深井水泥水化機(jī)理研究.pdf

1、在水泥水化過程中，隨著溫度的提高，鈣礬石反應(yīng)期和C<,3>S水化期提前，水化反應(yīng)時(shí)間減少，誘導(dǎo)期縮短。原漿水泥石強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)溫度(80～200℃)的提高，有兩個(gè)強(qiáng)度衰退臨界溫度點(diǎn)，即110℃和150℃。原漿水泥石強(qiáng)度的這種衰退程度隨溫度的升高而增強(qiáng)，而產(chǎn)生衰退的起始時(shí)間隨溫度的增高而提前；加砂水泥在一定溫度(80～200℃)下，強(qiáng)度發(fā)育隨時(shí)間呈二級(jí)臺(tái)階(110～150℃)或突躍式增長(150℃后)的形式發(fā)展。確定了合理的硅砂加量范圍一般

2、在20％～50％之間，并且隨溫度升高，硅砂加量越大對(duì)強(qiáng)度發(fā)育及抗強(qiáng)度衰退越有利。 原漿水泥在80～110℃以內(nèi)的主要硅酸鹽水化產(chǎn)物為：C<,2>SH<,2>、CSH(Ⅱ)、C<,3>S<,2>H<,3>，呈網(wǎng)絡(luò)狀形態(tài)，具有良好的膠結(jié)性能；而當(dāng)溫度超過110℃時(shí)，水泥石中出現(xiàn)了低強(qiáng)度高滲透率的板塊狀水化硅酸二鈣(C<,2>SH)，造成水泥石的強(qiáng)度衰退，并在高于150℃后，數(shù)量急劇增多。在水泥中加入硅砂時(shí)，在110～150溫度范圍內(nèi)

3、，或110℃養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過3天，水泥石中分別出現(xiàn)了由纖維針狀結(jié)晶C<,5>S<,6>H<,5>，溫度超過150℃后，又出現(xiàn)粗大針狀結(jié)晶硬硅鈣石C<,6>S<,6>H，這兩種產(chǎn)物在一定程度上有效地抑制水泥石強(qiáng)度的高溫衰退現(xiàn)象。 明確了緩凝劑對(duì)漿體稠化時(shí)間的影響程度及適用溫度范圍與自身分子結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。提出了在考慮現(xiàn)場施工水泥漿配方設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮所選緩凝劑的高溫穩(wěn)定性，并在兼顧考慮對(duì)水泥水化過程特性影響、水泥石強(qiáng)度及與其它外加劑

4、配伍性等條件下確定合適的加量。另外，評(píng)價(jià)了稠化時(shí)間曲線與靜膠凝強(qiáng)度發(fā)育趨勢間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 研究結(jié)果為優(yōu)選和設(shè)計(jì)以G級(jí)油井水泥為基礎(chǔ)的深井水泥漿體系及配方提供了基礎(chǔ)和依據(jù)，對(duì)油田固井具有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用，并針對(duì)80～200℃各溫度段提出了水泥漿體系初步設(shè)計(jì)方案。2005年抗高溫水泥漿分別在大慶油田衛(wèi)25井、升深7井、達(dá)深1井、徐深1井、徐深2井進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，有效的滿足了五口井的施工和保證了五口井的固井質(zhì)量。截止2006年底，抗高溫