【摘 要】
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固井水泥常用的是硅酸盐水泥系列,但其存在较多缺陷,如自身力学强度不高、不耐高温和不耐酸性气体腐蚀等。磷铝酸盐水泥(PALC)具有良好的力学性能、耐高温性能及耐腐蚀性能,
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固井水泥常用的是硅酸盐水泥系列,但其存在较多缺陷,如自身力学强度不高、不耐高温和不耐酸性气体腐蚀等。磷铝酸盐水泥(PALC)具有良好的力学性能、耐高温性能及耐腐蚀性能,将磷铝酸盐水泥与硅酸盐水泥进行复合有望提高固井水泥体系的性能,以适应更复杂的井况。利用磷铝酸盐水泥自身优异的特点,从材料学角度出发,综合磷铝酸盐水泥和G级硅酸盐水泥(G)材料的特性,结合固井施工要求,优选出了适合于磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥体系的悬浮稳定剂、缓凝剂以及降失水剂。其次,考察了磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥体系的力学性能,包括抗压强度和抗拉强度,分析了高低温水湿环境对水泥石耐高温性能的影响以及研究了在水湿二氧化碳条件下复合水泥体系的耐腐蚀性能,运用XRD、SEM等材料测试手段,分析水泥石矿物组成和微观形貌,揭示磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥体系的耐高温性能和耐腐蚀性能影响作用机制。论文调节出了流动性好、稳定性好、失水量小的磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥浆体系,发现磷铝酸盐水泥为3%-40%时复合水泥体系的力学性能较好,纯磷铝酸盐水泥耐高温性能明显高于G级硅酸盐水泥的。但由于磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥体系高温后生成C2SH等高钙水化硅酸盐以及C3A2SH4使复合水泥体系不具耐高温性。磷铝酸盐水泥经腐蚀后的产物中没有CaCO3,含有少量的Ca10(PO4)(CO3)3(OH)2及含有较多的Al(OH)3、C5P3H和水化硅铝酸钙。复合水泥体系中掺加40%磷铝酸盐水泥的复合水泥体系耐腐蚀性能最好,经二氧化碳腐蚀后只有表面生成了少量的CaCO3,而且还含有Ca1.5SiO3.5·H2O、C5P3H和Al(OH)3对水泥石形成了保护屏障,阻止了二氧化碳侵入,使其具有良好的耐腐蚀性。
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