高酸性气体对硫铝酸盐水泥石腐蚀作用机理

作者：张磊; 武广瑷; 武治强^*; 幸雪松; 蔡靖轩; 程小伟

来源：石油钻采工艺, 2023, 45(04): 432-454.

DOI：10.13639/j.odpt.202210023

• 高含硫气井
• 硫铝酸盐水泥
• 抗压强度
• 腐蚀机理
• 固井

为了研究硫铝酸盐水泥石在含有H2S的高酸性环境的性能变化及腐蚀机理，采用氮吸附比表面积及孔径分析测试仪(BET和BJH方法)测试了腐蚀前后水泥石比表面积和孔隙结构变化，利用X射线衍射仪(XRD)和热分析仪(TG/DTG)分析了腐蚀前后水泥石水化产物的变化，采用扫描电子显微镜(SEM)观察对比了腐蚀前后水泥石水化产物微观形貌的变化。结果表明：SAC在60℃时强度发展较好，60℃腐蚀14 d后水泥石主要产物为AFt,90℃腐蚀14 d后主要生成物是CaSO4·2 H2O；水泥石被H2S腐蚀后会产生明显的分层现象，外层最先被腐蚀，内层会由于膨胀作用出现短期内的强度提高；H2S的腐蚀机理为水泥水化产物中的C-S-H和CH分别与H2S发生反应，生成具有膨胀性的AFt和CaSO4·2 H2O，进而使水泥石产生裂纹，导致抗压强度下降。研究结果为硫铝酸盐水泥在高含硫油气井的固井应用提供了一定的实验及理论基础。

• 单位
  中海油研究总院有限责任公司; 油气藏地质及开发工程国家重点实验室; 材料学院; 西南石油大学