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。

基于电石渣的硬硅钙石晶须的制备与表征

利用水热合成工艺,以电石渣作钙源合成了硬硅钙石晶须。用HCl对电石渣进行酸洗除杂,采用控制电石渣浆pH值,Ca（OH）2选择性溶解的方法去除电石渣中的其它杂质。采用ICP、XRD、SEM和DSC-TG分析了电石渣酸洗后的杂质含量及产品的晶相组成、微观形貌和耐温性。结果表明：控制pH值让电石渣中的化学组分选择性溶出,可使电石渣得以净化,成为制备硬硅钙石晶须的钙源;不同酸洗pH值、水热合成温度及保温时间对电石渣钙回收率、杂质去除率及合成的硬硅钙石晶须形貌具有很大的影响。比较适宜的制备条件是：电石渣酸洗pH=8、水热合成工艺参数220℃保温20 h。制备出的硬硅钙石晶须长径比为100－400,最高使用温度可达1000℃。

增强材料对超轻质硅酸钙材料物理性能影响的研究

采用外掺增强法,利用硬硅钙石晶须和玻璃纤维增强超轻质硅酸钙材料。研究了增强材料掺量对增强体微观结构和物理性能的影响。结果表明,分别以3%玻璃纤维和5%硬硅钙石晶须为增强材料制得增强体制品,体积密度分别为126 kg/m3和109 kg/m3,抗折强度分别为2220 cm和3400 cm,抗压强度分别为3650 cm和5410 cm。以硬硅钙石晶须为增强材料制得增强体制品具有更低的体积密度,更高的比强度和更好的保温隔热性能。