复合型油井水泥早强剂LL的配伍性研究

在油气井固井作业中需要使用油井水泥外加剂来控制、改善水泥浆的流变性能和水泥的水化、凝结性能,提高水泥石的综合性能,保证固井质量。大量的实践表明,保证固井质量的关键之一是固井水泥浆的良好性能。而固井水泥浆的良好性能取决于水泥浆和水泥浆外加剂的性能。主要研究自制复合型油井水泥早强剂LL与实验室自制油井水泥缓凝剂MAM,分散剂FASA,降失水剂AS的配伍性规律。按照中国石油天然气行业标准SY/T5504.4-2008,SY/T5504.1-2005,SY/T5504.3-2008和SY/T5504.2-2005,测试水泥浆性能,最后进行早强水泥浆体系性能测试,通过配方1抚顺G级油井水泥+2.5%早强剂LL和配方2抚顺G级水泥+2.5%早强剂LL+1.0%缓凝剂MAM+0.5%分散剂FASA+1.0%降失水剂AS的水泥浆性能比较,结果表明,早强剂LL分别加入缓凝剂MAM,分散剂FASA,降失水剂AS后水泥浆性能均能达到相关行业标准,配伍性良好,并且早强水泥浆体系性能稳定,测得的稠化时间略有加长,初始稠度较低,抗压强度降低,能够满足固井的各项指标的要求。     

有机硅消泡剂在油井水泥浆中的性能研究

以油井水泥浆的密度恢复率为评价指标,对有机硅消泡剂SK-1进行了性能评价,讨论了SK-1对不同体系的水泥浆的稠化性能、抗压强度、流变性能的影响.结果表明,SK-1在油井水泥浆中具有优良的消泡效果,能使水泥浆的密度恢复90%以上,最佳用量为水泥质量的0.15%～0.2%;加入SK-1不但能显著提高常规密度水泥石和低密度水泥石的抗压强度,而且能增加水泥浆的流动性,对常用水泥浆体系的稠化性能没有不利影响,有利于提高固井质量.     

短切碳纤维对油井水泥基复合材料性能的影响

为保证油气井固井长期封固的有效性,需要在油井水泥基材料中添加增强增韧材料改善水泥浆性能。针对短切碳纤维对油井水泥基复合材料性能的影响,研究了短切碳纤维加入到油井水泥基材料中的流变性、稠化时间、失水量以及抗压强度、抗折强度和抗冲击强度,最后对碳纤维水泥石微观形貌进行观察。实验结果表明,碳纤维对水泥浆流变性和稠化时间影响较小,对水泥浆施工无不利影响,碳纤维的加入可以有效降低水泥浆的失水量;在0.4%碳纤维加量范围内,水泥石的抗压强度、抗折强度、抗冲击强度随着碳纤维加量增大均有不同程度的增大。养护28 d后,0.4%碳纤维水泥石的抗压强度、抗折强度、抗冲击强度较空白水泥石分别提高19.1%、34.4%、21.1%;短切碳纤维水泥浆凝固形成水泥石后,纤维通过粘结力和机械咬合力限制水泥试件中局部裂缝的扩展,同时也消耗水泥石破坏能量,从而增强力学性能。研究结果为碳纤维在油井水泥基材料中的应用提供借鉴与参考。     

油井水泥膨胀、降失水双效材料的研究

油井水泥固有的高体积收缩和高失水特性是造成油气井气窜和固井质量差的主要原因,也是国内外固井界尚未很好解决的重要问题之一.本文研制了一种新型的油井水泥膨胀材料(DD型),并对其在不同条件下的膨胀量、抗压强度、胶结强度和工程性能进行了评价.此外,还对该材料的作用机理进行了理论分析.结果表明:当其掺量为水泥的10%～20%时,不仅可使油井水泥浆产生足够的塑性膨胀和后期膨胀,而且还能有效地控制水泥浆的失水量.掺入材料后,水泥浆的其它工程性能也满足API规范和现场施工的技术要求.     

