水泥浆凝结过程的气窜问题

水泥浆在凝结过程,因失重而造成的油、气、水窜问题是影响固井质量的重要因素之一。针对深井,温度高、压力大,油、气、水活跃的特点,从机理研究和现场应用相结合的方法入手,对水泥浆失重、气侵压力的测定,影响因素,防气窜机理和防气窜方法,进行了深入的研究,提出了采用水泥浆阻力变化值、稳定性、失水量以及保证水泥浆凝固过程的压力平衡关系等措施,从而达到防止油、气、水窜的目的。防窜试验表明,研究的６种水泥浆配方,都具有较好的防气窜效果,分别适宜于不同压力梯度井深的要求,其中３Ｓ水泥浆防气窜能力最好。     

大斜度及水平井中水泥浆的失重和气侵研究

大斜度及水平井中，水泥浆的失重和气侵规律与直井不完全相同，主要表现在水泥浆的析水量、井斜角、井径及井身结构等因素的影响。零析水水泥浆的失重与气侵主要是胶凝悬挂引起的，而非零析水水泥浆的失重与气侵，除了胶凝悬挂外，井壁上侧形成的自由水槽却是另一个重要因素。研究还表明，在倾斜井筒中，按ＡＰＩ常规方法测量的析水是不合理的，而必须将水泥浆装入测量筒，倾斜４５°进行测量     

水泥浆中高分子形态与失水关系的研究

以丙烯酰胺与丙烯磺酸钠共聚物(AM/AS)、羟乙基纤维素(HEC)、聚氧化乙烯(PEO)三种水溶性高分子聚合物作水泥降失水剂,用不良溶剂来改变高分子形态,研究高分子在水泥浆体系中的形态变化对水泥浆降失水的影响,了解高分子降低水泥浆失水的作用机理.实验结果表明,当不良溶剂加量超过θ溶剂中不良溶剂加量时,高分子在水泥颗粒表面的吸附、卷曲和沉淀,有利于堵塞失水通道,降低滤饼渗透率,水泥浆失水量大幅度减小.     

磁铁矿对超高密度水泥浆体系性能的影响

针对钻探深井超深井过程中的高温高压固井问题,研制一套抗高温超高密度水泥浆体系。该水泥浆体系由磁铁矿粉、降失水剂FS-23L、分散剂SXY-2、缓凝剂HX-31L配制而成。通过对超高密度水泥浆流变性、流动度、沉降稳定性和抗压强度等的评价,得到磁铁矿加重剂的优选加量范围,以及适应循环温度150℃的综合性能良好的水泥浆配方。     

快速失水条件下纤维素醚改性水泥浆体水化规律

以泡沫混凝土为高吸水性基体,研究了薄层纤维素醚改性水泥浆体在快速失水条件下的水化规律.从水泥浆体表面至与基体界面处,将水泥浆体平均分为3层,利用失水速度、含水率、XRD、FTIR和TG-DSC-DTG等测试方法对每层6h、12 h、1d和3d的试样进行分析.结果表明:水化时间小于6h时,各层水泥浆体快速失水,只在第2和第3层中检测到Ca(OH)2的特征衍射峰.当水化时间大于12 h时,失水速度显著降低,在3层水泥浆体中均可检测到Ca(OH)2的特征衍射峰,且从浆体表层至与基层界面处,水化产物衍射峰的强度不断增大,水化产物C-S-H凝胶中硅氧四面体的聚合态发生变化.随着水化时间延长,水化产物Ca(OH)2的衍射峰和振动峰不断增强.     

油井水泥降失水剂SPS的制备和性能研究

通过磺化改性,制备了磺化聚苯乙烯(SPS)作为油井水泥降失水剂.研究了反应条件对SPS磺化度的影响、SPS的磺化度与失水控制的关系、SPS水泥浆体系的性能.实验结果表明:在相同的条件下,磺化度越高,失水控制越好;在最佳条件下制备的SPS具有良好的降失水性能,SPS的水泥浆体系具有良好的流变性能和较好的耐温性能;在120℃下,其水泥浆体系的稠化时间,用常用的缓凝剂可调整到337 min,SPS对水泥浆其他性能无不良影响.     

