水泥石

摘要： 橡胶颗粒表面的亲水性差、与水泥胶结性欠佳,作为弹性粒子用于固井会降低水泥石的抗压强度。为改善现有技术的不足,以二苯基甲烷二异氰酸酯、聚环氧丙烷二醇、硅酸盐水溶液、重质碳酸钙等为原料制备了一种多相颗粒材料,并对其结构进行了表征。在水泥中加入多相颗粒制得水泥浆或水泥石,评价了水泥浆的流变性、稳定性和水泥石的力学性能。结果表明,多相颗粒主要呈现两种结构。第一相为多孔洞状连续相,第二相呈球状。多相颗粒中第二相嵌合于第一相的孔洞之内,且球状第二相中含有19.6%的Si元素。与净浆水泥石相比,含多相颗粒的水泥石弹性模量低,强度基本保持。多相颗粒对水泥浆的稠化时间和流变性的影响较小。多相颗粒界面的球型结构含有的大量硅羟基参与或部分参与了水泥的水化,与水泥在界面处以化学键紧密连接,保证了水泥水化结构的连续性,弥补了橡胶弹性粒子与水泥石界面黏结力不足的缺陷。

摘要： 在200°C以上超高温下,加砂水泥石强度发生衰退,导致超高温深井固井水泥环层间封隔失效,无法满足高温油气井长期开采的需求。对加砂水泥石的强度衰退机理进行探索,研究发现超高温下加砂水泥水化生成平行疏松的硬硅钙石,孔隙率增大,是其力学性能衰退的根本原因。通过高温水化产物优化设计,优选晶体层间距为纳米尺寸的含铝矿物和纳米管材料,开发了一种新型超高温水泥石抗强度衰退材料DRB-4S。在240°C下,DRB-4S加量为10%~20%时,水泥石28 d强度不衰退且大于50 MPa。通过X射线衍射分析、扫描电镜测试、孔结构测试等方法进一步对DRB-4S抗强度衰退机理进行了分析,晶体层间距为纳米尺寸的含铝矿物促进了高温稳定水化产物铝硅钙石的生成,纳米管的加入抑制了雪硅钙石向硬硅钙石转化,并且在水泥石中起到桥联填充作用,降低了水泥石的孔隙率。掺有DRB-4S的固井水泥浆失水量小于50 mL,稠化时间易调,稳定性良好,总体施工性能良好,为高温油气井长期开采提供了有力的技术支持。

摘要： 以G级油井水泥石为研究对象,研究了油井水泥石应力作用下封隔性能的评价方法,为完善评价水泥石封隔性能提供理论依据。通过三轴力学测试仪和水泥石渗透率仪进行了水泥石的回弹能力和渗透率的试验,并结合套管的相关数据理论分析,给出了回弹能力和渗透率两个评价水泥石封隔性能的重要参数,从套管与水泥环界面及水泥环本体两方面来评价水泥环的封隔性能,可为提高水泥环封隔性能的水泥浆外加剂优选提供理论依据。

摘要： 水泥环在复杂井况下容易出现微环隙和微裂缝使水泥环丧失层间封隔能力,导致环空窜流的发生。本文针对水泥石力学测试中影响水泥石性能测定的加载速率和养护时间的问题对水泥石的变形和强度开展了力学实验研究,并使用函数拟合加载速率、养护时间与水泥石抗压强度、杨氏模量和泊松比关系。研究结果表明:对数函数对水泥石抗压强度随加载速率变化以及对水泥石抗压强度和杨氏模量随养护时间变化的拟合效果较为理想;水泥石的抗压强度、杨氏模量和泊松比在不同养护温度时进入缓慢发展阶段的时间不同。在实际应用中,可根据实际需要在48~672h之间选取合适水泥石的养护时间。

