7.1 油井水泥的组成及水化硬化在线视频

油井水泥的组成及水化硬化

油井水泥是油气井固井的主要材料之一

由于在油气井固井中

要将水泥浆泵送到几百米

或几千米深的井下

井下的温度压力随井深而变化

水泥浆的各项性能

又与温度和压力密切相关

因此对油井水泥有严格的要求

本部分将介绍油井水泥的组成

和油井水泥水化硬化的过程

一油井水泥的主要矿物组成

油井水泥的主要矿物

由硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙

铁铝酸四钙所组成

这四种矿物成分占油井水泥

总量的百分之八十七以上

各种组分在水泥的水化过程中

有不同的特性

因此组成水泥的各种组分的比例不同

其水泥的性能也有所不同

也就形成了不同级别不同类型的油井水泥

二矿物成分对油井水泥性能的影响

以上四种矿物成分对油井水泥的影响如表

其中硅酸三钙对油井水泥性能的影响有

在油井水泥中含量最高

是水泥产生强度的主要矿物

水化反应速度快强度增长快

最终强度也大

其硅酸二钙对油井水泥性能的影响

水化反应速度慢强度增长慢

但在长时间内逐渐增大水泥石的强度

而铝酸三钙对油井水泥性能的影响是

水凝水化反应速度最快

是决定水泥浆初凝时间

和稠化时间的主要矿物

对水泥浆的流动性有很大的影响

并对硫酸盐的侵蚀最为敏感

因此对于高抗硫酸盐型水泥

其含量应小于百分之三

对中抗硫酸盐型水泥

其含量应小于百分之八

铁铝酸四钙对油井水泥性能的影响是

水化速度仅次于铝酸三钙

其早期强度增长快

但最终强度与早期强度差别不大

且强度的绝对值也不大

三油井水泥级别和类型

从前边油井水泥对油井水泥性能的影响

可以知道

通过调节水泥矿物的成分的含量

就可以获得适用于不同要求的油井水泥

比如要获得高的早期强度的油井水泥

可以增加铝酸三钙硅酸三钙的含量

并且细磨

要获得缓凝性良好的油井水泥

可以控制铝酸三钙硅酸二钙的含量

并且粗磨

要获得低水化热的油井水泥

可以限制铝酸三钙硅酸三钙的含量

如果要获得高抗硫的能力的的油井水泥

可以限制铝酸三钙的含量小于百分之三

并且铝酸三钙和

二倍铁铝酸四钙的含量之和

小于百分之二十四

我国参照美国石油学会

制定了油井水泥国家标准

也就是国标10238

将油井水泥分为八个级别三个类型

八级别有ABCDEF和G级

主要为G级和H级

三个类型有普通型 中抗硫酸盐型

和高抗硫酸盐型

四油井水泥使用范围

各种级别和类型的油井水泥的

使用范围见表

如A级水泥就只有普通型

没有中抗硫型和高抗硫型

属于普通油井水泥

B级水泥只有中抗硫型

和高抗硫型

没有普通型

属于普通油井水泥

C级水泥有普通型中抗硫型

和高抗硫型三种类型

具有高的早期强度

D级E级F级G级和H级

都没有普通型

只有中抗硫型和高抗硫型

其中D级适用于中温井

E级适用于高温井

F级适用于超高温井

G级和H级属于基本油井水泥

五油井水泥的水化反应

油井水泥矿物与水反应以后

发生化学反应

生成各种水化产物

水泥浆将逐渐

由液态转变成固态

油井水泥与水混合

主要发生三类水化反应

第一类是铝酸三钙的水化

铝酸三钙与水反应

生成水化铝酸钙

第二类是硅酸三钙硅酸二钙

和铁铝酸四钙的水化反应

其中硅酸三钙

和硅酸二钙与水反应

生成水化硅酸钙凝胶

和氢氧化钙

铁铝酸四钙

与氢氧化钙和水作用

生成铁铝酸钙

和铝酸钙的水化物

第三类是铝酸三钙水化物

与二水石膏的水化反应

铝酸三钙的

水化产物水化铝酸钙

与二水石膏

和水反应生成钙矾石

随着水化的不断进行

水泥中的硅酸盐水化物

铝酸盐水化物

铁铝酸盐水化物等

在体系中的浓度不断增加

逐渐使微小晶体

形成凝聚结构

从而促成水泥的

凝结和硬化

形成水泥石

本部分就是

油井水泥的组成

和油井水泥的

水化硬化的

这次课就介绍到这