【導(dǎo)讀】類井所帶來的問題，從而影響固井質(zhì)量。對此，國內(nèi)外學(xué)者提出了鹽水固井技術(shù)，并對鹽水。對工程常用的淡水、含鹽量5%、含鹽量10%、含鹽量18%及飽和鹽水濃度的研究，研究顯示低含鹽量的高密度水泥漿抗壓強度優(yōu)于高含鹽量的水泥漿。同時，考察了不同。石的抗壓強度性能?？箟簭姸茸兓?guī)律。對強度影響甚微。上的密度為g/cm3的特殊加重劑性能比常規(guī)加重劑要好。但是在鹽水環(huán)境下會產(chǎn)生銹蝕。基于腐蝕原因，采用加重劑保護(hù)膜技術(shù)手段來隔離氯離。子和加重劑，有效地防止了氯離子的侵蝕。

　　

【正文】 壓強度一直處于遞增狀態(tài)第 28 天強度值為。含 5%鹽的水泥漿抗壓強度開始在第 14 天到 21 天之間小幅降 低后又迅速增加，第 28 天抗壓強度值為 。含 10%鹽的水泥漿抗壓強度先逐漸增大，在第 14 天到 21天之間強度降低 后又迅速增加，第 28 天抗壓強度值為 MPa。含 18%鹽的水泥漿抗壓強度也先逐漸增大，在第 14 天到 21 天之間強度降低 后又迅速增加，第 28天抗壓強度值為 MPa。飽和鹽水水泥漿抗壓強先逐漸增大，在第 14 天到 21 天之間強度降低 后又迅速增加，第 28 天抗壓強度值為 。 從圖中看出淡水水泥漿抗壓強度幾乎處于直線遞增的狀態(tài)。含鹽的水泥漿都在第 14 天到 21天之間有不同程度的強度降低現(xiàn)象，其降低幅度按照含鹽濃度遞增。在第 28 天的強度值大小以含鹽 10%的水泥漿為中心向兩端逐漸降低。 加砂水泥漿與無加砂水泥漿相比，加砂對淡水水泥漿抗壓強度有很好的提高；對含鹽水泥漿抗壓強度也有一定的改善作用，后期強度值較高。 機理分析 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 19 在未加砂的情況下，當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度達(dá)到 130℃時，產(chǎn)物中的凝膠相 CSH（Ⅱ）， C2SH2， C3S2H3開始轉(zhuǎn)化為水化硅酸二鈣晶體 C2SH[Ca2SiO4 H2O]。 [10]下面的公式為 25~200℃范圍內(nèi)嘉華 G 級油井水泥原漿在不同溫度條件下的水化反應(yīng)過程。 {[C3A， C4AF]+C_S H2+H} {AFt， AFm， CH} {AFm， CH} （ 1） {[C3S， C2S]+H} {CSH， CH} {CSH， C2SH2， C3S2H3， CH} {C2SH， CH} （ 2） 根據(jù)反應(yīng)式（ 1）， 130℃條件下有大量的 AFm 的生成。因此在有鹽存在的情況下，也極易有F 鹽的生成。導(dǎo)致鹽水水泥漿在高溫 130℃條件下，強度衰退非常劇烈。反應(yīng)進(jìn)程中氫氧化鈣的生成是抗壓強度降低的另一因素。 在加砂情況下， 130℃養(yǎng)護(hù)的水泥石的抗壓強度有一定的改善。在整個水化過程中，硅砂參與了化學(xué)反應(yīng)生成了新的產(chǎn)物，有利于抗壓強度的發(fā)展。將硅酸鹽與 硅砂的水化反應(yīng)過程可以概括為以下過程： {[C3S， C2S]+H+S} {CSH， CH， S} {CSH， C2SH2， CH， S} {C5S6H5， C2SH， CH} （ 3） 從圖 214 展示含鹽的水泥漿抗壓強度都在第 14 天到 21 天之間有不同程度的降低現(xiàn)象，其降低幅度按照含鹽濃度遞增。其原因為在第 14 天之前為單硫型硫鋁酸鈣 AFm 生成階段，第14 天到 21 天為單硫型硫鋁酸鈣與氯離子劇烈 反應(yīng)生成單氯型鋁酸鈣的階段，其后為硅砂加速反應(yīng)致使強度急劇上升。整個水化是抗壓強度衰退和增強同時進(jìn)行的過程，其各個時間段衰退和增強的幅度存在差異，導(dǎo)致強度向主要趨勢方偏移。 設(shè)抗壓強度為 t 時間、 T 溫度、 P 壓力的函數(shù)。即 M1(t， T， P)抗壓強度衰退值； M2(t， T，P)抗壓強度增強值。 M1(t， T， P) M2(t， T， P)0 則抗壓強度降低， M1(t， T， P) M2(t， T， P)0 則抗壓強度升高。 小 結(jié) （ 1）高溫 130℃對未加砂水泥漿的抗壓強度影響很大，其抗壓強度有較大幅度衰退。其 飽和鹽水水泥漿抗壓強度衰退最為劇烈。 （ 2）在高溫 130℃條件下，加砂對淡水水泥漿抗壓強度有很好的提高；對含鹽水泥漿抗壓強度也有一定的改善作用，后期強度值較高。 