窑灰对大掺量磷渣硅酸盐水泥性能影响的研究

磷渣比表面积、磷渣掺量、窑灰掺量影响着水泥体系物理性能,研究表明:配置高掺量磷渣硅酸盐水泥,磷渣细度应控制在比表面积500m2/kg左右为宜.窑灰作为混合材,其最佳掺量应控制在15%左右.掺加15%的窑灰对配制大掺量磷渣硅酸盐水泥浆体的性能将有显著的改善,特别是后期强度,与不掺窑灰的浆体相比,掺15%窑灰的浆体28 d抗压、抗折强度分别提高了22.3%、28.8%.     

碱活性磷渣掺量对水泥浆体性能和结构的影响

本文研究了经混合碱激发活性的磷渣,以不同比例取代水泥制得碱激发矿渣水泥浆体的凝结性能和抗压强度,并用扫描电子显微镜观察其硬化浆体的微观结构。研究表明:随着碱活性磷渣掺量的增加,浆体的凝结时间延长,各龄期抗压强度均下降,其中早期强度降低幅度较大,后期强度降低不明显。当碱活性磷渣掺量为30%时,浆体28d强度和纯水泥浆体的最接近。碱活性磷渣的掺入能有效地改善硬化浆体水化后期的微观结构,主要起到活化作用。     

“F17油井水泥低滤失膨胀剂”被认定为2001年南京市高新技术产品

由南京工业大学邓敏教授等研制开发的“Ｆ17油井水泥低滤失膨胀剂”被南京市科技局认定为 2 0 0 1年南京市高新技术产品。Ｆ17系列油井水泥低滤失膨胀剂产品依靠晶体生长膨胀 ,并可控制失水 ,具有双膨胀作用和稳定性 ,稠化时间可调 ,过渡时间短 ,增加胶接强度 ,防窜、防腐 ,适用于油气井的固井作业 ,可大幅度提高固井质量。该产品解决了油井固井过程及固井后流体窜流这一国际性技术难题。产品既能使水泥浆产生塑性膨胀 ,又能使水泥硬化体产生膨胀 ,较好地补偿了水泥浆体系的体积收缩 ,实现了塑性体膨胀和硬化体膨胀的理想衔接。通过在江苏油…     

G级高抗硫油井水泥浆性能的影响因素分析

油井水泥作为固井最主要的材料,其性能直接决定着固井质量的好坏。选取了四种常用的G级高抗硫油井水泥,分析了水泥的矿物组成、水泥粒径分布、水化热等性能,并研究了其对水泥浆性能的影响。结果表明：水泥细度和矿物组成是影响水泥浆流变性的主要因素;水泥中铝酸盐矿物含量( C3 A+C4 AF)是影响水泥和外加剂相容性的关键因素;水泥中石膏的种类和含量对稠化时间影响明显。     

磷渣硅酸盐水泥物理性能及其改善途径初探

以多种磷渣样品为研究对象,协同多家试验单位共同探讨了水泥强度检验方法采用ISO法后,磷渣水泥的物理性能及其改善途径。研究发现,磷渣掺量由20%增至60%时,水泥抗折和抗压强度均大幅下降,凝结时间随磷渣掺量增加而显著延长。磷渣与矿渣等混合材复掺,可在一定程度上改善水泥性能;而通过提高水泥细度以及在磷渣中掺入少量钙质和硅铝质材料,可明显提高磷渣水泥强度(约10MPa),大大缩短凝结时间(约4h),改善磷渣水泥物理性能。     

油井水泥专用丁苯胶乳的实验评价

针对传统丁苯胶乳在油井水泥浆中适用性能差的问题,采用种子乳液聚合方法合成了一种油井水泥专用丁苯胶乳,并对其进行了微观结构和应用性能评价。该丁苯胶乳物理性能、红外及热失重分析结果表明：该丁苯胶乳乳液稳定性好,高温下分子结构稳定。丁苯胶乳水泥浆的应用性能结果和微观结构分析表明：该丁苯胶乳水泥浆API失水可控制在50 mL内,耐盐性能好,可解决传统胶乳水泥浆稠化实验"鼓包"、"包心"等问题;加有该丁苯胶乳的水泥浆早期强度发展快,胶凝强度过渡时间短;丁苯胶乳能细化水泥浆的孔径结构,提高水泥浆的胶结强度和形变能力,并且其水泥石的柔韧性比原浆水泥石提高了30%;此外,能够满足深井、超深井和气井等复杂井的固井作业要求。     

