负温固井用锂盐-硫铝酸盐水泥浆体系

作     者：刘涛 董三宝 王丹 高飞 程小伟 费中明 LIU Tao;DONG Sanbao;WANG Dan;GAO Fei;CHENG Xiaowei;FEI Zhongming

作者机构：长江大学石油工程学院武汉430199 油气钻采工程湖北省重点实验室(长江大学)武汉430199 中国石油集团渤海钻探工程有限公司天津300450 西南石油大学新能源与材料学院成都610500 

出 版 物：《钻井液与完井液》 (Drilling Fluid & Completion Fluid)

年 卷 期：2024年第41卷第4期

页      面：496-505页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：渤海钻探科技项目“负温固井水泥浆体系研究”(2023B39F) 

主　　题：低温 硫铝酸盐水泥 锂盐 力学性能 水化机理 

摘      要：针对负温环境下固井常用水泥石强度发展缓慢甚至停止水化的问题,对锂盐(TSL)-硫铝酸盐水泥(SAC)浆体系开展了浆体性能及在4℃&-10℃下的水泥石力学性能研究,测试了水泥的水化温升及累计放热量。通过X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG/DTG)和扫描电子显微镜(SEM)对水泥的水化过程进行了分析,论证了TSL-SAC水泥浆体系在负温固井工程中应用的可行性。结果表明:TSL-SAC水泥浆体系浆体性能较好,在TSL掺量为SAC的3%时,在4℃环境下,48 h抗压强度可达23.01±0.47 MPa,在-10℃环境下,48 h抗压强度可达3.98±0.07 MPa,满足固井施工要求。同时,通过引入温控材料有效降低了水泥的水化温升及累计放热量,最大水化温升降低了27.62%,最大水化温升延迟320.67%出现。TSL促进SAC水化反应进行的机制在于增加了水泥石中凝胶态水化产物铁胶及铝胶的生成量,促进了AFt的生长结晶,形成低结晶度的CaCO_(3)保护层并减少CH被碳化。实验结果表明,TSL-SAC水泥浆体系具备在负温固井环境下应用的潜力。