硬硅钙石晶须对高温下油井水泥强度的影响
刘华治1*， 孙长健2， 寇国军1
1. 川庆钻探工程有限公司 四川越盛能源集团有限公司，四川 成都 610051； 2. 川庆钻探工程有限公司 川东钻探公司，重庆 401120
Effect of Xonotlite Whisker on The Strength of Oil Well Cement at High Temperature
LIU Huazhi1*, SUN Changjian2, KOU Guojun1
1. Sichuan Yuesheng Industrial Development Corporation, Chuanqing Exploratory Drilling Engineering Co., Ltd., Chengdu 610051, China; 2. Chuandong Drilling Company, Chuanqing Exploratory Drilling Engineering Co., Ltd., Chongqing 401120, China
摘要 针对稠油热采过程中高温下固井水泥环强度下降严重的问题，本研究以SiO2为硅源，Ca(OH)2为钙源，采用水热合成法制备了硬硅钙石晶须（C6S6H），并将其应用在油井水泥中抑制水泥石在高温下的强度衰退。通过热重分析仪（TG）、红外光谱仪（FTIR）、X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和X-射线光电子能谱仪（EDS）表征了C6S6H晶须的结构。TG分析表明：所制备的C6S6H晶须热稳定性好，在900 ℃时质量损失仅为3.57%。 FT-IR和XRD分析结果表明：所制备的C6S6H晶须晶型完整，结晶度高；通过SEM观察所制备的C6S6H晶须呈针状纤维形态，利用图像处理软件分析C6S6H晶须SEM图，计算得出C6S6H晶须长度范围在1～16 μm，长径比范围为15～55。水泥石抗压强度测试结果表明：该晶须材料对水泥石高温下强度的衰退有很好的抑制作用。加砂水泥石养护7 d，养护温度为280 ℃时的水泥石抗压强度为6.4 MPa，相比100 ℃时的水泥石抗压强度下降率高达78.8%；而加入C6S6H晶须的加砂水泥石养护7 d，养护温度为280 ℃时的水泥石抗压强度为23.2 MPa，相比100 ℃时的水泥石抗压强度仅下降了48.7%，并且加入C6S6H晶须的加砂水泥石抗压强度在温度超过100 ℃后始终保持在20 MPa以上。通过全自动压汞仪，SEM分析了水泥石的微观结构，掺入C6S6H晶须的加砂水泥石在温度超过200 ℃后，C6S6H呈高长径比的针状网络结构并分布在水泥石中，没有出现加砂水泥石中C6S6H堆叠、板结的情况，细化了水泥石的孔径结构，提高了水泥石内部结构的致密性，有效抑制了水泥石高温强度衰退。
关键词 ：
稠油热采 ,
油井水泥 ,
硬硅钙石晶须 ,
力学性能 ,
强度衰退机理
收稿日期: 2024-01-11
基金资助: 四川越盛能源集团有限公司科技项目“复合晶须防窜水泥浆体系研究（YSKY2020004006）。
作者简介 : 刘华治(1981-)，男，汉族，安徽东至人，高级工程师，主要从事固井水泥浆产品研发和技术攻关， E-mail: liuhzhi@cnpc.com.cn。
[1]
吴艳华. 耐高温两性离子型油井水泥缓凝剂的合成及其缓凝机理研究
[2]
白鹏飞， 刘闯， 王柳， 魏春平， 刘铁明. 聚丙烯酰胺/玄武岩纤维复合水凝胶的制备及性能
[3]
严海兵， 王纯全， 尧艳， 马骉， 钱思蓓， 赵启阳. 自交联水性环氧树脂的合成及其对油井水泥耐CO2 -H2 S腐蚀性能的强化作用
[4]
孟祥海, 刘长龙, 张乐, 陈征, 张志熊, 徐元德. 聚氨酯/氮化硼纳米片复合材料的制备及形状记忆性能研究
[5]
杨启贞. 油井水泥防腐用水性树脂A-E44的制备及性能
[6]
刘欣慰, 冯茜， 杨启贞， 刘希峰. 非包覆型油井水泥自修复剂的制备与评价
[7]
杨威, 赵军, 徐德洋, 余春阳, 邱汇洋. 自愈合微胶囊的制备及其在油井水泥中的应用
2024, Vol. 32 