碱激发磷渣地聚物复合胶凝材料的制备及其力学性能研究

以磷渣为原料,通过改变磷渣粉磨时间以及碱激发剂掺入量的方式,在蒸汽养护条件下,能够制备出具有较好力学性能的磷渣地聚合物胶凝材料.实验结果表明,碱激发剂为4.2%时,所制备的胶凝材料的力学性能最优,强度能够达到50 MPa;粒度和SEM分析表明,随着磷渣粉的细度提高,材料的力学性能得到进一步改善.玻璃电极法和XRD分析表明,随着体系碱性的增强,磷渣粉的活性不断增大、水化反应更充分,致使非结晶体的水化物转化为稳定的水化硅酸钙以及碱金属水化铝硅盐,从而形成力学性能优良的地聚复合胶凝材料.     

原状磷石膏-富镁镍渣基胶凝材料制备及性能评价

磷肥工业废弃物磷石膏和冶金工业废弃物富镁镍渣每年的排放量较大,由于二者具有胶凝活性较低和安定性差等缺点,导致其利用率较低。本文将原状磷石膏和富镁镍渣协同利用制备胶凝材料,研究了磷石膏-富镁镍渣基胶凝材料基础性能。通过对浆体的流动度、硬化体的力学性能,以及28 d吸水率和软化系数进行评价,为原状磷石膏和富镁镍渣协同综合利用提供实验支持。研究结果表明：磷石膏-富镁镍渣胶凝材料硬化体抗压强度28 d强度可达31.7 MPa,且耐水性好吸水率为2.46%,软化系数为0.91。将制得的磷石膏-富镁镍渣基胶凝材料硬化体与32.5普通硅酸盐水泥进行对比,性能相接近。     

掺合料对磷石膏基复合胶凝材料耐水性及强度的影响综述

磷石膏中含有的可溶性磷、氟等杂质使其在建筑行业利用率较低。而且磷石膏材料耐水性较差,需要复配其他水硬性掺合料来提高其耐水性,不同地区的磷石膏因其理化性质不同,其复合胶凝材料的力学性能也存在一定的差异。针对上述问题,介绍了主要的磷石膏基复合胶凝材料类型,分析了粉煤灰、矿渣、生石灰、水泥对不同磷石膏基复合胶凝材料耐水性及强度的影响,阐明其影响规律,确定了粉煤灰、矿渣、生石灰、水泥在磷石膏基复合胶凝材料中的建议掺量区间。     

矿渣胶凝材料砂浆弹性模量研究

为了研究矿渣胶凝材料配比对水泥砂浆抗裂性能的影响,对不同掺量下矿渣胶凝材料的抗折强度和抗弯拉弹性模量进行了测试,并分析了矿渣胶凝材料弹性模量的影响机理.试验结果表明:矿渣胶凝材料具有弹性模量小,抗裂性能好等优点.其最佳掺量为矿渣72％～74％,石灰石4％.随着抗折强度的增加,矿渣胶凝材料弹性模量降低.     

基于灰色系统理论的磷建筑石膏基胶凝材料组分优化设计研究

以云南磷石膏为主要原料制备磷建筑石膏基胶凝材料.通过应用灰关联分析法分析磷建筑石膏基胶凝材料的组分(复合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰、磷建筑石膏)对其绝干抗压强度的影响,确定了掺合料最佳组合为粉煤灰、矿渣硅酸盐水泥、硅灰;并运用多目标智能加权灰靶决策模型综合考虑抗压强度、抗折强度、初凝时间、终凝时间、软化系数、孔隙率六个指标,确定了其最佳配合比.试验表明:当粉煤灰:矿渣硅酸盐水泥:硅灰:磷建筑石膏的配合比为6%:5%:3%:86%时,其综合性能最好,绝干抗压强度为14.11 MPa,抗折强度为2.58 MPa,初凝时间为16 min,终凝时间为43 min,软化系数为0.51,孔隙率为23%.     

利用铁合金渣制备胶凝材料及其微观分析

铁合金渣是具有潜在水硬性和火山灰活性的物质,经物理激发、化学激发后可制备成高强度的胶凝材料.由于其富含 Al2O3,添加化学激发剂后,其生成物不仅有 C-S-H 凝胶,还有大量的钙矾石.本实验,通过一系列的激发手段,将其制备成强度达到了标号为 42.5R 的普通硅酸盐水泥强度要求的胶凝材料,并且采用X衍射、电镜等分析了 C-S-H 凝胶及钙矾石的生成过程.     

