高强增韧低密度水泥浆体系的制备

针对低压易漏地层、欠平衡井固井时水泥浆漏失低返和地层伤害等难题,开发了一种高强增韧低密度水泥浆体系.评价了该水泥浆体系的工程性能和水泥石的基本力学性能、体积收缩率及沉降稳定性.结果表明:水泥浆密度为1.17g/cm3时,80℃、24h抗压强度为10MPa,水泥石体积收缩率小,水泥浆沉降稳定性能优越,工程性能满足施工技术要求.微观结构分析表明:增强材料颗粒级配合理,掺入水泥浆体后,可提高水泥石密实度,降低水泥石有害孔隙率.     

LC缓凝剂对高温下水泥石强度的影响

本文通过研究罗马尼亚S₂井水泥在高温下形成水泥石的强度衰退规律,提出合理的加砂量并讨论了应加砂的温度范围。在水泥浆中加入复配的IC缓凝剂,成功地抑制了水泥石强度衰退现象,显著提高了加砂水泥石抗压强度。掺有2.0%LC的S₂加砂水泥浆流动性能好,滤失量和析水低,120`C稠化时间达260分钟,其水泥石1天和7天的杭压强度分别为40.5MPa和76.0MPa,满足4000~5500m井深施工。文章还分析了LC提高水泥石强度的机理,为选择高温缓凝剂提供了一定的依据。     

非金属微粉低密度水泥浆的制备

低密度水泥浆可解决低压易漏井固井时水泥浆漏失的难题,但由于其水泥石抗压强度低、体积收缩大,严重影响了固井质量和油井寿命.用外掺法在水泥颗粒空隙中添加非金属微粉,降低水泥石的孔隙率和收缩率,并提高其抗压强度.研究结果表明,与相同密度(1.4 g/cm3)掺有漂珠的低密度水泥浆相比,掺有非金属微粉的低密度水泥石的抗压强度显著提高,水化1 d后有害孔率降低了72.4%,7 d体积收缩率降低了58.9%,水泥浆的工程性能基本满足固井施工的技术要求.     

漂珠低密度水泥浆体系的评价与应用

选择漂珠为减轻剂,可以配制出密度在1.40～1.60 g/cm3的低密度水泥浆体系.该体系流动性较好,具有较高的稳定性、动切力和凝胶强度,在60℃下,失水量小于50 mL,24 h抗压强度大于8.0 MPa.现场实验表明,低密度水泥浆体系可以应用在易漏失井上,能有效地解决这些地区底层压力低,固井时易漏的问题.     

高温高压气井复合型水泥浆体系研究与应用

针对超深高温高压气井固井难点,通过优选DC200型胶乳增强水泥浆防气窜性能,降低水泥石渗透率;优选改性弹性粒子、有机聚合物纤维和无机矿物纤维为复合增韧材料,有效增强水泥石弹韧性,研制出了高温防气窜性能和弹韧性能优良的复合型水泥浆体系。评价显示:体系耐温达160℃以上,SPN值1,静胶凝强度过渡时间仅为12 min,防气窜效果好;与常规水泥石相比,渗透率可降低80%左右,弹性模量可降低60%左右,抗折强度可增加84%左右,水泥石抗冲击载荷可增加86.69%左右,显示出优异的力学性能;该体系在塔中顺南401井和顺南4-1井成功应用,整体固井质量良好。说明该体系可满足超深高温、高压气井固井技术要求,应用前景良好。     

高温水泥浆体系的现状及研究

概述了国内外使用的高温固井水泥浆及其外加剂体系的发展方向。通过对高温水泥浆降失水剂、缓凝剂等外加剂的研究,水泥浆抗温达240℃(BHST),稠化时间可调,水泥石强度发展快并稳定,失水控制低,综合性能满足河南油田泌深1井固井工程的要求。     

