论文部分内容阅读
随着二氧化碳埋存、二氧化碳驱油以及超深井、稠油热采井的开发,对固井水泥石的耐腐蚀和耐高温性能要求不断提高,常规波特兰水泥（即硅酸盐水泥）无法满足现场需要。地质聚合物火山灰材料来源广泛,不污染环境,同时还具有传统水泥所没有的高强度、耐高温、耐腐蚀等优异性能而日益被人关注,在建筑行业已经有初步的应用,但在油井固井中研究较少,因此研究耐高温固井地质聚合物固结体系有着种大的意义。本文利用偏高岭土、粉煤灰、矿渣等火山灰材料,通过对地质聚合物激发材料的优选和对各种矿物的配比对固结体系抗压强度的影响进行研究,初步研发了一种高强度、耐高温、耐腐蚀的地质聚合物固结体系,并对影响此体系凝结时间的各个因素和与此种体系相适应的缓凝剂进行了探索,同时测试了该体系的流变性能和降失水性能,为高温固井施工的安全实施提供了保障。通过实验研究,优选的碱外掺料为氢氧化钠和硅酸钠,硅酸钠加量为40%-60%,氢氧化钠加量为4%-6%,水灰比为0.7。在低于140℃温度的高温井下,优选的地质聚合物矿物组分为:偏高岭土占地质聚合物材料的60%,矿渣和粉煤灰各占20%;在高于140℃温度的高温井下,只采用偏高岭土来合成地质聚合物。本论文对地质聚合物的耐久性实验发现地质聚合物在高温220℃条件下养护一个月强度仍能保持20MPa以上,对地质聚合物的耐腐蚀性能研究发现在CO2腐蚀条件下养护15天强度基本保持稳定。本文测试了不同因素对地质聚合物凝结时间的影响,并对缓凝剂进行了探索,优选出缓凝效果最好的缓凝剂为氯化钡,加量为5%,测得的凝结时间能达到4个小时,但稠化性能不好且对强度影响较大,不利于其应用。优选的分散剂为syjz-1,加量为2%,地质聚合物30分钟的失水量为32mL,可满足固井施工的要求。