摘要： 混凝土孔溶液中的自由氯离子转化为结合氯离子可有效降低沿海、盐湖地区钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀程度。以纳米碳酸钙掺量和氯离子浓度为变量,研究了纳米碳酸钙对水泥石氯离子结合量的影响,采用电位滴定法测定结合氯离子含量,根据氯离子等温吸附理论绘制结合氯离子与自由氯离子的拟合关系曲线来分析水泥石的氯离子结合能力,通过XRD和热重分析研究水泥石的氯离子结合机理。结果表明:纳米碳酸钙的掺入提高了水泥石的氯离子结合量,当其掺量达3%(质量分数)时,水泥石的氯离子总结合量最大;随着氯离子浓度的提高,掺纳米碳酸钙的水泥石氯离子结合量会相应增加;纳米碳酸钙的掺入可以加快水泥水化,促进C-S-H凝胶和Friedel’s盐的生成,有利于水泥石的氯离子物理吸附和化学结合。

摘要： 研究了偏高岭土、玻璃粉和石灰石粉对水泥石强度和热膨胀系数的影响.并采用热重分析仪、压汞仪和扫描电镜分析了不同水泥石的水化产物、孔结构和微观形貌.结果表明:偏高岭土、玻璃粉和石灰石粉的掺入可以降低水泥石的热膨胀系数,并且降低程度随着其掺量的增大而增大;掺加偏高岭土的水泥石中水化产物增多,孔隙率降低,微观结构致密,抗压强度增大,热膨胀系数减小;掺加玻璃粉的水泥石中水化产物减少,孔隙率增大,强度和热膨胀系数的降低幅度较大;掺加石灰石粉的水泥石强度和热膨胀系数的降低幅度最大.

摘要： 在油井水泥中掺入石英砂是防止水泥石在高温高压下强度衰退的常用手段,通过在G级油井水泥中内掺35%不同粒径的石英砂,并在高温高压(240°C×21 MPa)下养护至180 d,来探究石英砂粒径对油井水泥石高温力学性能的影响。实验测试了加入不同粒径石英砂的水泥石的抗压强度和渗透率,分析了水泥石的水化产物和孔隙结构。结果表明,石英砂能够防止水泥石在高温下强度衰退,但是水泥石的抗压强度随石英砂粒径的减小而降低;掺入石英砂可降低水泥石的渗透率,石英砂的粒径越小,水泥石的渗透率越低。掺入较大粒径石英砂的水泥石中,生成的针状硬硅钙石较长,是水泥石具有较高抗压强度的主要原因。以300目35%加砂水泥为基础,复配其他外加剂形成高温高压水泥浆配方,在南海DX-11-2井应用,现场固井施工顺利,24 h时CBL和VDL测井显示固井质量优良。

摘要： 高温气井固井过程中,必须对水泥浆进行防腐处理。受腐蚀仪器与抗高温聚合物防腐剂的限制,高温区域水泥石相关防腐报道较少。以实验室自制的聚合物乳液为聚合物防腐剂,研选羟基磷灰石为无机防腐填料,构建了一套适用于高温气井的羟基磷灰石耐高温抗CO_(2)腐蚀水泥浆体系,并评价其常规性能、抗窜性能与防腐性能。结果表明水泥浆流变性良好、抗窜能力强,90 d内水泥石腐蚀深度低于0.5 mm。水泥石XRD与SEM分析表明,高温区域内凝胶性物质与氢氧化钙基本消失,腐蚀反应比较单一,主要是硬硅钙石与CO_(2)相发生了反应。LKseal聚合物防腐剂通过成膜作用减少CO_(2)侵蚀水泥石,羟基磷灰石通过吸收CO_(2)并生成叠片状碳酸羟基磷灰石修补腐蚀后孔洞,进一步提高羟基磷灰石水泥石抗腐蚀能力。

