固井用高镁废渣微膨胀水泥浆体系-论文.pdf

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1、第31卷第4期铭井液与完井液Vo1．31No．42014年7月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDJuly2014doi：10．3969／j．issn．1001-5620．2014．04．017固井用高镁废渣微膨胀水泥浆体系孟佳佳，姚晓，黄磊，周兴春，肖丽，胡富源(1．南京工业大学材料科学与工程学院，南京；2．川庆钻探公司长庆固井公司，西安；3．长庆油田分公司工程技术部，西安)孟佳佳等．固井用高镁废渣微膨胀水泥浆体系[J]．钻井液与完井液，2014，31(4)：57—60．摘要高镁废渣是一种与矿渣性质完全不同的特种固体废弃物。利用等温量热(ICT)和XRD分析了

2、高镁废渣掺量为40％的油井水泥浆体及其硬化体组成，在80。C水浴养护条件下的早期强度不高，但后期强度超过净浆。针对其低早强的特点，研究了不同掺量早强剂对掺渣水泥浆体抗压强度的影响，确定早强剂最佳掺量为3％、降失水剂最佳掺量为1．5％，最终形成高镁废渣微膨胀水泥浆体系。80。C下该水泥浆体系膨胀性能、抗压强度和孔径结构的测试结果表明：其ld、28d和90d的线膨胀率分别为0．0062％、0．045％、0．061％；1d抗压强度为18．2MPa，后期强度超过净浆；掺渣水泥石和净浆水泥石90d孔隙率分别为22．99％和25．47％，且前者中有害孔数量小于后者，与抗压强度测试结果相吻合；同时

3、高镁废渣微膨胀水泥浆体系的综合性能满足固井施工要求。关键词高镁废渣；油井水泥；线膨胀率；早强剂；抗压强度中图分类号：TE256．6文献标识码：A文章编号：1001—5620(2014)04—0057．04随着深井、超深井的大量涌现，导致井下环境稠化仪；OWC．9350常压稠化仪；ZNN—D黏度计；越来越复杂[1。]，固井施工对水泥石性能的要求越来HLY-2高温高压岩心流动实验仪。越高。如果利用一些具有特殊功能的废弃物部分替代G级高抗硫油井水泥(YJ)；高镁废渣(HMS)；油井水泥和晶体膨胀剂，将有助于降低固井材料成矿渣；自制早强剂(ZQ)；降失水剂(F17B)；无水乙醇。本、提高固井

4、质量及减少空气污染。高镁废渣(HMS)将高镁废渣粉磨后，用筛孔为0．076mlTl的筛回是一种冶炼特殊金属的水淬工业废渣。HMS在常温收，筛余量小于10％。用激光粒度仪测得HMS的粒下的水化活性低，而固井作业中井下高温环境可以加度分布：D5o为32．821，D9o为88．191。速水泥水化反应[4-6]，有助于激发其反应活性。如果1．2实验方法掺有HMS的油井水泥浆体具有微膨胀性能，则可替水灰比为O．44。抗压强度和线膨胀率测定：将代油井水泥晶体膨胀剂，既大幅降低固井成本，还可水泥浆倒人2．54cmx2．54cm模具中，置于80。C常解决水泥浆体的收缩难题，具有潜在经济及技术价值。压

5、水浴养护至规定龄期(1d、3d、7d、28d和9Od)，测试水泥石抗压强度。将水泥浆倒人两侧装有1实验材料和方法钉头的六联模具(1cm×1cm×6cm)中成型，置于1．1实验仪器和材料80。C常压水浴中养护至规定龄期，采用螺旋测微仪Hydro2000MU型激光粒度仪；Thermofisher法测试水泥石线膨胀率”。工程性能测试：按照APIScientific9900型x射线衍射仪；ARLADVANT’XPSPEC10进行，包括失水量、流变性、稠化时间和x射线荧光光谱仪；TAInstrumentsTAM．Air等温水泥石渗透率(围压为10～12MPa，驱替压力为7量热仪；GT-60型压

6、汞实验仪；MC型螺旋测微仪；MPa，驱替介质为自来水)。WOC．9905瓦楞搅拌机；WHY-200万能液压实验机；微观测试：利用等温量热仪测试水泥浆体水化热；OWC一9510高温高压失水仪；OWC一9380高温高压利用XRD分析水泥浆硬化体的水化产物组成；将基金项目：国家高新技术研究发展计划项目(2006AA06Z225)和江苏高校优势学科建设工程资助项目资助。第一作者简介：孟佳佳，在读硕士研究生，研究方向为废渣及固井水泥浆。地址：南京市新模范马路5号；邮政编码210009；电话(025)83587253；E—mail：ji~iameng122@163．tom。58钴井液与完井液20

7、14年7月8O。C下水养90d的净浆水泥石和掺HMS水泥石烘长而增加；掺20％HMS水泥石7d后出现膨胀，掺干后敲成小块，用无水乙醇终止水化，利用压汞仪测30％HMS水泥石3d后出现膨胀，而掺40％HMS水试水泥石孑L隙率及孑L径分布。泥石1d即出现微膨胀且持续膨胀，故确定40％HMS为最佳掺量。掺渣水泥石膨胀的原因可能是高温和2结果与讨论碱性环境破坏了HMS玻璃相成分中Mg结合键，2．1HMS与矿渣的区男qMg。被释放出来，与OH一结合生成水镁石。HMS