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石油、天然气工业
维普资讯
大 庆 石 油 学 院 学 报 第 32卷 第 3期 2008年 6月
JOuRNAIOFDAQING PETROLEUM INSTITUTE Vo1.32 No.3 Jun. 2008
矿渣一粉煤灰混合胶凝材料的水化及硬化实验
代 奎 ,艾 池
(大庆石油学院提高油气采收率教育部重点实验室,黑龙江 大庆 163318)
摘 要:用 x射线衍射仪、扫描 电子显微镜及强度测试仪等对矿渣一粉煤灰混合胶凝材料的水化产物、硬化体微观
结构及强度进行检测和分析,揭示矿渣粉一煤灰混合胶凝材料的水化作用过程及强度特征.结果表明:矿渣在激发剂作
用下产生水化反应,玻璃体首先发生表面水解 ,进而引发粉煤灰的火山灰作用;混合材料的水化产物组分 以水化硅酸钙
凝胶为主,硬化体具有与油井水泥相类似的网络状微观结构;随养护时间增长,混合材料后期强度持续增加.
关 键 词 :矿渣 ;粉煤灰 ;胶凝材料 ;水化硬化 ;油气井 固井
中图分类号 :TQ172.44;TE256 文献标识码 :A 文章编号 :1000—1891(2008)03—0043—03
目前 ,油气井固井中所使用的胶结材料是以油井水泥为主 ,其成本高于建筑硅酸盐水泥 ,导致固井作
业成本较高,不利于提高油气井开采效益,且其生产过程 中能源和资源消耗大,CO 的排放量大,易于引
发环境污染等问题.因此 ,研制低成本 固井胶结材料是探索降低 固井成本 ,实现节能增效的有效途径之
L1]
一
. 矿渣和粉煤灰是我国排放量较大的工业废料 ,具有的潜在水硬性为其实现工业利用提供 了基础.
矿渣和粉煤灰在油气井 固井 中的应用 ,大多是以油井水泥材料为主,掺加一定质量分数矿渣或粉煤灰配制
成矿渣油井水泥和粉煤灰油井水泥 ,其在工程应用中具有特殊 的施工效果.为此 ,以开发不含熟料的矿渣
和粉煤灰胶凝材料为 目标,在文献[2,3]的基础上,利用 X射线衍射仪、扫描电镜等仪器研究矿渣、粉煤灰
混合胶凝材料的水化硬化作用及强度 ,为研制无熟料油气井封 固材料提供参考.
1 实验材料与方法
混合胶凝材料体系的主要基材为矿渣和粉煤灰.实验所采用的矿渣 (SL)为 “伟胜”牌粒化高炉矿渣
粉 ,产于唐山唐龙新型建材有限公 司,活性较高,主要化学成分:W(SiO )为 31.82 ;W (AIO。)为
16.07 ;叫(Fe2O。)为 1.87Ao;w(CaO)为 37.78 ;叫(MgO)为 8.46%.粉煤灰 (FA)来源于大庆东光科
技开发公司,活性组分为w(SiO )+叫(AlO。)+叫(Fe2O。)一88.60 ,主要化学成分 :w(SO。)为 0.30 ;
w(sio )为 62.30 ;w(AlO。)为 21.30 ;叫(FeO。)为 5.O096/.采用水玻璃及碱做激发剂 ,配制水硬性
体 系.
按照API标准,配制不 同的矿渣 、粉煤灰 、碱激活 表 1 混合胶凝材料配比
剂及其他外加剂加量配 比的浆体 ,实验检测 的材料配 序号 w(矿渣) w(粉煤灰) w(水玻璃) w(碱)
s1 70 30 7 2.1
比见表 1.试件放置在 38℃恒温水域中养护,用 XRD
S2 76 24 8 2.3
仪和 SEM分别检测硬化体 的产物组分及微观结构, S3 80 20 9 2.5
并检测不同养护龄期硬化体的强度.
2 结果与讨论
2.1 水化作用
混合胶凝材料的水化产物与体系的水化作用有关.矿渣和粉煤灰具有潜在 的水化活性,在碱性介质
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