针状硅灰石微粉改善固井水泥浆性能研究

摘要

油井水泥是一种脆性材料,其抵抗外力破坏的能力较差,不利于油气井开发。为解决这一问题,研究了一种兼有矿物微粉和纤维特性的硅灰石微粉对油井水泥性能的影响,评价了不同加量的针状硅灰石微粉水泥浆的常规性能、抗压强度、抗折强度、抗冲击强度,并测试了水泥石应力-应变曲线,最后使用扫描电镜对针状硅灰石微粉水泥石微观形貌进行观察。研究结果表明,与纯水泥浆相比,硅灰石微粉加量在0.5%~4%时,流变影响最大时流变仪300转读数大于300,稠化时间最大缩短18 min,失水量最大下降13 mL,养护1 d水泥石气体渗透率最大下降38.3%。养护28 d后,加入4%硅灰石微粉的水泥石较空白水泥石的抗压强度、抗折强度、抗冲击强度分别提高了17.6%、20.9%、21.1%。加入3%硅灰石微粉的水泥石弹性模量比空白试样降低约26.9%。针状硅灰石微粉在水泥石中分散,在水泥石内部形成"搭桥"作用,可在一定程度上阻止水泥石裂纹发生和扩展,起到增强水泥石力学性能的作用。