摘要： 深水深井面临超深、超高温超高压、复杂储层等特殊地质条件,对固井水泥石的综合力学性能提出了更高要求,急需适用于高温高压工况的水泥石固化养护及制备方法,从而准确可靠地评价和优化水泥浆体系。设计并建立了高温高压水泥浆固化养护装置及水泥石制备方法,精准模拟了深水深井高温高压(150 MPa、250°C)工况水泥浆固化养护过程,分析对比了不同温度、压力条件下所制备水泥石的单轴抗压强度、抗拉强度等力学性能。结果表明:所建立的高温高压工况水泥石固化养护及制备方法可准确模拟深水深井高温高压井筒工况条件,同时高温高压条件亦可充分发挥水泥浆体系助剂的性能优势,测试发现运用该方法制备的水泥石与常规方法制备的水泥石在抗压强度、抗拉强度等力学性能方面存在显著差异。该方法的提出有利于促进深水深井高温高压水泥浆体系固化养护和水泥石制备技术的发展,为固井水泥浆体系配方优化提供实验方法和技术支撑。

摘要： 为探究透水混凝土冻融剥蚀是否来自水泥浆体劣化,选取2.5~10.0 mm粒径骨料,制备了水灰比为0.31的透水混凝土及同水灰比的水泥石,测量二者冻融循环下质量、强度及透水混凝土相对动弹性模量变化。采用压汞法(MIP)测量水泥石冻融循环下孔结构特征参数及孔径分布变化,并通过扫描电镜(SEM)观察透水混凝土骨料水泥界面形貌演变。结果表明,在水冻与盐冻环境下透水混凝土宏观性能指标均有不同程度下降,骨料水泥界面产生裂缝并随冻融次数增加不断扩展,而水泥石强度、质量及微观孔隙结构均无明显变化。这表明透水混凝土冻融劣化与骨料水泥界面劣化相关。

摘要： 随着科学技术的进步,对固井的安全性、稳定性、经济性等方面提出了更高的要求.近年来已经有许多研究者对硅溶胶掺入油井水泥浆体的作用机理、增强规律开展探索研究.本文主要综述硅溶胶对油井水泥石流动性、力学强度和微观结构的影响,为今后进一步研究硅溶胶改性油井水泥石提供依据.

摘要： 为研究纳米材料改善油井水泥石力学性能的作用机理,研究了球形纳米二氧化硅、氧化石墨纳米片层及二者混杂对油井水泥石强度的影响规律,并通过SEM,XRD,MIP等微观手段对空白水泥、纳米二氧化硅单掺水泥,氧化石墨单掺水泥和杂合纳米材料四种水泥进行了表征.结果显示:相对空白水泥,杂合纳米水泥3d、7d和28d抗压强度分别提高50.0％,45.4％,43.2％,增强效果显著,优于氧化石墨和纳米二氧化硅单掺水泥.杂合纳米材料提高水泥石力学性能的机理:以氧化石墨片层上的活性基团和纳米二氧化硅为核心,水化产物附着在层状结构上生长,形成致密的网状结构;随着反应的进行,二氧化硅颗粒表现出火山灰效应,与水化产物中的氢氧化钙生成对水泥石强度有贡献的水化硅酸钙.水化硅酸钙、二级水化硅酸钙和杂合纳米材料融合形成网状结构,提高了水泥石的力学性能.

摘要： 轮轨脂在轨道机车的喷脂器喷出后可同时滴落至周边土壤及铁路水泥轨枕中,造成环境污染及水泥轨枕表面破坏.通过对不同材质的水泥石表面涂可降解轮轨润滑脂、非可降解锂基润滑脂和浸泡菜籽油、矿物油,探讨了不同材质水泥石表面的油浸情况.结果表明,润滑脂可导致水泥石中C—S—H凝胶孔隙率变大,润滑脂在水泥表面的油浸层分为润滑脂层与基础油层,油浸程度主要与润滑脂的分油性能相关,降低可降解轮轨润滑脂的分油率可以降低润滑脂对水泥材料的油浸程度.研究结果对可降解轮轨润滑脂的研发具有重要的理论意义和现实意义.

摘要： 本文首先基于水泥石孔径分布数据提出一种毛细孔投放方法,用于建立不同孔径分布的水泥石格构模型.而后以模型中的格构单元为离子扩散通道,应用Fick第一定律对相应水泥石中的氯离子扩散系数进行了计算,计算结果与测试数据变化规律相同.最后建立毛细孔贯通率计算模型,评价了孔在空间排布情况对扩散性能的影响,从而解释了数值模拟结果比测试值偏大的原因.数值模拟结果表明:孔径分布的改善可有效降低混凝土中氯离子的效扩散系数;在孔径分布相差不大的情况下,毛细孔的空间分布对水泥石中氯离子扩散性能的影响起主要作用.

