三维约束条件下MgO膨胀剂对油井水泥石早期性能的影响

摘要

为探讨三维约束条件下MgO膨胀剂对油井水泥石早期性能的影响,通过水泥石线膨胀率、抗压强度和孔结构的测定,结合XRD、DSC、SEM/EDS等微观分析手段,对掺入MgO膨胀剂油井水泥石的早期性能和MgO膨胀作用机制进行研究.结果表明:三维约束条件下,MgO水化产生的膨胀力有利于油井水泥石抗压强度和孔结构的优化,有望改善水泥环的胶结强度和防窜性能;MgO膨胀剂掺量为12％时,油井水泥石经80℃养护1d和7d的自由线膨胀率分别为0.034％和0.072％,水泥石三维约束膨胀经80℃养护3d和7d的抗压强度为27.5 MPa和31.6 MPa,较净浆油井水泥石提高了41.8％和49.1％,较自由膨胀水泥石提高了9.6％和16.2％;80℃C养护7d的三维约束膨胀水泥石孔隙率仅为22.7％,较净浆油井水泥石降低了30.8％,较自由膨胀油井水泥石降低了16.8％,且孔径尺寸向小孔(无害孔)方向移动;80℃养护7d的油井水泥石试样出现了Mg(OH)2的衍射峰,DSC测试在365℃附近出现了Mg(OH)2的吸热峰,水泥石结构致密,且检测到Mg(OH)2晶体的存在,证实了MgO反应生成Mg(OH)2的过程.