活化粉煤灰低密度水泥浆体系研究及应用

粉煤灰本身的化学组成与微观颗粒形态决定了其活性低、水化慢。通过对其进行物理活化,破坏玻璃体表面致密保护层,改善颗粒圆球度,增加颗粒细度;再进行颗粒分级,窄化粒径分布,90%的活化粉煤灰颗粒粒径小于5μm;配合使用化学激活剂,可有效提高粉煤灰活性。扫描电镜显示,活化粉煤灰水泥浆养护24 h的水化产物均匀,其间未有未反应的粉煤灰颗粒。以活化粉煤灰为主要减轻材料,研制开发出性能优良的活化粉煤灰低密度水泥浆体系,其密度在1.45~1.55 g/cm3可调,API失水50 mL,SPN值3,48 h水泥石抗压强度大于15 MPa,水泥浆上下密度差小于0.01 g/cm3。该体系在塔河油田应用30多井次,固井优良率达到80%,有效解决了塔河油田二叠系低压易漏层固井难题。     

高密度高炉矿渣水泥浆固井技术研究

以低密度矿渣水泥浆研究结果为基础,设计高密度水泥浆,使油气井全井段使用矿渣水泥浆固井,以提高固井质量,降低固井成本,以同炉矿渣为水化胶凝材料。添加少量水泥和矿性激活剂结合MTC固井技术和多功能钻井液固井技术,设计密度1.75-1.93g/cm^3的矿渣水泥浆,矿渣MTC浆和矿渣UF浆,对3种高密度矿渣水泥浆在45-75℃条件下水泥石的抗压强度,水泥浆的凝结时间,流变性和稳定性进行试验对比。试验结果表明;3种水泥浆水泥石抗压强度从大到小依次为：矿渣UF浆,矿渣MTC浆,矿渣水泥浆,3种体系水泥石抗压强度满足油气井井下射孔作业对水泥石抗压强度的要求,在45-75℃条件下,随着温度的升高,高密度矿渣水泥浆和矿渣UF浆水泥石抗压强度呈降低趋势,矿渣MTC浆和矿渣UF浆的流变性,稳定性和稠化时间可通过钻井液的加量及性能来调整。     

高密度高炉矿渣水泥浆固井技术研究

以低密度矿渣水泥浆研究结果为基础 ,设计高密度水泥浆 ,使油气井全井段使用矿渣水泥浆固井 ,以提高固井质量 ,降低固井成本 .以高炉矿渣为水化胶凝材料 ,添加少量水泥和碱性激活剂 ,结合 MTC固井技术和多功能钻井液固井技术 ,设计密度 1 .75～ 1 .93 g/cm3 的矿渣水泥浆、矿渣MTC浆和矿渣 UF浆 .对 3种高密度矿渣水泥浆在 45～ 75℃条件下水泥石的抗压强度 ,水泥浆的凝结时间、流变性和稳定性进行试验对比 .试验结果表明 :3种水泥浆水泥石抗压强度从大到小依次为 :矿渣 UF浆 ,矿渣 MTC浆 ,矿渣水泥浆 .3种体系水泥石抗压强度满足油气井井下射孔作业对水泥石抗压强度的要求 .在 45～ 75℃条件下 ,随着温度的升高 ,高密度矿渣水泥浆和矿渣 UF浆水泥石抗压强度呈降低趋势 .矿渣 MTC浆和矿渣 UF浆的流变性、稳定性和稠化时间可通过钻井液的加量及性能来调整     

高温环境下油井水泥石力学性能试验

油井水泥石通常在地层深部高温环境下服役,其力学性能对于油气井的固井质量以及后续水力压裂施工有重要影响。按照深井高温油气井所用的常规水泥浆体系配方,在温度130℃、压力20. 7 MPa的养护环境下,制备标准圆柱体水泥试样,开展常温单轴压缩试验,常温、80℃、130℃条件下的三轴压缩和循环加卸载试验,探究油井水泥石在高温下的强度、变形、破坏模式等特征。结果表明:常温下水泥石表现出显著的弹脆性特征,水泥石破坏后形成宏观裂缝;在80℃下水泥石的抗压强度没有明显减弱,弹性模量相对于常温下降低了11. 1%;在130℃下水泥石的抗压强度和弹性模量均显著降低,相对于常温下分别下降17. 4%和47. 6%; 80和130℃下水泥石的变形均以轴向压缩变形为主,侧向膨胀较小,不易形成明显宏观裂缝,表现出良好的抵抗变形破坏的能力,具有近似线弹性-理想塑性的特征; 80和130℃下对水泥石的循环加卸载产生的塑性变形分别为0. 977 3%和0. 564 9%,是常温下的2. 26倍和1. 31倍,塑性变形主要形成于第1个加卸载循环。     