充气水泥浆防止失重的实验研究

本文对充气水泥浆防止失重的机理进行了分析,并作了一般水泥浆及充气水泥浆在摸拟井筒中的对比实验。结果表明充气水泥浆的性能符合固井施工和固井质量的要求。     

鄂南地区新型固井水泥浆性能评价

针对鄂南地区固井质量差的问题,研发了一套新型固井泥浆体系,并对该体系性能进行了评价。研究发现该水泥浆体系的流变性、沉降稳定性良好,游离水少;水泥浆稠化线性正常,防气窜效果好;水泥石的早期强度发展较好,后期强度较稳定;水泥石收缩率低,孔隙率低,有利于增强后期强度。     

水泥浆胶凝引起的“失重”和气侵的研究

本文是在摸拟井身温度和压力变化的情况下,对水泥浆柱由于水泥胶凝引起的“失重”和气侵的研究。从实验研究的结果证实了水泥胶凝引起的“失重”和气侵是严重的,而水泥浆胶凝引起的“失重”,通过实验和数学分析后是可以作到定量计算的,这就可能给固井施工中,为防止油、气、水窜工艺技术措施,提供可靠的基本依据。     

易漏盐岩地层固井多功能水泥浆体系研究及应用

中原油田易漏盐岩地层油井的套损现象呈增长趋势。分析套损原因认为，固井过程中的水泥浆低返、高脆性水泥环的射孔破裂和水泥石变形能力差与之有关。采用以F27A防漏增韧剂为主的多功能水泥浆体系有望解决易漏盐岩地层固井作业中相关技术难题。室内研究和模拟射孔试验表明：该体系具有防漏、增韧、低滤失和零析水特性，水泥浆的其它工程性能也满足施工的技术要求，5个不同区块12口井的固井优质率达到66．7％。多功能水泥浆体系的应用，将有助于降低射孔段和盐岩段的套损率。     

水泥改良冻土过程水分转化规律及对强度的影响

为保证多年冻土区地基的稳定性及解决多年冻土区土方材料短缺的问题,分别使用硫铝酸盐水泥(SAC)和普通硅酸盐水泥(OPC)对冻土进行改良。通过无侧限抗压强度试验得到两种水泥在不同掺量及不同养护龄期下的强度特征,同时,使用离心机法及冻干法对水泥改良冻土过程中的自由水、矿物水及结合水的变化进行测定,揭示水泥改良冻土过程中的水分转化规律,并建立矿物水、结合水量与水泥改良冻土强度的内在联系。结果表明:硫铝酸盐水泥改良冻土的强度明显高于普通硅酸盐水泥,并且具有显著的早强特性。硫铝酸盐水泥改良冻土在养护初期水分转化速率较普通硅酸盐水泥快,但矿物水及结合水的转化量少。硫铝酸盐水泥改良冻土中的矿物水和结合水对强度的贡献更为突出。硫铝酸盐水泥更适合用于冻土的改良。     

水泥灰土特性的试验研究

目的为提高灰土的早期强度、增强其水稳定性，扩大工程应用范围．方法将水泥作为一种活性外加剂以不同比例掺入到灰土中对其进行改性．对相同养护条件下的纯二八灰土试样及掺入不同体积分数的水泥灰土试样进行了无侧限抗压强度试验和三轴不固结不排水强度试验研究，并将试验结果进行了整理与比较．结果得到了水泥灰土的强度与龄期、水泥掺入量、含水量、围压、养护条件等因素的关系，浸水后的强度和稳定性与龄期的关系以及相对干同等条件下的纯二八灰土试样的强度增长率等．结论从试验结果分析可知。利用水泥改性后，灰土的早期强度增长能力和水稳定性获得了明显提高．因此，可认为水泥是一种良好的灰土改性外加剂，值得在工程应用中加以推广．     

The Influence of Free Water Content on Dielectric Properties of Alkali Active Slag Cement Paste

The dielectric performance of alkali activated slag （AAS） cement paste was investigated in the frequency range of 1 to 1000 MHz. The experimental results showed the unstable dielectric properties of harden paste were mostly influenced by the fraction of free water in paste or absorbed water from ambient, but not including hydration water and microstructure. The free water was completely eliminated by heat treatment at 105 ℃ about 4 hours, and then its dielectric loss was depressed; but with the exposure time in air increasing, the free water adsorption in ambient air made the dielectric property of harden cement paste to be bad. The temperature and relative humidity of environment was the key factors of free water adsorption; hence, if the influence of free water on dielectric constant was measured or eliminated, the cement-based materials may be applied in humidity sensitive materials or dielectric materials domains.     

Multi-level flocculation structures of fresh cement paste by confocal laser scanning microscope

Under saturation dosage of all kinds of SP, the free water amount was examined by centrifuge. The distribution of solution and flocculation microstructures in fresh cement paste was observed in three- dimensional space by confocal laser scanning microscope（CLSM）. Results indicate that SP can increase the free water amount by destroying the flocculated cement particle structure and different free water amount is released by different kinds of SP. The changes of the size of flocculation structures and the dispersion of solution were obviously detected with confocal laser scanning microscope： the size of flocculation structures was smaller and more dispersed in fresh cement paste with polycarboxylate superplasticizer, but the size of flocculation structures was bigger and cannot be dispersed uniformly in fresh cement paste with others SP. The multi- level flocculation structures theoretical model of fresh cement paste was then set up. The theory indicates that different kinds of SP with different dispersion strength will open the flocculation structures at different levels, which in turn present different water reducing rate.     

