改性纳米水化硅酸钙的制备及在深水固井水泥中的应用

纳米水化硅酸钙粒子（nano-C-S-H）表面能高，易团聚，在水泥浆中的分散程度差，削弱了其在油井水泥中的低温早强性能，基于此，本文制备了一种改性nano-C-S-H，并研究其在深水固井水泥中的低温早强性能。首先，本文以硅烷偶联剂KH570对nano-C-S-H进行表面接枝改性，并利用红外、接触角、热重分析等分析手段表征了KH570对nano-C-S-H表面疏水改性程度，结果表明得到了预期的改性nano-C-S-H。其次，对改性nano-C-S-H的低温早强性能进行了评价，结果表明：在10 ℃的低温养护条件下，养护龄期为24 h时，掺有3.0%改性nano-C-S-H水泥石的强度为16.7 MPa，而掺未改性nano-C-S-H的水泥石强度为11.2 MPa，且改性nano-C-S-H对固井水泥浆的综合工作性能无任何不良影响。最后，采用低场核磁、水化热、扫描电镜等分析手段研究了nano-C-S-H的低温早强机理，结果表明，在低温条件下，改性nano-C-S-H能有效缩短水泥诱导期，提高水泥早期水化反应速率，促进水化C-S-H凝胶、氢氧化钙等物相的生成，增强水泥石基体的致密性，进而提高水泥石早期强度，并满足深水低温固井要求。综上所述，改性nano-C-S-H在深水低温固井工程中具有良好的应用前景。

Preparation of modified nano-sized hydrated calcium silicate and its application in deep-water cement