钢渣-矿渣基胶凝材料的协同水化机理

通过胶砂强度试验及X射线衍射仪(XRD)、热失重分析(TG-DTG)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)等微观测试技术,对不同配合比钢渣-矿渣基胶凝材料的力学性能、水化产物及其水化硬化过程进行了研究.结果表明:当胶凝材料的n(CaO+MgO)/n(SiO2+Al2O3)=0.90时,其水化后期有较多的水化硅酸钙、水化铝酸钙凝胶生成,微观结构更加致密,力学性能表现最优,28 d抗压强度和抗折强度分别达到20.20、7.25 MPa;pH值的变化反映出协同水化效应的关键在于钢渣活性矿物的溶解和矿渣的二次火山灰反应,钢渣和矿渣的最佳配合比可以保证水化程度有较高的水平.

硅酸盐-硫铝酸盐水泥基钻孔护壁堵漏材料的研制

针对复杂地层钻探护壁堵漏技术难题,研制了一种硅酸盐-硫铝酸盐水泥基护壁堵漏材料。首先,分别对掺加外加剂的硅酸盐复合水泥、硫铝酸盐水泥的主要技术指标进行试验研究;在此基础上,按不同比例对两种不同系列的水泥进行复合,对复合浆液的流动度、可泵期、凝结时间以及强度等主要技术指标开展试验研究;并结合水化热与扫描电镜分析对其水化硬化过程进行探讨,揭示硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的水化协同效应。研究成果表明,利用硅酸盐-硫铝酸盐水泥水化协同效应可为解决松散破碎、陡倾宽缝以及动水冲蚀等复杂地层的护壁堵漏技术难题提供新的思路和解决方案。

低密度复合水泥基煤层气井固井材料研究

采用理论分析与试验研究相结合的方法,系统地开展了低密度复合水泥基固井材料研究。首先,分析了煤层气井固井的特点以及常用的低密度固井水泥浆体系,提出了基于油井水泥与硫铝酸盐复合的“水化协同效应”,采用空心玻璃微珠为减轻剂、葡萄糖酸钠为缓凝剂,进而研发低密度复合水泥基固井材料的新思路;然后,按不同比例对油井水泥与硫铝酸盐水泥进行复合,研究复合浆液的流动性、凝结时间、可泵期、抗压强度等基本性能,确定复合水泥浆液基础配方。在此基础上,分析不同加量的空心玻璃微珠及葡萄糖酸钠对基础配方性能的影响,进而研制获得适于煤层气固井的低密度复合水泥基固井材料优化配方。最后,对优化配方的主要性能进行评价。结果表明,所研究的低密度复合水泥基固井材料具有浆液密度较低、流动性好、凝结时间可控、快硬早强、绿色环保等特点。