低温早强水泥浆体系的研究

论文摘要

深水固井面临着诸多的挑战,提高水泥浆在深水低温条件下的性能,促进水泥石强度的较快发展,对于深水固井具有重要意思。本文针对深水固井地层易被压漏,而且在低温条件下水泥石早期强度发展慢等特点,通过大量的文献调研、理论分析和推导,基于分形几何理论建立了颗粒群分形连续级配模型。利用激光粒度测试仪分析了级配原材料的粒径分布状况,并将分形级配模型与Andreasen方程进行对比,得到可以实现材料最紧密堆积的分形维数范围。结合深水固井要求优化设计出浆体密度为1.32g/cm3的三元体低密水泥浆体系。通过大量的优选早强剂实验,得到其最优加量,进行简单复配实验,得到可以加快水泥石强度发展并提高水泥石在低温下的抗压强度的早强剂配方;并通过合成实验,最终得到一种新型的固体早强剂。在此基础上,通过对其他添加剂和加量的筛选,最终形成了浆体稳定性好、水泥石早期强度高、低失水、流变性好的低温早强低密水泥浆体系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外深水固井水泥浆技术
• 1.2.2 国内对适合深水固井的水泥浆技术研究现状
• 1.2.3 水泥浆抗低温早强剂的研究现状
• 1.2.4 存在问题
• 1.3 研究目标及研究内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 研究方法
• 1.5 实验仪器与材料
• 第二章 颗粒级配理论及模型优选
• 2.1 颗粒级配原理及优化
• 2.1.1 模型介绍
• 2.1.2 颗粒级配模型的选择及优化
• 2.2 粒径分析实验
• 2.2.1 材料的优选
• 2.2.2 粒径分析实验
• 2.3 本章小结
• 第三章 低密度水泥配方的研究
• 3.1 理论计算
• 3.1.1 紧密堆积范围计算
• 3.1.2 举例计算
• 3.2 水泥浆配方的初步实验研究
• 3.2.1 低密度水泥配方的初步实验研究
• 3.2.2 超细水泥与胜潍G 级水泥配比试验研究
• 3.3 低密度水泥最终配方的实验研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 早强剂的实验研究
• 4.1 早强剂的性能对比
• 4.1.1 常用无机盐类早强剂
• 4.1.2 常用无机盐类早强剂
• 4.1.3 作用机理
• 4.2 早强剂的优选实验研究
• 4.2.1 初步优选实验
• 4.2.2 复配实验
• 4.2.3 机理分析
• 4.3 固体早强剂的制备
• 4.3.1 复配方案存在的问题
• 4.3.2 拟解决方法
• 4.3.3 合成实验
• 4.4 固体早强剂性能评价
• 4.4.1 常温下性能对比
• 4.4.2 固体早强剂对水泥石性能研究
• 4.4.3 固体早强剂对水泥浆性能影响研究
• 4.5 总结
• 第五章 低温早强水泥浆体系
• 5.1 其他添加剂的优选
• 5.2 分散剂加量实验研究
• 5.3 降失水剂加量实验研究
• 5.4 低温早强水泥浆配方性能评价
• 5.4.1 常规性能评价
• 5.4.2 基本配方稳定性分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的学术成果
• 致谢