粒径对油井水泥水化热及力学性能的影响

来源：钻井液与完井液杂志2017年第2期北京时间：

作者：黄锦,姚晓,姜祥,王志国,吕志国,李志远

单位：1. 南京工业大学材料科学工程学院, 南京 210023;；2. 江苏先进生物与化学制造协同创新中心, 南京 210023;；3. 中石化华东石油工程有限公司钻井处, 江苏扬州 210019；

摘要：油井水泥的粒径与其性能和用途密切相关，考察了3种粉磨方式下不同粒径分布油井水泥浆的性能。利用等温量热仪（ICC）、X射线衍射分析仪（XRD）、压汞仪（MIP）和扫描电镜（SEM）分别测试了不同粒径水泥颗粒早期水化放热速率、水泥石水化产物、孔结构及颗粒微观形貌。结果表明，物理粉磨方法只能将颗粒超细化，不能纳米化；相同水灰比的水泥浆，其原料颗粒粒径分布对浆体密度、水化产物无明显影响。但随水泥颗粒粒径的减小，浆体稠化时间缩短、流变性变差、析水率降低，稳定性增加。同时，超细水泥颗粒反应活性增强，水化放热量及放热速率增加，水灰比为0.5的0.013mm超细水泥（MC1000-0.5）24 h累积水化放热量较水灰比为0.5的普通G级水泥（G-0.5）提高了91.03%。在短期内生成了更多的水化产物，提高了水泥石早期强度及抗渗性能，且降低了水泥石的总孔隙率，水灰比为0.7的0.013 mm超细水泥（MC1000-0.7）水泥石的1 d龄期抗压、抗折强度较水灰比为0.7的普通G级水泥（G-0.7）分别提高了226.32%、153.13%，其28 d龄期总孔隙率及渗透率较G-0.7水泥石分别降低了10.1%及41.7%，但后期抗压强度增长幅度不大。

关键词：挤水泥, 超细水泥, 纳米水泥, 粒径分布, 水化热, 力学性能, 粉磨制备

基金资助：

江苏高校品牌专业建设工程资助项目（PPZY2015B128）；江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）。