耐盐蚀气泡混合轻质风积沙土的制备及性能评价

气泡混合轻质土是解决公路路基病害的一种新兴技术。通过水泥、碱激发火山灰胶凝材料,以及高岭土的配比试验,制备出三种强度高、耐盐蚀的固化剂;然后以三种固化剂和南疆当地风积沙为掺料,通过不同的配合比试验,研究一种既满足强度要求,又符合经济性原则的耐盐蚀的气泡混合轻质风积沙土。经试验研究和对比发现:当水泥、碱激发火山灰胶凝材料按6∶4的比例制备为固化剂时,抗压强度能够提高18.2%;同时,抗氯离子和硫酸根离子的能力得到改善。固化剂掺量为260 kg时,X_2与风积沙制备的气泡混合轻质风积沙土抗压强度可达2.96 MPa;X_3与风积沙的抗压强度为2.88 MPa,XG_1与风积沙的抗压强度为2.67 MPa;从强度和微观分析得出自制固化剂X_2与风积沙的结合效果较好,为风积沙的资源化利用提供了新的途径。     

Effect of cement types, mineral admixtures, and bottom ash on the curing sensitivity of concrete

The curing sensitivity of concrete with cement Types 1, 3, and 5 as well as multiple powders consisting of cement, fly ash, and limestone powder was studied. Bottom ash was also used in the study as an internal curing agent and a partial substitution of fine aggregate. The curing sensitivity index was calculated by considering the performances of compressive strength and carbonation depth. Specimens were subjected to two curing conditions: continuously water-cured and continuously air-cured. The results show that cement Type 3 has a lower curing sensitivity, while cement Type 5 increases the curing sensitivity. For the mixes without bottom ash, the use of fly ash increases the curing sensitivity, while limestone powder reduces the curing sensitivity of concrete. The use of bottom ash in concrete reduces the curing sensitivity, especially at a lower mass ratio of water to binder. Concrete with limestone powder, together with bottom ash, is least sensitive to curing. The curing sensitivity calculated from carbonation depth also has a similar tendency as that derived by considering compressive strength. From the test results of compressive strength and curing sensitivity, bottom ash has been proven to be an effective internal curing agent.     

温度对含碳纤维水泥水化及抗压强度的影响

为了研究温度对含碳纤维水泥水化及其强度的影响,首先将制备好的含碳纤维水泥净浆倒入40mm×40mm×40mm立方体模具中,振密实后分别放入低温(10℃),常温(25℃),高温(100℃)环境下养护至规定龄期(3,7,28d),通过XRD和SEM研究水泥水化过程,对比分析在不同养护温度条件下含碳纤维混凝土的抗压强度。研究结果表明,随着养护温度的增加,C-S-H凝胶和C-H的形成速率增加,从而提高了混凝土的抗压强度;在一定温度范围内提高养护温度,可加速含碳纤维混凝土水化过程。     

矿渣掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥性能的影响

研究矿渣掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥性能的影响,当质量分数掺量为10%时,阿利特-硫铝酸钡钙水泥3d、28d的强度分别达到44.5MPa和77.6MPa.采用XRD、SEM等方法研究阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化产物的组成、结构和形貌,并对该水泥的水化机理进行探讨.结果表明:当矿渣掺量质量分数为10%时,促进了该水泥的水化,有利于水泥强度的提高.     

粉煤灰复合低密度水泥浆体系研究

为满足低压易漏失井对低密度水泥浆提出的要求,研制出一套密度范围在1.40 g/cm3-1.55 g/cm3的粉煤灰复合低密度水泥浆体系.当降失水剂加量为11%,缓凝剂加量为0.05%,激发剂加量为1%,该水泥浆体系抗压强度大于18 MPa,滤失量小于50 mL,初始稠度低,稠化时间可调,综合性能良好.     

