小；利用脂肪酸的疏水性降低聚酰胺膜的极性，从而实现增加空间位阻和减少氢键结合位点数量的目的。实验结果显示，改性膜的脱硼率和截盐率均明显升高，截盐率从90.36%增加到96.46%，脱硼率从未改性膜的47.85%增加到77.32%，渗透液的硼含量达到WTO的使用标准。虽然水和硼的渗透性均下降，但是水和硼的渗透选择性增加，证明该方法有利于提高水硼选择性。