新型实心低密度水泥研究

利用经表面改性的原料合成了一种新的实心减轻剂DJ-2,并通过优化降失水剂,增强了失水控制。结果表明,实心低密度水泥浆密度稳定,失水量降低,实心低密度水泥石抗压强度和抗折强度分别较漂珠低密度水泥石高20%和11%(75℃,72 h)。     

超细"G"级油井水泥低温低密度水泥浆研究

针对海洋深水低温、破裂压力低等特点,通常要采用低密度水泥浆来封固深水表层;低温环境下普通"G"级油井水泥水化速度缓慢或几乎不进行水化反应,水泥石早期抗压强度低且发展缓慢。为有效降低现场候凝时间,节约深水作业成本,开发了一套适用于深水表层固井用超细"G"级水泥用低温低密度水泥浆。对水泥浆体系的设计原理与水泥浆组分进行了论述,并对该水泥浆体系在深水环境下的性能进行了评价,和中海油服现场在用的普通"G"级油井硅酸盐水泥浆体系进行了对比。结果表明,超细"G"级水泥低温低密度水泥浆体系在低温环境下具有较高早期强度、低失水量以及良好的流变性和稠化性能,其中密度为1.40g/cm~3及1.44g/cm~3的水泥浆在10～13℃温度下的稠化时间≥8hr,API失水70m L,1.40g/cm~3水泥石在10℃及13℃温度下养护24h后的抗压强度可达到3.9MPa及5.4MPa;1.44g/cm~3水泥石在10℃及13℃温度下养护24h后的抗压强度可达到5.8MPa及8.3MPa。同等水泥石密度及温度下,超细"G"级水泥石24h强度较中海油服在用的普通"G"级油井硅酸盐水泥石强度提高40%以上。     

高强度低密度水泥石的微观结构和力学性能

制备了未经紧密堆积设计的常规低密度水泥石和经过紧密堆积设计的高强度低密度水泥石,并对比了二者的力学性能.通过微观力学参数和微观结构,探索紧密堆积提高低密度水泥石力学性能的微观机理.结果表明,在相同的养护条件下,和常规低密度水泥石相比,紧密堆积设计后得到的高强度低密度水泥石不同龄期的抗压强度显著增强.纳米压痕结果表明,相比于常规低密度水泥石,高强度低密度水泥石含有更多的高密度C-S-H和超高密度C-S-H.SEM和MIP(压汞测试)结果显示,高强度低密度水泥石结构更为致密,外掺料和胶凝材料结合更好,平均孔径减小了33.8％,总孔隙率减小了7.28％.     

低密度高强度水泥浆固井技术的研究

本文通过调研得出低密度水泥浆的优势,并基于紧密堆积和颗粒级配理论,用普通水泥和胶凝材料配制出了一种低密度高强度水泥浆,并通过实验证明了该低密度高强度水泥浆具有水泥石强度高、水泥浆流变性好、稳定性好、失水容易控制、防窜性好、抗腐蚀性能高等优点。文中阐述了低密度高强度水泥浆的设计原理,介绍了现场应用情况,并讨论了应用中有待进一步完善的问题。     

SDJ2油井水泥降失水剂的室内研究

选用合适平均分子量的水溶性天然高分子改性产物羟乙基纤维素(HEC)合成一种油井水泥降失水剂SDJ2,并对添加SDJ2的水泥浆的性能进行了室内评价。这些性能包括水泥浆的流变性能、稳定性、稠化时间、失水量和水泥石的抗压强度等,并且将SDJ2与自制缓凝剂SDH-2进行了配方试验。结果表明,SDJ2对水泥浆有显著的降失水作用,流变性能和稳定性良好,与缓凝剂SDH-2有很好的相容性,稠化时间可调,水泥石抗压强度符合要求。     

一种抗温耐盐油井水泥降失水剂SW-1的研究

针对目前使用的降失水剂普遍存在抗温、抗盐能力差的问题,采用自由基聚合法,以丙烯酰胺(AM)、苯乙烯磺酸钠(SSS)和乙烯基吡咯烷酮(NVP)为共聚单体,制备了油井水泥抗温耐盐降失水剂SW-1,抗高温达到140℃,配浆水含盐量达到15%时,仍能有效控制水泥浆的失水;对水泥石的强度发展无不良影响,与水泥及其外加剂有很好的配伍性,在水泥浆体系中表现出良好的综合性能,具有一定的应用前景。     

油井水泥降失水剂(HCW-1)的合成及性能评价

研究了2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS）、丙烯酸(AA)和一种功能型单体(简称为SM)三元共聚物(HCW-1)的合成方法及在油井水泥浆中的降失水作用,并探讨了其降失水机理。实验结果表明,HCW-1对水泥浆稠化时间和水泥石抗压强度无不良影响,是一种良好的降失水剂。     