25110℃ 120200℃ 2570℃ 80110℃ 120200℃ 2570℃ 80110℃ 120150℃ 高密度含鹽水泥漿體系抗壓強度發(fā)展規(guī)律研究 20 第 3 章 鹽 水對 水泥石抗壓強度 的影響 我國的鹽層主要分布在江漢油田、中原油田、勝利油田、華北油田、四川盆地、柴達(dá)木盆地及塔里木盆地等地區(qū)的二疊系、三疊系、石炭系、白堊系及寒武系。其各地區(qū)的鹽層厚度不等，少則幾百米，多則上千米。 在鹽巖層井段，水泥環(huán)的第二界面完全露在鹽層，其鹽層孔隙中含 Cl、 Na+溶液直接浸泡著水泥石第二界面。圖 31 為鹽層 水泥環(huán)界面示意圖。 圖 31 鹽層 水泥環(huán)界面示意圖 浸泡水泥石 由圖 31 所示，水泥環(huán)的第二界面被鹽層所包圍，其孔隙中所蘊藏的溶液含大量的 Cl、 Na+等離子。因此，本章實驗以飽和鹽水浸泡水泥石來模擬水泥環(huán)在鹽層中的情況，從而研究其西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 21 抗壓強度的發(fā)展規(guī)律。同時，以淡水浸泡水泥石來模擬水泥環(huán)在非鹽層段的抗壓強度發(fā)展規(guī)律與其對比，便于研究和分析。 鐵礦粉加重 飽和鹽水浸泡 在巨厚的鹽層段，由于水泥漿的溶鹽作用隨著井深的增 加水泥漿中的含鹽量也逐漸增大。 水泥漿配方： 350gG 級水泥 +200ml溶液 +115g鐵礦粉 +2%G33S 將用鐵礦粉配制好的淡水、含 5%鹽量、含 10%鹽量、含 18%鹽量及飽和鹽水的水泥漿進(jìn)行90℃水浴養(yǎng)護(hù)，待起強度之后將其置于飽和鹽水溶液當(dāng)中，測其抗壓強度如表 31。 表 31 90℃鹽水浸泡不同含鹽量（鐵礦粉）水泥石抗壓強度 時 間（ D） 強 度（ Mpa) 1 7 14 21 28 淡 水 22 含 5% 鹽 含 10% 鹽 含 18% 鹽 飽和鹽水 為便于分析研究，將表 31 中 1 到 28 天抗壓強度隨時間的變化規(guī)律表示成曲線繪于圖 32中。 0510152025300 10 20 30時間（D）抗壓強度（MPa）淡水水泥石含5%鹽水泥石含10%鹽水泥石含18%鹽水泥石含36%鹽水泥石 圖 32 90℃鹽水浸泡不同含鹽量（鐵礦粉）水泥石抗壓強度 從圖 32 中，可以清晰地看出：隨著時間的延長，不同含鹽量水泥漿的抗壓強度都有一個上升過程然后逐漸降低，但是淡水水泥漿一 直處于遞增狀態(tài)。淡水水泥漿抗壓強度一直緩慢遞增，強度增長速度為 。含 5%鹽的水泥漿抗壓強度 7 天達(dá)到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。含 10%鹽的水泥漿抗壓強度 7 天達(dá)到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 ；其抗壓強度至降低之高密度含鹽水泥漿體系抗壓強度發(fā)展規(guī)律研究 22 后維持了較長時間。含 18%鹽的水泥漿抗壓強度 14 天達(dá)到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。飽和鹽水水泥漿抗壓強度 14 天達(dá) 到峰值 ，強度增長速度為 、強度最低值為 。 比較可得，含 10%鹽的水泥漿抗壓強度發(fā)展速度最快，淡水水泥漿抗壓強度發(fā)展速度最慢。飽和鹽水所配的漿體各階段的抗壓強度仍然低于其它含鹽量的水泥漿抗壓強度。結(jié)果顯示，在飽和鹽水浸泡下，不同含鹽量的水泥漿抗壓強度略有增大。因此，水泥漿自身含鹽量的大小是影響抗壓強度的主要因素。 淡水浸泡 為了與飽和鹽水相比較，用淡水浸泡水泥石研究其抗壓強度發(fā)展規(guī)律。 水泥漿配方： 350gG 級水泥 +200ml溶液 +115g鐵礦粉 +2%G33S 將用鐵礦粉配制好的淡水、含 5%鹽量、含 10%鹽量、含 18%鹽量及飽和鹽水的水泥漿進(jìn)行90℃水浴養(yǎng)護(hù)，待起強度之后將其置于淡水中，測其抗壓強度如表 31。 表 32 90℃淡水浸泡下含不同鹽量水泥石（鐵礦粉）抗壓強度 時 間（ D） 強 度（ Mpa) 1 7 14 21 28 淡 水 含 5% 鹽 17 含 10% 鹽 含 18% 鹽 飽和鹽水 6 為便于分析研究，將表 32 中 1 到 28 天抗壓強度隨時間的變化規(guī)律表示成曲線繪于圖 33中。 