摘要： 枯竭砂岩气藏储气库运行要求水泥环在长期频繁高压注采条件下保持密封,普通泥石难以满足.本文以文23储气库为例,阐述了增韧低渗水泥石设计理念,分析了影响水泥力学性能及密封性的因素,剖析了目前常用增韧材料的优缺点,将PVA胶乳、弹性颗粒、纤维者有机结合,通过增加弹性、吸收冲击功、阻止裂纹发展来提高水泥石韧性;加入增强剂保证泥石强度;优选弹性颗粒粒径,利用PVA胶乳堵塞孔道,降低渗透率.室内评价结果表明,增低渗水泥石韧性良好,弹性模量较净浆水泥石降低了43％,抗折强度提高了118％;强度较高,温常压下48h强度＞17MPa;气体渗透率＜0.05mD,在模拟文23气库运行环境时表现出良好的封性,35MPa应力疲劳下100个周期不发生气窜,满足储气库建设需要.

摘要： 利用热膨胀仪和激光粒度仪,研究了粉煤灰掺量和颗粒细度对水泥石热膨胀系数αT的影响.试验结果表明,水胶比为0.4的水泥石热膨胀系数随粉煤灰掺量的增加而降低,随粉煤灰细度减小(比表面积增大)而降低.另外,掺粉煤灰的水泥石从25°C升温到200°C,存在热膨胀和热收缩两个阶段:在25°C～60°C内,水泥石热膨胀系数随温度升高而迅速增大,约在60°C～90°C之间存在稳定膨胀系数平台,约在115°C达到峰值,后在115°C～200°C内,随温度升高而迅速降低.

摘要： 本文采用不同压差下的渗油实验研究了柴油在自愈合水泥石单一裂缝的渗流规律及裂缝的自愈合性能.研究发现柴油在水泥石单一裂缝中的渗流符合平面层流的泊肃叶定律,渗流速率与裂缝宽度正相关.通过在静态柴油中浸泡及动态柴油中的渗流实验研究了水泥石裂缝的自愈合性能.单一裂隙水泥石无论是在静态柴油浸泡还是在动态柴油连续渗流过程中均能发生自愈合现象;愈合速度与压差有关;低压差下已经愈合的裂缝存在临界渗流压差,当压差超过临界压差时可重新发生渗流.自愈合水泥裂缝修复是由颗粒堆积、裂缝表面自愈合粒子膨胀与水泥石内部自愈合粒子膨胀带动水泥石膨胀三个因素共同完成.

摘要： 建立了考虑材料塑性状态的套管—水泥环—围岩组合体有限元模型,建立了组合体完整性失效的判定准则,包括受拉破坏、塑性屈服及界面脱离的判定.采用具有代表性的井眼参数,对施工荷载、水泥石力学性能的工程适应性进行了分析,提出改善组合体密封完整性的有效途径及技术措施,对于实施高质量固井施工及保障油气井正常生产等具有重要意义.

摘要： 针对大港油田页岩油水平井固井中所面临的钾盐钻井液与水泥浆相容性差及驱替困难、水泥环在高压裂压力条件下易破坏等问题,开展了保证界面胶结的驱油前置液、满足压裂条件的韧性水泥石和有利于井筒密封的固井工艺技术研究.取得了如下研究成果:(1)开发了抗污染驱油前置液,其对含油钾盐钻井液的冲洗效率高于90％,且与钾盐钻井液及水泥浆相容性好;(2)根据水泥环密封完整性理论模型所开发的韧性水泥石,在保证相对较高抗压强度的同时杨氏模量降低达30％;(3)确定了清水顶替等适用于页岩油水平井的固井技术,有利于保证井筒密封性能.该研究成果在大港油田首口页岩油水平井官东1701H井成功应用,水平段平均固井优质率达到99.17％,创下了大港油区大斜度井、L型井和水平井固井质量的最好记录,保证了井筒密封完整性,为页岩油高效开发提供了技术支撑.