利用工业废渣生产多微孔胶凝材料的研究

以粉煤灰、电石渣和脱硫石膏为主要原料,掺加少量矿化剂、黏结剂和造孔剂,采用一次低温烧成工艺,制备出具有多微孔结构的新型无机胶凝材料,并对产品性能进行了研究。采用优化配方,在预热温度为400 ℃、焙烧温度为1 220 ℃、保温时间为25 min条件下制备的多微孔胶凝材料,其吸水率为2.10%、表观密度为1.32 g/cm³,3 d抗压强度为8.56 MPa。通过XRD分析可知,合成材料的主要矿物相为硅酸钙和钙铝黄长石。材料采用工业废渣制备,集多孔性和胶凝性,可部分代替水泥和陶粒制成保温砂浆,达到环保节能的目的。     

Cementitious and pozzolanic behavior of electric arc furnace steel slags

The cementitious and pozzolanic behavior of electric arc furnace steel slag, both as received and treated has been studied in detail. The as received slag was completely crystalline and multi-phasic with Fe-substituted monticellite as the predominant phase. Treatment of this slag, remelting and water quenching, results in reduction of Fe-oxide content coupled with an increase in basicity index which makes it more hydraulic compared to the as received slag. The remelted slag has several phases with merwinite as the dominant phase. Thermal analysis of the hydrated slag shows that treating the as received slag increases the water absorption capacity, a property essential for cementitious behavior. Compression strength of the slag blended cements was studied and it was found that substitution of 20% ground granulated blast furnace slag with electric arc furnace steel slag does not decrease the strength beyond 28 days. The control cement has a strength of 58.6 MPa compared to 58 MPa for the cement comprising of 20% untreated slag. The substitution of this untreated slag with treated slag exhibits the highest strength, 61 MPa and a potential for further strength increase after 28 days. In the case of cement mix with no blast furnace slag, substitution of 15% clinker with steel slag does not decrease the strength significantly, 64.4 MPa compared to 66.5 MPa for the control cement. Substituting 30% clinker in the cement mix with electric arc furnace slag however results in significant decrease in strength, 53.4 MPa. The pozzolanic strength of the slag was found to increase significantly due to remelting from 2.0 MPa for the as received slag to 8.0 MPa for the treated slag.     

电解锰渣对热焖钢渣活性的硫酸盐激发

选用电解锰渣和水泥熟料作为激发剂,重点研究电解锰渣掺加量对热焖钢渣活性激发的影响,并通过XRD、SEM分析了电解锰渣对水化产物及水泥石微观结构的作用。结果表明：掺加量为12%（质量分数）的电解锰渣对熟料-热焖钢渣体系具有较好的硫酸盐激发效果,加快了钢渣的水化速率,大幅度提高了钢渣胶凝材料的早期强度和后期强度;电解锰渣的掺入对水化产物种类影响不大;与未掺入激发剂组相比,经激发后钢渣胶凝材料浆体中主要以絮状的C—S—H凝胶为主,同时还存在少量的AFt晶体,各水化产物具有良好的匹配,形成致密的结构,从而使整个体系获得较高的强度。     

Cementitious properties of ladle slag fines under autoclave curing conditions

Ladle slag fines consist mainly of γ-C₂S, which does not show cementitious property in water, but can exhibit significant cementitious property in the presence of alkaline activators at room temperatures. This study deals with the hydraulic reactivity of ladle slag fines under autoclaving conditions. The results indicate that ladle slag fines cannot be used as cementing material alone because of the presence of free lime in ladle slag. The combination of a ladle slag fine and a siliceous material, such as silica flour (ground quartz), can eliminate the soundness problem and give very high strength. The introduction of a small amount of Portland cement or hydrated lime into ladle slag fine-silica flour system can increase strength significantly. Lime is more effective than Portland cement due to the presence of Al in Portland cement. The autoclaving temperature should be higher than 175 °C and the time for constant temperature does not need to be more than 4 h to achieve satisfactory strength. Finally, seven batches of experiments are designed to plot isostrength contours for ladle slag fine-cement-silica flour and ladle slag fine-hydrated lime-silica flour ternary systems.