基于响应面法的地热钻采碳纳米管复合水泥基材料的研究

作     者：向杰 王胜 李玉杰 王文杰 XIANG Jie;WANG Sheng;LI Yujie;WANG Wenjie

作者机构：成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059 

基　　金：国家自然科学基金(42072339,U19A2097) 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(SKLGP2022Z006) 成都理工大学珠峰技术研究计划(80000-2020ZF11411) 

出 版 物：《硅酸盐通报》 (Bulletin of the Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2024年第43卷第2期

页      码：495-508页

摘      要：针对现有导热固井水泥存在的性能不足问题,本文研制了一种新型地热钻采碳纳米管复合水泥基材料(CNTs-CC)。首先,选用石墨、氮化硅作为主要导热填料,硅微粉作为热稳定材料,碳纳米管作为协同增强填料,初步研制出纳米复合水泥材料基础液;其次,基于响应曲面法Box-Behnken试验设计,开展17组配比优化试验,构建了以2 d抗压强度和导热系数为响应指标的二次多项式预测模型,结合方差分析和响应曲面考察了各因素对响应指标的影响,并得到胶凝材料最优配比;最后,对复合水泥基材料的工程性能进行评估,并结合XRD与SEM研究了材料的水化机理。结果表明:复合水泥基材料的导热性能与抗压强度受多因素交互作用影响,其中早强剂与减水剂交互影响显著;CNTs-CC水泥石28 d抗压强度达8.15 MPa,导热系数为2.236 W/(m·K);导热填料不参与水化过程,碳纳米管粉可发挥“填充”及“桥连”效应,外加剂调控水化进程。

主 题 词：地热钻采 水泥基材料 石墨 氮化硅 碳纳米管 响应曲面 水化 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

D　O　I：10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.02.021

馆 藏 号：203125854...