恭喜中國石油大學(華東)王曉獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜中國石油大學(華東)申請的專利基于分子模擬研究巖石礦物和固井水泥界面穩定性的方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119470040B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-18發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510058443.4,技術領域涉及:G01N3/08;該發明授權基于分子模擬研究巖石礦物和固井水泥界面穩定性的方法是由王曉;楊立龍;張軍;鐘杰;李振設計研發完成,并于2025-01-15向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于分子模擬研究巖石礦物和固井水泥界面穩定性的方法在說明書摘要公布了:本發明涉及油氣固井技術領域,本發明提供了一種基于分子模擬研究巖石礦物和固井水泥界面穩定性的方法,該方法采用平衡分子動力學和受控分子動力學計算方法,研究了不同巖石礦物和固井水泥界面在單軸拉伸破壞下的破壞行為。該方法通過綜合考察巖石礦物?固井水泥石界面的破壞模式和在破壞過程中的應力變化,對不同巖石礦物?固井水泥石界面的穩定性進行了評估,并從界面體系在不同區域的微觀結構差異出發,深入剖析了維持界面穩定的內在機制,有助于從微觀層面明確不同巖石礦物和固井水泥石界面的穩定性及其差異,對于固井第二界面穩定性的預測和改善以及固井質量的提升具有重要的理論指導意義。
本發明授權基于分子模擬研究巖石礦物和固井水泥界面穩定性的方法在權利要求書中公布了:1.一種基于分子模擬研究巖石礦物和固井水泥界面穩定性的方法,其特征在于:該方法包括如下步驟:S1、構建模型:使用MaterialsStudio軟件構建硅酸鹽類的礦物表面模型和固井水泥界面模型C-S-H凝膠模型,并將礦物表面模型和固井水泥界面模型進行疊層組合,礦物表面模型和固井水泥界面模型之間的距離為2-3?,并在固井水泥界面模型之上預留40-60?的真空層;S2、平衡分子動力學模擬:采用LAMMPS軟件對步驟S1得到的體系進行能量最小化,完成能量最小化后,在等溫等壓系綜下對體系進行平衡模擬,得到充分弛豫的界面膠結模型;S3、受控分子動力學模擬:固定礦物底部占礦物表面模型23厚度區域的原子,并將固井水泥界面頂部第一層的硅酸鹽鏈設置為剛體,使該剛體以恒定速度0.01-0.1?ps沿真空層擴展方向移動的單軸拉伸方法破壞界面模型;拉伸模擬持續3ns,在此期間每2ps記錄一次應力和位移;S4、破壞過程中應力的計算:在步驟S3進行的過程中進行應力的計算,應力計算公式為: ;F為恒速移動的剛體所受外力的大小,σ為界面破壞過程所承受的拉應力,A為巖石礦物和固井水泥界面的接觸面積;S5、微觀結構和界面結合能的分析:借助徑向分布函數對巖石礦物和固井水泥界面及固井水泥內部的微觀結構進行考察,并計算巖石礦物和固井水泥的界面結合能,從結構和能量的角度揭示界面的穩定機理,同時結合界面的破壞模式和破壞過程中應力的變化,對界面穩定性做出評價;界面的破壞模式包括粘結破壞模式和內聚破壞模式;粘結破壞模式為界面破壞發生在固井水泥界面和巖石礦物表面的膠結界面上,且破壞過程中所能承受的拉應力越小,則該界面的穩定性越差;內聚破壞模式為破壞發生在固井水泥內部,且破壞過程中所能承受的拉應力越大,則該界面的穩定性越好。
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