论文题目: 具有膨胀和增韧性能的矿渣油井水泥的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料加工
作者: 岳林锋
导师: 李东旭
关键词: 矿渣,油井水泥,石膏,镁质膨胀剂,纤维
文献来源: 南京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: G级油井水泥是油气井固井施工应用最为普遍的一种水泥材料，API标准限定其适用深度为0～2240m，温度为0～93℃。水泥石是构成井内水泥环的主要材料，具有悬挂和保护套管的作用。普通油井水泥固井存在两个弊端：水泥石固有的脆性和水泥凝固过程中的体积收缩。矿渣微粉作为高性能混凝土的重要组分已得到广泛应用，在机理上也普遍认为矿渣微粉可以降低孔隙率，改善孔结构，进而改善混凝土的性能。近几年，矿渣水泥研究比较多的是添加在水泥熟料中，粉磨后制成矿渣水泥以改善普通水泥的性能。 本文用磷渣，矿渣作为混合材，掺加到油井水泥中，根据测得的水泥石力学性能数据来确定选用矿渣作为提高油井水泥性能的混合材，并确定30％为最佳掺量。使用石膏及明矾石作为矿渣油井水泥的激发剂改善矿渣水化速度，有效提高了早期强度，在50℃水浴养护下获得了较好的膨胀效果，补偿了水泥石的体积收缩。 在80℃水浴养护时，矿渣油井水泥石早期强度较高，但能发生明显的体积收缩。本文通过选用几种镁质膨胀剂，以不同掺量掺加到矿渣油井水泥中，发现80℃水浴养护下，通过外掺5％特制的钙镁复合膨胀剂可以得到比较理想的自生体积膨胀变形过程线(早期能产生微膨胀0.05％左右，14天达到0.073％，后期基本稳定在0.07％左右。)，用限制膨胀来补偿水泥的限制收缩。从孔结构数据来看，掺一定量复合膨胀剂能增加凝胶孔，毛细孔比例降低大孔比例减少。强度和其他性能的改善在孔结构上反应出水泥石总孔隙率的降低、凝胶孔所占比例增加及大孔比例减少。从对水化过程的形貌结构分析来看，掺3％复合膨胀剂能使得渣油井水泥体系的微观结构更加致密，增强了矿渣油井水泥体系的力学性能。 为了改善掺矿渣G级普通油井水泥物理力学性能的均衡性，提高抗拉伸破坏的能力。利用室内实验系统研究了几种高弹纤维对水泥石抗折强度、抗冲击韧性和抗压强度的影响。通过比较发现耐碱玻纤对掺矿渣油井水泥增韧效果最好。在掺磨细矿渣油井水泥石中加入0.5％的耐碱玻璃纤维可以增加水泥石的抗折强度达20％左右，增加抗冲击功10％左右。耐碱玻纤的加入略微改善了水泥浆的流变性能，更有利于固井施工。通过孔结构和电镜分析研究了耐碱玻璃纤维对水泥石微观结构的影响。发现耐碱玻纤在掺矿渣油井水泥石中分布均匀，与水泥中的
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 油井水泥的现状
1.2 矿渣水泥概述
1.3 国内外油井水泥膨胀剂概述及其机理
1.3.1 油井水泥膨胀剂的国内外研究概况
1.3.2 膨胀剂种类
1.3.3 膨胀剂的膨胀机理
1.4 纤维混凝土概述
1.5 纤维增强机理
1.5.1 混合原理
1.5.2 纤维间距理论
1.6 油井水泥膨胀和增韧剂国内外发展动态
1.7 课题背景及立论依据
第二章 实验材料、仪器及实验方法
2.1 原材料及其性质
2.1.1 原材料种类
2.1.2 部分原材料的化学组成
2.1.3 部分原料的XRD图谱
2.2 实验仪器
2.3 主要实验方法
2.3.1 物理力学性能实验
2.3.2 微观结构特征测试
第三章 磷渣明矾石石膏在油井水泥中的性能研究
3.1 力学性能试验配比设计
3.2 抗压强度、抗折强度试验结果及其分析
3.3 硬化体膨胀性能
3.4 微观分析
3.4.1 磷渣明矾石油井水泥的孔结构分析
3.4.2 X射线图谱分析
3.5 小结
第四章 矿渣石膏等对油井水泥强度和膨胀性能的影响
4.1 实验配比
4.2 宏观性能结果与讨论
4.2.1 矿渣油井水泥的硬化体膨胀性能
4.2.2 抗压强度、流动度和凝结时间等性能
4.3 矿渣油井水泥石的微观结构分析
4.3.1 孔结构分析
4.3.2 电镜分析
4.3.3 X射线衍射分析
4.4 小结
第五章 氧化镁对矿渣油井水泥强度和膨胀性能的影响
5.1 实验配比与方法
5.1.1 实验配比
5.1.2 实验方法
5.2 宏观性能实验结果与讨论
5.2.1 硬化体膨胀性能
5.2.2 抗压强度、流动度和凝结时间性能
5.3 镁质膨胀剂对矿渣油井水泥石微观结构影响
5.3.1 孔结构分析
5.3.2 电镜分析
5.4 小结
第六章 纤维材料对掺矿渣油井水泥力学性能的影响
6.1 实验材料及配比
6.1.1 实验所用纤维物理性能
6.1.2 实验配比
6.2 力学实验结果与讨论
6.2.1 掺加不同纤维对水泥石抗折强度的影响
6.2.2 掺耐碱玻璃纤维对水泥石的力学性能的影响
6.2.3 耐碱玻璃纤维增韧矿渣油井水泥的工程性能
6.3 耐碱玻璃纤维增韧矿渣油井水泥的微观结构分析
6.3.1 孔结构分析
6.3.2 电镜分析
6.4 小结
第七章 结论与展望
参考文献
作者读硕期间发表的论文
致谢
发布时间: 2007-03-23
参考文献
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