摘要： 通过XRD、TG研究了在蒸养条件下,早期水泥水化产物物相及晶体结构的变化特征;利用SEM背散射电子像观察了早期水化程度、水化产物结构以及孔隙特征,观察到双层明暗度不同的内部水化产物并利用能谱线扫描推断了其可能产生的原因;利用29Si NMR分析了在蒸养下C-S-H凝胶结构的变化特征.结果表明,经过蒸养提高了水泥早期水化程度,但同时也导致了水化产物结构均质性较差,孔隙结构较粗糙等问题,最终导致其抗渗性、耐久性下降.

摘要： 本发明公开了一种高温高压水泥石养护装置及水泥石的制备方法。所述高温高压水泥石养护装置包括高温高压釜，内部设有水泥石养护装置；釜体的顶部和底部分别连通气体出口管线和气体入口管线，釜体外设有加热套，釜体的腔体内设有温度压力探针；水泥石养护装置包括上盖板、底板和若干中间盖板，相邻各板之间均设有固化环，从而形成密闭空间。本发明高温高压水泥石养护装置能够模拟150MPa、300°C高温高压油气井工况条件，精细化模拟待评价高温高压油气井交变高温、高压等复杂工况，直接在高温高压井筒工况条件下进行水泥石的固化和养护，通过设计水泥石养护装置的层数，固化和养护足够数量的抗拉强度测试试样、抗压强度测试试样。

摘要： 本发明公开一种用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂，是取硅酸盐水泥120～150份，去离子水450～580份，分散助磨剂300～400份和硅酸盐水泥质量8～10倍的氧化锆研磨体同时倒入行星式球磨罐中，密封固定在行星式球磨机内，使用工业空冷机控制球磨机内温度稳定在20°C，研磨至中值粒径为200～250nm，有效固含量为15～19％，所得的用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂。本发明按2～4％的掺量掺入硫铝酸盐水泥，能增大早期强度和缩短硬化时间，对后期强度无影响。本发明能稳定保存、工艺流程简单、早强效果明显、适合大规模生产；能满足隧道房屋止水堵漏、道路抢修、海港工程等特殊工程的需要。

摘要： 本发明提供了一种水泥速凝剂及其制备方法和应用、一种水泥石，属于稠油开采固井领域。本发明提供的水泥速凝剂，包括以下质量百分数的组分：聚合氯化铝5～10％；氯化钙20～25％；草酸钠15～20％；铝酸钙5～10％；甲酸钙5～10％；硫酸钠10～15％；分散剂5～10％；纳米硅10～15％。本发明提供的水泥速凝剂采用特定的组分和含量，其低温速凝，早期强度高，高温下强度不衰退。实施例的结果表明，本发明提供的水泥速凝剂，在32～52°C范围内，当加入量为2％时，水泥浆的稠化时间为56～137min；36°C下，水泥石的早期强度8h为8.1MPa；24h为26.9MPa。

摘要： 本发明是一种水泥石灰稳定土样中水泥和石灰剂量的测定方法，具体步骤为：前期准备；取样；混合料计算；测定土样滴定EDTA二钠标准溶液消耗量；二次测定水泥样、石灰样滴定EDTA二钠标准溶液消耗量；二次测定现场水泥石灰稳定土样滴定EDTA二钠标准溶液消耗量；计算出干料质量m

摘要： 一种利用废弃混凝土水泥石相制备低烧复合水泥的方法，属于水泥生产领域。本发明解决了废弃混凝土水泥石相资源化利用问题，同时还可以实现工业废渣的大掺量使用。该水泥包括下列重量份比的原料：脱水水泥石粉末50%‑70%、二水石膏2%‑5%、元明粉1.5%‑3%、矿粉25%‑40%、其他混合材0%‑20%。本发明制备工艺简单，按照本制备方法生产的水泥，废弃混凝土水泥石相得到高效利用，低温烧成技术使得水泥的生产成本大大降低，有效地减少了对天然资源的消耗和对环境的污染，具有明显的低碳环保效果，综合效益显著。

