油气井水泥生与应用.docVIP

水泥熟料：主要是Cao、SiO2、Al2O3、Fe2O3 CaO：水泥熟料中最主要的部分。形成硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙 SiO2：与氧化硅生成硅酸三钙和硅酸二钙 Al2O3：生成铝酸三钙和铁铝酸四钙 Fe2O3：生成铁铝酸四钙 高抗硫酸盐积极油井水泥为什么要控制C3A的含量：若C3A过多，则水化反应会加快，使水泥凝结不牢固，另外还会造成水化热大，会与石膏生成钙矾石，导致水泥石膨胀开裂，因此必须要控制C3A的含量。 湿法优点：1加水后有利于搅拌均匀2制备生料时扬尘少 缺点：1成本高，所需场地大2耗能较大 干法优点：1热耗较低2成本不大 缺点：1扬尘较多2配料调和比困难 油井水泥生产工艺过程： 硅酸盐水泥生产的主要工艺过程为：生料制备、熟料的煅烧、水泥的粉磨与包装等。 油井水泥生产工艺过程：原料混配、粉磨、煅烧、冷却、熟料研磨 煅烧经历：干燥与脱水、碳酸盐的分解、固相反应、烧成、冷却 干燥与脱水：使物料的自由水蒸发，脱水是粘土矿物分解放出化合水，自由蒸发热耗很大，粘土脱水首先发生在粒子的表面，接着向粒子中心扩散。 碳酸盐分解：其过程是吸热反应，受系统温度和周围介质中二氧化碳的分压影响较大，碳酸钙的分解吸收大量的热量。 固相反应：发生在回转窑内，在900°到1100°时，所有碳酸钙分解，游离氧化钙达到最高值。在1100-1200℃时，大量形成C3A和C4AF，C2S含量达到最大值。固相反应的反应活性很低，速率很慢。一般包括相界面上的反应和物质迁移两过程。 烧成：熟料烧结成阿利特的过程 冷却：熟料的冷却从烧结温度开始，同时进行液相的凝固和相变两个过程，能回收熟料带走的热量，预热二次空气，提高热效率；迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性，降低熟料温度。 出磨的水泥为什么强度低于出厂时的强度 水泥出磨时，游离CaO含量较高，没有完全消解，它对水泥的破坏性比较大。因此，强度不高。过了一段时间，游离氧化钙消解了很多，此时出厂的水泥强度破坏作用就很少，强度大于出磨时。 水泥出磨时温度高于75℃，水泥水化会出现什么现象？ 温度高于75℃，水泥水化会出现“假凝”、“快凝”现象，这是因为温度大于75℃时，二水石膏转变为半水石膏甚至变为无水石膏，使水泥出现上述现象。 石膏的缓凝机理：在水泥水化时，石膏会与C3A及Ca(OH)2发生反应生成难溶于水的水化硫酸钙，这些新生的棱柱状的小晶胞包裹在水泥颗粒表面，组织了C3A的进一步水化，使溶液中铝酸盐的溶解度降低，以致铝酸钙的水化产物不能分离出来，从而延缓了水泥的凝结时间。 三 硅酸盐矿物包括C3S和C2S，两种矿物的水化产物都是水化硅酸钙和氢氧化钙 铝酸盐的水化过程及特点 C3A的水化：铝酸盐包括C3A和C4AF，其中C3A的水化作用代表了铝酸盐的水化特征，它对水泥浆的流动性和凝固过程的早期强度有很大的影响，C3A水化反应的第一步也是在固体和水之间的界面上进行的。其不可逆反应导致表面阴离子AlO2-和O2-氢氧根，形成[Al(OH)4]-和OH-阴离子，这种溶液很快变成铝酸钙的过饱和溶液。由于水化铝酸钙不是不定形体，它的表面并不形成表面层，很快达到水化。 在石膏存在下的C3A的水化：在熟料中加入3%-5%的石膏，正是为了控制铝酸钙水化，起到抑制闪凝和调节凝结的作用。石膏与C3A的反应过程为C3A+3CSH+26H→C3A-3CS-32H，生成的钙矾石从针状晶体形式沉淀在C3A表面上，阻止水化快速进行，在C3A水化过程中，会出现两个放热峰，第一个主要是钙矾石生成放出反应热，第二个放热峰是钙矾石转化为单硫型铝酸钙所产生。 水泥水化过程分为哪几个阶段？ 分为初始活泼期、诱导期、加速期、以及缓速期四个阶段。 在初始活泼期水泥水化生成水化硅酸钙凝胶。水化硫铝酸钙和Ca(OH)2等水化产物，由于包裹层阻碍了水化作用，进入诱导期，在当包裹层被破坏时，水泥粒子结束诱导期而进入加速期，在这之中包括放热作用的加强和试件的微小膨胀。随后进入硬化期，在这个阶段，C3S水化初期生成大量的CSH和Ca(OH)2。 C4AF为什么能作早强剂？ C4AF水化产生水化铝酸钙和水化铁铝酸钙的固溶体，并且C4AF和Ca(OH)2会反应生成铝酸三钙，反应式为4CaO.Al2O3.Fe2O3+2Ca(OH)2+10H20→2CaO.Al2O3.6H2O+3CaO.Fe2O3.6H2O，而C3A强度在三天内就发挥出来，会对早期强度作出贡献。所以C4AF可以作早强剂。 水泥水化速率定义：水泥水化速率是决定水泥性能的一个主要指标。水化速率是指单位时间内水泥的水化程度和水化深度。而水化程度是值某一时刻水泥发生水化作用的量与完全水化的比值。水化深度是指水泥已水化层的厚度。 水泥水化速率测试方法：有直接法和间接法两种。直接法是利用岩相分析、X射线