纳米SiO2溶胶缓解油井水泥高温强度衰退的作用机理

论文摘要

油井水泥石强度衰退是高温固井所面临的主要难题之一,而添加纳米SiO2能否缓解水泥石的高温强度衰退以及其作用机理是什么,还有待于验证和确认。为此,通过室内试验,基于X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪分析水泥石的矿物组成、微观结构和水化产物的元素,测定了高温条件下（150℃/35 MPa）纳米SiO2溶胶对G级油井水泥石抗压强度的影响及变化规律,据此研究纳米SiO2溶胶在高温下对水泥水化产物的作用机理。研究结果表明:①纳米SiO2溶胶可以提高G级油井水泥浆的稠度系数,对水泥浆的流变性会产生不利的影响;②在高温养护初期,纳米SiO2溶胶会降低水泥石的抗压强度,但加入纳米SiO2溶胶的水泥石的抗压强度不会随着养护时间的增加而产生明显的变化;③加入少量纳米SiO2溶胶的G级油井水泥中的纳米SiO2颗粒吸附在水泥矿物表面阻碍水化反应,能够缓解水泥水化产物的高温脱水变质,纳米SiO2颗粒还可以提高水泥微观结构的致密性;④加入大量纳米SiO2溶胶的G级油井水泥中的纳米SiO2与氢氧化钙发生火山灰反应生成一种新型的、结构松散的薄片蜂窝状CSH产物,难以提供较高的抗压强度。结论认为,纳米SiO2可以作为水泥添加剂以缓解油井水泥高温强度衰退,该研究成果为高温固井水泥浆体系的设计提供了一条新的思路。

论文目录

• 0 引言
• 1 实验原料与方法
•   1.1 实验原料
•   1.2 实验方法
• 2 实验结果与分析
•   2.1 纳米SiO2溶胶对水泥浆流变性的影响
•   2.2 纳米SiO2溶胶对水泥抗压强度的影响
•   2.3 纳米SiO2溶胶对水泥水化产物的影响
•   2.4 纳米SiO2溶胶对水泥微观形貌的影响
•   2.5 探究纳米SiO2溶胶与氢氧化钙的反应
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王成文,陈新,周伟,王永洪,薛毓铖,罗发强

关键词: 溶胶,纳米溶胶,高温,级油井水泥,水泥石,抗压强度,缓解强度衰退,水化产物,微观结构

来源: 天然气工业 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 石油天然气工业

单位: 非常规油气开发教育部重点实验室·中国石油大学(华东),中国石油大学(华东)石油工程学院,加拿大阿尔伯塔大学土木与环境工程学院,中国石化西北油田分公司工程技术研究院

基金: 国家自然科学联合基金重点项目“超深井安全高效井筒工作液构建及调控方法基础研究”(编号:U1762212),国家自然科学基金项目“CCS咸水层封存中二氧化碳—硫酸盐—镁盐协同作用下油井水泥石的腐蚀机理”(编号:51704325),山东省自然科学基金项目“高温高密度水泥浆恒稳调控方法及其作用机理研究”(编号:ZR2017MEE056),长江学者和创新团队发展计划(编号:IRT_14R58)

分类号: TE256.6

页码: 72-79

总页数: 8

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