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《礦渣_粉煤灰混合膠凝材料水化及硬化實(shí)驗(yàn)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)第32卷第3期2008年6月JOURNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTEVol.32No.3Jun.2008礦渣-粉煤灰混合膠凝材料的水化及硬化實(shí)驗(yàn)代奎,艾池(大慶石油學(xué)院提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江大慶163318)摘要:用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡及強(qiáng)度測(cè)試儀等對(duì)礦渣粉煤灰混合膠凝材料的水化產(chǎn)物、硬化體微觀結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)和分析,揭示礦渣粉煤灰混合膠凝材料的水化作用過程及強(qiáng)度特征.結(jié)果表明:礦渣在激發(fā)劑作用下產(chǎn)生水化反應(yīng),玻璃體首先發(fā)生表面水解,進(jìn)而引發(fā)
2、粉煤灰的火山灰作用;混合材料的水化產(chǎn)物組分以水化硅酸鈣凝膠為主,硬化體具有與油井水泥相類似的網(wǎng)絡(luò)狀微觀結(jié)構(gòu);隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間增長(zhǎng),混合材料后期強(qiáng)度持續(xù)增加.關(guān)鍵詞:礦渣;粉煤灰;膠凝材料;水化硬化;油氣井固井中圖分類號(hào):TQ172.44;TE256文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-1891(2008)03-0043-03目前,油氣井固井中所使用的膠結(jié)材料是以油井水泥為主,其成本高于建筑硅酸鹽水泥,導(dǎo)致固井作業(yè)成本較高,不利于提高油氣井開采效益,且其生產(chǎn)過程中能源和資源消耗大,CO2的排放量大,易于引發(fā)環(huán)境污染等問題
3、.因此,研制低成本固井膠結(jié)材料是探索降低固井成本,實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的有效途徑之[1]一.礦渣和粉煤灰是我國(guó)排放量較大的工業(yè)廢料,具有的潛在水硬性為其實(shí)現(xiàn)工業(yè)利用提供了基礎(chǔ).礦渣和粉煤灰在油氣井固井中的應(yīng)用,大多是以油井水泥材料為主,摻加一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)礦渣或粉煤灰配制成礦渣油井水泥和粉煤灰油井水泥,其在工程應(yīng)用中具有特殊的施工效果.為此,以開發(fā)不含熟料的礦渣和粉煤灰膠凝材料為目標(biāo),在文獻(xiàn)[2,3]的基礎(chǔ)上,利用X射線衍射儀、掃描電鏡等儀器研究礦渣、粉煤灰混合膠凝材料的水化硬化作用及強(qiáng)度,為研制無(wú)熟料油氣井封固材料提供參考.1實(shí)驗(yàn)材
4、料與方法混合膠凝材料體系的主要基材為礦渣和粉煤灰.實(shí)驗(yàn)所采用的礦渣(SL)為偉勝牌?；郀t礦渣粉,產(chǎn)于唐山唐龍新型建材有限公司,活性較高,主要化學(xué)成分:w(SiO2)為31.82%;w(Al2O3)為16.07%;w(Fe2O3)為1.87%;w(CaO)為37.78%;w(MgO)為8.46%.粉煤灰(FA)來(lái)源于大慶東光科技開發(fā)公司,活性組分為w(SiO2)+w(Al2O3)+w(Fe2O3)=88.60%,主要化學(xué)成分:w(SO3)為0.30%;w(SiO2)為62.30%;w(Al2O3)為21.30%;w(Fe
5、2O3)為5.00%.采用水玻璃及堿做激發(fā)劑,配制水硬性體系.按照API標(biāo)準(zhǔn),配制不同的礦渣、粉煤灰、堿激活表1混合膠凝材料配比%劑及其他外加劑加量配比的漿體,實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的材料配序號(hào)w(礦渣)w(粉煤灰)w(水玻璃)w(堿)S1703072.1比見表1.試件放置在38恒溫水域中養(yǎng)護(hù),用XRDS2762482.3儀和SEM分別檢測(cè)硬化體的產(chǎn)物組分及微觀結(jié)構(gòu),S3802092.5并檢測(cè)不同養(yǎng)護(hù)齡期硬化體的強(qiáng)度.2結(jié)果與討論2.1水化作用混合膠凝材料的水化產(chǎn)物與體系的水化作用有關(guān).礦渣和粉煤灰具有潛在的水化活性,在堿性介
6、質(zhì)收稿日期:2008-02-08;審稿人:范洪富;編輯:王文禮作者簡(jiǎn)介:代奎(1964-),男,碩士,副教授,主要從事油氣井優(yōu)化設(shè)計(jì)及固井完井方面的研究.43大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)第32卷2008年激發(fā)作用下能夠發(fā)生水化作用.水化反應(yīng)過程:在堿性溶液條件下,水玻璃(Na2SiO3)首先水解產(chǎn)生大量--2+2+的OH離子,OH離子破壞礦渣玻璃體表面結(jié)構(gòu),然后向內(nèi)部擴(kuò)散,礦渣玻璃體表面的Ca,Mg等吸-+-附堿性溶液中的OH,H等,使礦渣玻璃體分散、溶解,玻璃體表面結(jié)構(gòu)被破壞,促使
7、礦渣水化.OH離子與礦渣玻璃體中的活性SiO2反應(yīng)生成CaO-SiO2-H2O(C-S-H)凝膠.隨著水化產(chǎn)物C-S-H凝2+2+膠逐步增加,硬化體的宏觀強(qiáng)度迅速增加,其溶解出的Ca,Mg又與粉煤灰玻璃體進(jìn)行火山灰反應(yīng),提3+4-高后期強(qiáng)度,即堿石灰作用于粉煤灰酸性玻璃而發(fā)生堿侵蝕,玻璃體受到水解作用,Al,SiO4進(jìn)入溶2+2+液,與溶液中的Ca,Mg形成溶解度很小的硅酸鹽和鋁酸鹽而沉淀,促進(jìn)粉煤灰顆粒表面繼續(xù)瓦解,加速與堿石灰結(jié)合.火山灰反應(yīng)能持續(xù)產(chǎn)生凝膠類產(chǎn)物,保證體系獲得后期強(qiáng)度.Na2SiO3是混合膠凝體系中的主要
8、堿性激發(fā)劑,在混合膠凝材料的水化硬化過程中起溶膠增強(qiáng)作用.它對(duì)礦渣玻璃體解體水化、生成水化產(chǎn)物及混合體系硬化體的形成具有重要作用,影響混合膠凝材料的強(qiáng)度.在礦渣的作用被有效發(fā)揮,并能生成穩(wěn)定水化產(chǎn)物呈現(xiàn)堿性的條件下,在漿體液相中,Na2SiO3始終呈現(xiàn)高度分散的穩(wěn)定狀態(tài),并且在反應(yīng)過程中,