摘要： 本发明公开了一种高温高压水泥石养护装置及水泥石的制备方法。所述高温高压水泥石养护装置包括高温高压釜，内部设有水泥石养护装置；釜体的顶部和底部分别连通气体出口管线和气体入口管线，釜体外设有加热套，釜体的腔体内设有温度压力探针；水泥石养护装置包括上盖板、底板和若干中间盖板，相邻各板之间均设有固化环，从而形成密闭空间。本发明高温高压水泥石养护装置能够模拟150MPa、300°C高温高压油气井工况条件，精细化模拟待评价高温高压油气井交变高温、高压等复杂工况，直接在高温高压井筒工况条件下进行水泥石的固化和养护，通过设计水泥石养护装置的层数，固化和养护足够数量的抗拉强度测试试样、抗压强度测试试样。

摘要： 本发明公开了油井水泥石微观结构仿生增强增韧调控方法与水泥浆体系及应用。本发明油井水泥浆体系借鉴珍珠母贝壳外壳组织的微观结构特点，利用水化形核调节剂、水化形貌诱导剂、晶体增强剂和晶体粘结剂四种关键添加剂，分别从纳观、微观、细观和宏观上对水泥石微观结构进行有效调控，使油井水泥石中形成与珍珠母贝壳组织作用相同的仿生力学增强增韧结构，建立了油井水泥石微观结构仿生增强增韧调控方法与水泥浆体系。利用该方法所形成的水泥石具有“几何互锁”仿生结构特点，能够在水泥石受破坏过程中利用“矿物桥接”、“裂纹偏转”和“增加破坏能”等作用，使油井水泥石的抗压强度、抗折强度和韧性等力学性能大幅度显著提升。

摘要： 本发明公开一种用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂，是取硅酸盐水泥120～150份，去离子水450～580份，分散助磨剂300～400份和硅酸盐水泥质量8～10倍的氧化锆研磨体同时倒入行星式球磨罐中，密封固定在行星式球磨机内，使用工业空冷机控制球磨机内温度稳定在20°C，研磨至中值粒径为200～250nm，有效固含量为15～19％，所得的用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂。本发明按2～4％的掺量掺入硫铝酸盐水泥，能增大早期强度和缩短硬化时间，对后期强度无影响。本发明能稳定保存、工艺流程简单、早强效果明显、适合大规模生产；能满足隧道房屋止水堵漏、道路抢修、海港工程等特殊工程的需要。

摘要： 本实用新型属于水泥化验辅助工具技术领域，尤其为一种增压稠化仪水泥浆杯内水泥石快速拆除装置，包括用于承载水泥浆的杯体，所述杯体的外壁两侧均设有用于推动升降的推动机构，两个所述推动机构的上方设有用于拆除水泥石的去除机构；杯体内水泥石稠化凝固后由于卡块的设置在凝固时形成两个用于顶出的槽体，将水泥石拆除时，推动推板进入通槽的内侧，使得推板与水泥石两侧通过卡块阻隔形成的槽体内壁接触，通过推动机构推动推板上升将水泥石从杯体的内侧逐渐上推，使水泥石与杯体内壁之间出现松动，松动后操作人员通过倒置杯体，使得水泥石从杯体内脱出即可，拆除操作简单，且相较于使用铲刀的操作方式，不会对杯体本体造成损坏。

摘要： 本实用新型公开了一种水泥固井水泥石形变测试工具，包括依次连接围成长方形的第一刻度尺、连接尺、第二刻度尺和标尺，所述标尺的两端设有钳状的尺头，所述标尺通过所述尺头卡接于第一刻度尺和第二刻度尺上，所述第一刻度尺和第二刻度尺的背向长方形的一面设有单位不同的刻度，如英尺和厘米。其操作方便，测试数据准确，适用多种直径的水泥柱。