不同温度下偏高岭土对油井水泥抗压强度影响的研究

以3种不同粒径的偏高岭土样品为考察对象,在30℃～110℃范围内研究了偏高岭土对油井水泥强度的影响。研究结果表明,偏高岭土的粒径、掺量以及养护温度均会对油井水泥的强度产生影响。在油井水泥中掺入偏高岭土,应注意其适合的粒径、掺量及温度的使用范围,超出此适用范围。偏高岭土对油井水泥抗压强度的改善作用减弱,甚至还会降低油井水泥的抗压强度。     

深基坑锚杆改性水泥浆液特性试验研究

为更好地解决深基坑工程中锚杆锚固力不足和养护周期长等问题,对传统纯水泥浆液掺入外加剂进行了改良设计,通过抗压强度测试、收缩特性分析和微观特性研究等手段对改性水泥浆液进行了研究。研究结果表明:①改性浆液7 d抗压强度为23.32 MPa,28 d抗压强度为28.06 MPa,可达同水灰比无外加剂强度的1.434倍。②改性浆液微膨胀特性显著,微膨胀率为0.314%,可达同水灰比无外加剂的1.82倍。③XRD测试结果表明硅酸三钙M3和钙铁石物质成分对改性浆液抗压强度影响显著,两种物质含量之和越大,以及明矾的掺入,抗压强度可显著提高。④SEM测试结果表明加入外加剂后,浆液内部结构出现了"针状"和"丝状"晶体,且相互交织较为紧密,大孔数量大幅减少,整体内部构造更为均匀合理。     

水泥砂浆固化土抗压强度特性试验

为论证水泥砂浆固化土工程应用的可行性,通过设置不同掺砂量、含水率、砂料粒径和养护龄期条件,对水泥砂浆固化土进行无侧限抗压强度试验.试验结果表明:(a)掺砂可提高水泥砂浆固化土的抗压强度,尤其是早期强度.一定水泥掺入比条件下,当掺砂量处于最优掺砂率(10％左右)时水泥砂浆固化土的强度特性改善幅度最大,掺砂量超过最优掺砂率后水泥砂浆固化土的抗压强度无显著提高.(b)水泥砂浆固化土的抗压强度随原料土含水率的增加而减小,当原料土的含水率较低或养护龄期较短时,水泥砂浆固化土的抗压强度下降幅度均较大,当含水率较高时水泥土掺砂难以达到预期的固化效果.(c)砂料粒径变化对水泥砂浆固化土的抗压强度影响较小,水泥砂浆固化土强度随着粒径的增大略有提高;砂料粒径变化对水泥砂浆固化土变形系数的影响较大,两者近似成正比关系,在实际工程中无需对砂料进行筛分而直接运用即可获得较好的处理效果.(d)水泥砂浆固化土无侧限抗压强度试验的破坏模式多为脆性张裂破坏和塑性剪切破坏.随着养护龄期的延长以及掺砂量的增加,脆性张裂破坏更为显著.     

胶乳对油井水泥浆作用机理的实验研究

利用实验方法系统研究了聚乙烯醇胶乳对油井水泥浆的失水、稠化性能、游离水和水泥石抗压强度等参数的影响。结果表明 ,胶乳加量增大时 ,油井水泥浆的失水量迅速变小 ,稠化时间延长 ,初始稠度减小 ,游离水得到有效的控制 ,水泥石的抗压强度减小而柔性增大。试验证明 ,聚乙烯醇胶乳通过成膜、吸附、水化等作用能有效地控制油井水泥浆的液相运移情况 ,调节其稠化性能 ,改善水泥石的物理力学性能。自行设计了一套测定水泥石胶结强度的装置 ,实验证明所提出的测定方法是可行的。     

水泥加固类路面基层填料的浸水强度

在浸水条件下,对不同水泥占比和不同养生时间的加固土进行单轴抗压强度试验,试验结果表明:低液限黏土经固化剂加固后的最佳的含水率灵敏度比原土样有所减小,且随着水泥占比的增加而下降;养生时间一定的情况下,加固土的抗压强度随着水泥占比的增加而增大,水泥占比的增加对后期强度的影响较前期强度更显著;抗压强度随着养生时间增加而增大,随着时间的延长增长速率逐渐减小,28 d时水泥的水化反应基本完成;随着水泥占比的增加,各龄期下耐水系数均增大,表明加固土的水稳定性增强,但各种条件下耐水系数均小于0.75.