改性高铝水泥浆的负温硬化性能及其增强机制

作者：刘浩亚; 鲍**; 刘亚青; 何青水; 胡志强; 金鑫

来源：石油钻探技术, 2021, 49(02): 54-60.

• 负温环境
• 固井
• 改性高铝水泥
• 水化
• 钙矾石
• 早期强度

针对负温环境下固井水泥浆水化反应减缓甚至停滞,导致固井施工难以进行的问题,开展了改性高铝水泥浆的硬化特性优化和早期强度的增强机制研究。在0,–10和–18℃温度下,进行了改性高铝水泥浆的凝结时间、流动度及抗压强度等性能对比试验,研究了负温环境下水泥浆关键性能的变化规律及与凝结时间调节剂SCEG之间的关系;在分析水化产物物相组成和微观结构的基础上,研究了水泥浆负温硬化机制,并通过添加石膏促进AFt生成来提高水泥石的抗压强度。试验表明:–18～0℃温度下,改性高铝水泥浆中添加占水泥质量0～3%的SCEG,该水泥浆可在0.3～6.0 h内硬化;该水泥浆24 h抗压强度达9.7～11.2 MPa,添加占水泥质量10%～15%的石膏后,水泥石抗压强度可提高30%左右。XRD测试发现,负温环境下水泥水化矿物主要为铝酸盐熟料而非硅酸盐熟料,产物主要为Ca2Al(Al,Si)2O7、AFm、AFt及少量硅酸盐水化产物C–S–H,且AFt含量越高,水泥石抗压强度越高。研究表明,改性高铝水泥具有良好的负温硬化能力,添加适量的石膏可提高水泥水化产物中AFt的含量,有助于提高水泥石的抗压强度。

• 单位
  中国石油集团渤海钻探工程有限公司钻井技术服务分公司