南京长江漫滩废弃粉土改良用作路基填料的室内试验研究

为实现基坑开挖废弃粉土的资源化利用,研究了水泥、石灰改良长江漫滩粉土路基的工程力学特征及稳定性。通过击实试验、无侧限抗压强度试验、水稳性试验和微观试验,分析改良粉土的强度特性及耐久性变化规律,论证长江漫滩粉土作为路基填料的可行性。结果表明：掺加水泥、石灰后,土体力学性能得到大幅改善;不同掺量下浸水5 d,改良土的水稳系数均大于0.6,水稳系数随水泥掺量的增加而增加,随石灰掺量的增加先增大后减小。微观试验表明,水泥、石灰在土体中生成的胶凝物质对土颗粒具有包裹和联结作用。综合考虑改良土的强度和水稳性,经过改良后,长江漫滩粉土可以作为路基填料,建议水泥、石灰改良土的最佳组合配比为6%水泥+6%石灰,在此掺量下,改良土体的28 d无侧限抗压强度为2.05 MPa,浸水5 d后的水稳系数为0.76,具有较好的路用力学性能。     

水泥固化淤泥废弃土作为填土材料的试验研究

现阶段的基坑工程会产生大量的废弃土,为实现固体废弃物的资源化,本文以淤泥废弃土作为研究对象,根据击实特性设置不同的击实度,基于无侧限抗压强度试验和水稳定性试验探讨淤泥废弃土经水泥固化后作为填土材料的可行性。结果表明,在淤泥废弃土中加入水泥后,最大干密度会降低,而最优含水质量分数则相反。水泥固化淤泥废弃土的强度会随着水泥质量分数和压实度的增加而增加。在水泥质量分数低于5%时,水泥固化淤泥废弃土的强度对压实度的降低和浸水条件均比较敏感,会出现明显下降。压实度的提高能明显改善水稳定性,但随着水泥质量分数和龄期的增加,压实度对水稳定性的改善效果会趋于平缓甚至减弱。     

水灰比对泡沫混凝土性能的影响研究

泡沫混凝土作为一种多孔材料被广泛应用于建筑中,其性能直接受内部气孔结构的影响,而水泥浆的性质是影响泡沫稳定存在的重要因素。为探究水灰比对泡沫混凝土性能的影响,该文配制了三种不同水灰比的水泥浆制备泡沫混凝土,并测量其干密度、抗压强度、导热率和吸水率,探究其性能与水灰比的关系。结果表明,随着水灰比减小,水泥含量增加,水泥粘度增加,泡沫混凝土密度逐渐增加,强度逐渐增加,导热率逐渐增大,吸水率逐渐减小。在合适的水灰比下,泡沫混凝土相比纯水泥浆密度降幅最大,达到41.76%;强度降幅最小,抗压强度达到9.8 MPa;导热率降幅达到最大,为0.212 W/m·K;吸水率达到21.5%。     

ACS新型高效减水剂的研究(1)-减水剂的合成和其在水泥颗粒表面的吸附

根据聚合物分子设计原理,通过乙烯类单体的自由基溶液共聚合制备了分子链中含阴离子基团和支链的共聚物,制备了对水泥颗粒具有良好分散作用和分散稳定作用的混凝土用丙烯酸接枝共聚型高效减水剂（ACS）。用红外光谱表征了基结构。对照商品萘系高效减水剂FDN,研究了ACS在水泥颗粒表面的吸附。吸附量和ζ－电位的测定表明,ACS分子可吸附到水泥颗粒表面,其极限吸附量为1．97mg/g吸附后,水泥颗粒表面ζ－电位由＋10mV变成－15mV。     

水泥固化土应力应变关系特性研究

对水泥固化风沙土进行三轴试验,分析水泥固化土的应力应变关系特性和固化机理.研究表明,应力-应变εa/（σ1-σ3）～εa关系,在不同水泥固化剂掺量情况下,3种围压均表现出很好的线性关系.水泥固化剂掺量相同的情况下,随着围压的增加斜率减小.水泥固化土应力应变关系曲线为双曲线形式,并且符合土的非线性弹性模型中的邓肯一张模型,选取邓肯一张模型作为水泥固化土的本构模型,其中切线模量Et的确定是通过对应力应变关系来确定其破坏比Rf、初始切线模量E、试验中的终值强度（σ1-σ3）f3个参数来完成.水泥固化剂掺入风沙土,使得土中形成坚固的核心,在所有的空隙中形成水化水泥的致密空间网络骨架结构,使得水泥固化土具有较好的整体强度和水稳定性.