漂珠低密度固井水泥石的力学性能研究

以漂珠为减轻材料的低密度水泥浆体系在低压易漏地层的固井工程中得到了广泛的应用。为全面探索漂珠低密度水泥石的力学性能,本文对低密度水泥石在不同温度下的抗压强度、抗拉强度进行测试,模拟井下环境对水泥石进行应力-应变测试,并对其微观形貌和孔径分布进行分析。结果表明：漂珠与水泥具有良好的相容性;漂珠具有抗压强度和刚性不阻裂等性质,致使漂珠低密度水泥石具有较高的抗压强度和较低的抗拉强度;高温养护水泥石的孔径分布较低温养护增大,高温水泥石致密性较低。     

非金属微粉低密度水泥浆的制备

低密度水泥浆可解决低压易漏井固井时水泥浆漏失的难题,但由于其水泥石抗压强度低、体积收缩大,严重影响了固井质量和油井寿命.用外掺法在水泥颗粒空隙中添加非金属微粉,降低水泥石的孔隙率和收缩率,并提高其抗压强度.研究结果表明,与相同密度(1.4 g/cm3)掺有漂珠的低密度水泥浆相比,掺有非金属微粉的低密度水泥石的抗压强度显著提高,水化1 d后有害孔率降低了72.4%,7 d体积收缩率降低了58.9%,水泥浆的工程性能基本满足固井施工的技术要求.     

油井水泥降失水剂AMPS/DMAM/MAA共聚物的合成与研究

采用水溶液聚合法,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)和甲基丙烯酸(MAA)为单体合成了三元共聚物。以共聚物的降失水能力为指标设计正交试验,结果表明,聚合反应的最佳合成条件为:反应温度50℃,引发剂用量1.0%,体系pH值11。通过红外光谱、核磁氢谱和热重分析对其结构和热性能进行了表征,证明了目标产物为AMPS/DMAM/MAA共聚物,该共聚物的分解温度为310℃。对水泥浆的性能研究则表明聚合物具有良好的降失水能力,在淡水中,当聚合物加量超过3%(BWOC)时可在90℃下将水泥浆失水量控制在100mL以内,且水泥石强度发展快,对水泥石力学性能无不良影响。     

早强剂对水泥稳定碎石材料干缩特性试验研究

以研究水泥稳定碎石路用材料的干缩特性为目的,在稳定碎石材料中掺入5%的水泥,再按水泥用量的0%、8%、10%、12%、14%、16%的早强剂(ESE-1型)替换水泥,研究不同早强剂掺量的水泥稳定碎石材料的失水率、干缩应变、干缩系数、失水率与干缩应变的关系.研究结果表明:早强剂能够降低材料的失水率、干缩应变、干缩系数,其中早强剂掺量为16%的材料抗干缩能力最强.故早强剂在提高材料早期强度和加快道路施工速度的同时,能够提高水泥稳定碎石材料的抗干缩能力,改善水泥稳定碎石材料因干缩造成的早期病害.     

漂珠-微泡沫低密度油井水泥的试验研究

为弥补低密度油井水泥抗压强度低、沉降稳定性差、失水量大和体积收缩大的缺点，在漂殊低密度油井水泥体系中，加入发泡组分，通过机械搅拌力作用，在浆体中形成高强细密的微泡沫，漂殊与微泡沫复合作用，能有效降低浆体密度，同时保证浆体较高的抗压强度和较小的体积收缩。通过制备高强低密度油井水泥浆的试验，发现漂珠-微泡沫低密度水泥浆具有较高的抗压强度，密度1．25g／cm^3的水泥浆48h强度超过8MPa，沉降稳定性好，水泥柱上下密度差不超过0．03g／cm^3，防气窜性能良好，失水量也均低于200ml。室内试验证实了漂珠-微泡沫低密度水泥浆的可行性，及其高强、低渗、沉降稳定性好和生产成本低的优点。     

掺磷渣和明矾石对油井水泥性能的影响

磷渣具有与矿渣类似性质,是有潜在胶凝活性的水泥混合材料。通过向G级油井水泥中分别掺入30%、40%磷渣和部分石膏、明矾石类膨胀剂,研究其对油井水泥力学性能、工作性能、膨胀特性及微观结构的影响。试验结果表明,在磷渣油井水泥中加入膨胀剂后,可以补偿油井水泥的体积收缩,提高胶结强度;能降低水泥浆的游离水,水泥浆体聚结稳定性和沉降稳定性能良好。在低密度水泥中加入一定量的膨胀剂后,其抗压强度能满足工程要求。     

改性木素磺酸盐泵送剂GCL1-3的制备及性能研究

通过研究缓凝高效减水剂GCL1与保水剂、引气剂的配伍性能 ,研制了混凝土泵送剂GCL1- 3。GCL1与保水剂HEC、引气剂复配时 ,改善了水泥净浆的保水性能 ,提高了硬化水泥的早期及后期抗压强度。实验测试了GCL1- 3的水泥净浆流动度、减水率、流动度损失和抗压强度等性能。结果表明 ,当w (水 )∶w(水泥 ) =0 4∶1 0 ,w (GCL1- 3) =0 .5 %时 ,水泥净浆流动度可达2 30mm ,减水率达 18% ,且无离析现象 ;2h内流动度损失仅为 2 4% ,而掺FDN的净浆已经失去流动性 ;w(GCL1- 3) =0 .5 %时 ,水泥净浆硬化 3d、7d、2 8d的抗压强度比分别达 146 %、15 8%与148% ,均高于使用FDN     

