水化过程中油井水泥／套管界面的性能与结构演变.pdf

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1、第34卷第6期世界科技研究与发展Vo1．34No．62012年l2月912—915页WORLDSCI-TECHR&DDec．2012PP．912—915水化过程中油井水泥／套管界面的性能与结构演变任呈强～高雷王煦刘丽郭小阳(西南石油大学材料科学与工程学院，成都610500)摘要：油井水泥／套管界面对油气井的完整性起到关键作用。采用交流阻抗、界面剪切、显微硬度、微观形貌和物相分析技术研究了该界面在水化1天至7天的性能与结构演化规律。结果发现，电化学阻抗谱揭示水泥本体结构和界面结构逐渐达到稳定；界面结合强度和过渡区显微硬度显著增加；界面过渡区的水化程度远落后于

2、水泥本体；该阶段界面过渡区的水化以c，S水化、残余cs水化和cA水化产物之间的反应为主；界面结构演化表明水化使界面和结晶颗粒之间胶结更加紧密。升高养护压力提高了水化程度，改善了过渡区和界面的微观结构，从而提高界面性能。关键词：油井水泥；界面性能；微观结构；水化中图分类号：TE256．7文献标识码：APerformanceandStructureEvolutionsofInterfacebetweenOilwellCementandCasingSteelduringHydrationPENChengqiangGAOLeiWANGXuL1ULiGUOXiaoy

3、ang(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500)Abstract：Theinterfacebetweenoilwellcementandcasingsteelplayskeyroleontheintegrityofwel1．Themethodsofalternatingcurrentimpedanee，interracialshearing，microhardness，microstructureandphaseanalysiswer

4、eadaptedtoinvestigateontheperformanceandstructureevolutionsoftheinterfaceduringhydrationofoilwelcementfrom1dayto7days．Theelectrochemicalimpedancespectrumdiscoversthece-mentandtheinterfacegraduallybecomestability．Thebondingstrengthofinterfaceandmicrohardnessoftransitionregionincrea

5、semarked—ly．Thehydrationdegreeoftransitionregionismuchslowerthanthecement．TheprocessincludeshydrationreactionsofC2S，residualC3SandproductsofC3Ainthetransitionregion．Themicrostmctureindicatesthecementationofcrystallineparticlesaswellasinterfacebecomesstronger．Higherpressureenhances

6、thehydrationdegreeofcement，whichimprovesthemicrostructuresofinterfaceanditstransitionzone．Asaresult，theinterfacialperformanceisincreased．Keywords：oilwellcement；interracialperformance；microstructure；hydration将套管钢加工成直径为10mm的圆柱，其中一端带外螺纹，1引言无螺纹端长40mm。将钢置于水泥固化模具的正中央。将G目前，油气井完整性受到国内外学者的

7、高度重视，而固级水泥和蒸馏水按水灰比0．44配置，加入消泡剂，高速搅拌井水泥的长期封固性是保障油气井完整性的关键之～

8、】l2J。后倒人模具，制备直径为50mm、高位120m的水泥柱，保证当油井水泥返高固化后，与水泥本体比较而言，水泥／套管界钢位于水泥柱的中心。面相对是一个较薄弱的区域。如果腐蚀性介质到达该界面，2)水化条件：水化在两种条件下进行，一是在恒温水浴极易使界面失稳，从而形成气体和液体上窜的通道，破坏油中进行80℃、常压水化，二是在高温高压养护釜中进行气井的完整性。WilliamCarey等在分析服役30年的固井80℃、8MPa水化。分别在水化1天

9、、3天和7天后将试样取水泥时发现，在套管／水泥界面附近有0．1—0