140℃高温下SiO2晶态对硅酸三钙水化产物的影响

作者：袁彬; 范鸿飞; 徐璧华^*; 罗伟强; 赵树海; 朱金亮

来源：材料导报, 2023, 37(S1): 201-205.

• 硅酸三钙(C3S)
• SiO2
• 晶体形态
• 水化产物
• 高温

目前，在G级油井水泥中加入SiO2是降低其水化产物在温度高于110℃下力学性能衰退的主要手段。然而，SiO2晶体形态不同，导致水泥水化产物不同，耐高温性能也不同。为了探究SiO2晶体形态对水泥水化产物的影响，笔者以油井水泥的主要成分硅酸三钙(C3S)为研究对象，采用核磁共振、X射线衍射、热重分析和扫描电镜以及能谱等手段分析了晶体SiO2(石英砂)和非晶体SiO2(微硅)对C3S水化产物的影响。结果表明：SiO2通过填充孔隙以及转化水化产物，能有效防止C3S水化产物在高温下强度衰退，以及孔隙度和渗透率的增加。微硅比石英砂更活跃，能迅速与Ca(OH)2发生火山灰反应生成次生水化硅酸钙。此外，SiO2还能将高钙硅比的水化硅酸钙(针硅钙石(Ca2SiO3(OH)2)、羟硅钙石(Ca6Si2O7(OH)6)和重硅钙石(Ca5(SiO4)2(OH)2))转化为低钙硅比的水化硅酸钙(雪硅钙石(Ca5Si6O16(OH)2·4H2O)、白钙沸石(Ca4Si6O15(OH)2·3H2O)、水硅钙石(CaSi2O5·2H2O)和新硅钙石(Ca3Si6O12(OH)6·5H2O))。

• 单位
  西南石油大学; 油气藏地质及开发工程国家重点实验室