硬硅钙石晶须对高温下油井水泥强度的影响

针对稠油热采过程中高温下固井水泥环强度下降严重的问题,以SiO_(2)为硅源,Ca(OH)_(2)为钙源,采用水热合成法制备了硬硅钙石晶须(C_(6)S_(6)H),并将其应用在油井水泥中抑制水泥石在高温下的强度衰退。通过热重分析仪(TG)、红外光谱仪(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱仪(EDS)表征了C_(6)S_(6)H晶须的结构。TG分析表明:所制备的C_(6)S_(6)H晶须热稳定性好,在900℃时质量损失仅为3.57%。FT-IR和XRD分析结果表明:所制备的C_(6)S_(6)H晶须晶型完整,结晶度高;通过SEM观察所制备的C_(6)S_(6)H晶须呈针状纤维形态,利用图像处理软件分析C_(6)S_(6)H晶须SEM图,计算得出C_(6)S_(6)H晶须长度范围在1~16μm,长径比范围为15~55。水泥石抗压强度测试结果表明:该晶须材料对水泥石高温下强度的衰退有很好的抑制作用。加砂水泥石养护7 d,养护温度为280℃时的水泥石抗压强度为6.4 MPa,相比100℃时的水泥石抗压强度下降率高达78.8%;而加入C_(6)S_(6)H晶须的加砂水泥石养护7 d,在养护温度为280℃时的水泥石抗压强度为23.2 MPa,相比100℃时的水泥石抗压强度仅下降了48.7%,并且加入C_(6)S_(6)H晶须的加砂水泥石抗压强度在温度超过100℃后始终保持在20 MPa以上。通过全自动压汞仪,SEM分析了水泥石的微观结构,掺入C_(6)S_(6)H晶须的加砂水泥石在温度超过200℃后,C_(6)S_(6)H呈高长径比的针状网络结构并分布在水泥石中,没有出现加砂水泥石中C_(6)S_(6)H堆叠、板结的情况,细化了水泥石的孔径结构,提高了水泥石内部结构的致密性,有效抑制了水泥石高温强度衰退。