CCUS环境下水泥单矿C3S的CO2腐蚀动力学研究

作者：高强; 梅开元; 王德坤; 张力为; 张春梅; 程小伟^*

来源：硅酸盐通报, 2022, 41(08): 2644-2653.

DOI：10.16552/j.cnki.issn1001-1625.20220721.005

• 水泥单矿C3S
• CO2腐蚀
• CCUS
• 腐蚀动力学模型
• 渗透理论
• 物相变化

在碳捕集、利用和封存(CCUS)井下，油井水泥因长期受井下高温、高压和高酸性流体的作用会遭受碳化腐蚀导致水泥环失效。为了模拟CO2地质封存井下碳化腐蚀环境，本文将油井水泥的主要单相矿物硅酸三钙(C3S)置于不同温度(30℃、60℃、90℃),并密封在8.0 MPa的气相或液相的CO2碳化环境下，采用XRD和TGA相结合的分析方法，分析水泥单矿C3S受CO2腐蚀环境的影响规律。根据非稳态Fick扩散的渗透理论模型，建立腐蚀产物定量分析结果与腐蚀龄期的数学模型，拟合得到C3S受CO2腐蚀后的产物生成系数，以此评价不同CO2腐蚀因素对C3S的影响程度。结果表明：在CO2气相环境中，温度升高将显著加剧对C3S的腐蚀且产生溶蚀现象；而在CO2液相环境下，高温(90℃)使C3S水化反应加剧并形成阻滞层，降低CO2对C3S的腐蚀速率。

• 单位
  西南石油大学; 中国科学院; 材料学院