硅烷偶联剂对复合水泥砂浆性能的影响

通过红外光谱分析及砂浆强度测试，研究了硅烷偶联剂对不同种类复合水泥砂浆的稠度、分层度、抗折强度及抗压强度的影响。结果表明，加入硅烷偶联剂能提高普通水泥砂浆、苯丙胶乳改性水泥砂浆的抗折强度和抗压强度；当硅烷偶联剂质量分数为0．5％时，普通水泥砂浆的抗折强度和抗压强度达到极大值，提高约10％；当硅烷偶联剂质量分数为1％时，苯丙胶乳改性水泥砂浆的抗折强度和抗压强度达到极大值，提高约20％；同时，硅烷偶联剂还能增大普通水泥砂浆和苯丙胶乳改性水泥砂浆的稠度，但砂浆的分层度略有增大。加入经硅烷偶联剂处理的钢纤维，能够提高普通水泥砂浆及苯丙胶乳改性水泥砂浆的抗折强度和抗压强度；当钢纤维用硅烷偶联剂质量分数为1％的硅烷偶联剂水溶液处理时，钢纤维增强砂浆的抗折、抗压强度达到极大值，提高10％以上。     

碱矿渣赤泥水泥

利用一种复合高效固体碱性能激发剂激发矿渣和赤泥，成功地研制出具有优良性能的碱矿渣赤泥水泥。当水泥中矿渣与赤泥之比为７０：３０、固体碱性激发剂的掺加量为１４％时，该水泥具有正常的凝结时间、良好的体积安定性和高的强度；初凝６２ｍｉｎ，凝凝９５ｍｉｎ，对抗矿渣赤泥水泥其它工程性能的研究还表明，该水泥具有优于同标号硅酸盐水泥的抗干综性能，抗碳化，耐冻融，和抗化学侵蚀性能。     

废弃砂浆粉对水泥物理力学性能的影响

研究了废弃砂浆粉对水泥物理力学性能的影响,测试了标准稠度需水量、凝结时间、流动度和强度.结果表明:废弃砂浆粉的掺加导致水泥的标准稠度需水量增加,水泥的凝结时间总体降低,水泥净浆的流动度及流动度损失均呈降低趋势,而减水剂与水灰比对水泥净浆的流动度及流动度损失有较大影响.废弃砂浆粉掺加量的多少将直接影响到水泥砂浆的强度,掺量越大,水泥砂浆强度损失越严重,而掺量低于10%时,水泥砂浆仍具有较高的抗压强度和抗折强度.微观结构特征表明,废弃砂浆粉掺量在一定范围时,水泥砂浆体系中产生钙矾石与C-S-H凝胶较多,体系结构密实性好.     

水泥/玄武岩纤维复合固化剂分别对泥炭质土静力特性的影响

为了研究单掺水泥及复合固化剂(由水泥、生玄武岩纤维、石灰和生石膏组成)对滇池地区高原湖相泥炭质土静力特性的影响,对不同掺量水平下的水泥改良土和复合固化剂改良土进行静三轴不固结不排水剪切试验,研究了两种改良土的三轴应力应变关系与抗剪强度变化规律。研究表明:随掺量的增加,两种改良土的主应力差峰值强度增大;当掺入复合固化剂的质量分数为15%时,相比5%、10%两个掺量水平,复合固化剂改良土的三轴应力应变关系由“应变硬化型”转变为“应变软化型”,且抗剪强度显著提升;当改良土的内部结构发生破坏时,水泥改良土的抗剪强度有较大损失,而复合固化剂改良土仍保持较高的抗剪强度。     

用固体强酸催化剂SO_4~(2-)/Zr~(4+)合成梳型结构聚羧酸系高效减水剂

采用固体强酸SO42-/Zr4+作为催化剂合成中间体PA,再用其制备具有梳型结构的聚羧酸系减水剂PAMMA。结果表明,当催化剂添加量为聚己二醇质量的0.75%时,生成的PA酯化率为97.6%,且催化剂经过回收后能重复使用;讨论了合成的减水剂分子及其应用于华新P42.5水泥时的流变性能、共混形态、抗折、抗压等力学性能。采用SO42-/Zr4+作为催化剂合成的高性能减水剂,红外图谱表明该减水剂分子结构和瑞士Sika公司的Viscocrete 3000型高效减水剂有一定相似性,应用于水泥时,在0.5%的掺量下能达到315.5mm的流动度,同时能使后期强度提高约125%。     

改善高C3A水泥工作性能的外加剂调整方案

为了解决C3A含量较高的水泥造成的工作性不佳、工作性损失快的弊病,采用调整外加剂的方案进行了试验。结果表明,0．05％掺量的缓凝剂可以大幅改善高C3A水泥的初始流动度及经时损失,同时后期强度有所增长,但是会带来混凝土泌水严重的副作用,采取复配0．01％掺量的引气剂可以克服泌水和板结的现象,而不会造成强度的明显下降。