05101520250 10 20 30時間（D）抗壓強度（MPa）淡水水泥石含5%鹽水泥石含10%鹽水泥石含18%鹽水泥石含36%鹽水泥石 圖 33 90℃淡水浸泡下含不同鹽量水泥石（鐵礦粉）抗壓強度 從圖 33 中，可以清晰地看出：隨著時間的延長，不同含鹽量水泥漿的抗壓強度都有一個上升過程然后逐漸降低。淡水水泥漿抗壓強度一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，強度增長速度為 。含 5%鹽的水泥漿抗壓強度 14 天達(dá)到峰值 MPa，強度 增長速度為 、強度最西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 23 低值為 。含 10%鹽的水泥漿抗壓強度 14 天達(dá)到峰值 MPa，強度增長速度為、強度最低值為 。含 18%鹽的水泥漿抗壓強度 14天達(dá)到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。飽和鹽水水泥漿抗壓強度 14 天達(dá)到峰值 ，強度增長速度為 、強度最低值為 。 比較可得，淡水水泥漿抗壓強度發(fā)展速度最快。飽和鹽水所配的漿體各階段的抗壓強度仍然低于其它含鹽量 的水泥漿抗壓強度。結(jié)果顯示，在淡水浸泡下，不同含鹽量的水泥漿抗壓強度略有降低。 重晶石加重 飽和鹽水浸泡 在巨厚的鹽層段，由于水泥漿的溶鹽作用隨著井深的增加水泥漿中的含鹽量也逐漸增大。 水泥漿配方： 350gG 級水泥 +200ml溶液 +140g重晶石 +2%G33S 將用重晶石配制好的淡水、含 5%鹽量、含 10%鹽量、含 18%鹽量及飽和鹽水的水泥漿進(jìn)行90℃水浴養(yǎng)護(hù)，待起強度之后將其置于飽和鹽水溶液當(dāng)中，測其抗壓強度如表 31。 表 33 90℃鹽水浸泡不同含鹽量（重晶石）水泥石強度 時 間（ D） 強 度（ Mpa) 1 7 14 21 28 淡 水 含 5% 鹽 含 10% 鹽 含 18% 鹽 飽和鹽水 為便于分析研究，將表 33 中 1 到 28 天抗壓強度隨時間的變化規(guī)律表示成曲線繪于圖 34中。 0510152025300 10 20 30時間（D）抗壓強度（MPa）淡水水泥石含5%鹽水泥石含10%鹽水泥石含18%鹽水泥石含36%鹽水泥石 圖 34 90℃鹽水浸泡不同含鹽量（重晶石）水泥石抗壓強度 高密度含鹽水泥漿體系抗壓強度發(fā)展規(guī)律研究 24 從圖 34 中，可以清晰地看出：隨著時間的延長，不同含鹽量水泥漿的抗壓強度呈現(xiàn)波浪式發(fā)展的規(guī)律。淡水水泥漿抗壓強度 7 天達(dá)到峰值 MPa，強度增長速度為 ，強度最低值為 。含 5%鹽的水泥漿抗壓強度 28 天達(dá)到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。含 10%鹽的水泥漿抗壓強度 28 天達(dá)到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。含 18%鹽的水泥漿抗壓強度 28天達(dá)到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。飽和鹽水水泥漿抗壓強度一直處于強度衰退狀態(tài)。 比較可得，淡水水泥漿抗壓強度發(fā)展速度最快。飽和鹽水所配的漿體各階段的抗壓強度仍然低于其它含鹽量的水泥漿抗壓強度。結(jié)果顯示，水泥漿自身含鹽量的大小是影響抗壓強度的主要因素。 淡水浸泡 為了與飽和鹽水相比較。用淡水浸泡水泥石研究其抗壓強度發(fā)展規(guī)律。 水泥漿配方： 350gG 級水泥 +200ml溶液 +140g重晶石 +2%G33S 將用重晶石配制好的淡水、含 5%鹽量、含 10%鹽量、含 18%鹽量及飽和鹽水的水泥漿進(jìn)行90℃水浴養(yǎng)護(hù)，待起強度之后將其置于淡水中，測其抗壓強度如表 34。 表 34 90℃淡水浸泡下不同含鹽量（重晶石）水泥石抗壓強度 時 間（ D） 強 度（ Mpa) 1 7 14 21 28 淡 水 含 5% 鹽 含 10% 鹽 含 18% 鹽 飽和鹽水 為便于分析研究，將表 34 中 1 到 28 天抗壓強度隨時間的變化規(guī)律表示成曲線繪于圖 35中。 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 25 0510152025300 10 20 30時間（D）抗壓強度（MPa）淡水水泥石含5%鹽水泥石含10%鹽水泥石含18%鹽水泥石含36%鹽水泥石 圖 35 90℃淡水浸泡下不同含鹽量（重晶石）水泥石抗壓強度 從圖 35 中，可以清晰地看出：隨著時間的延長，不同含鹽量水泥漿的抗壓強度都有一個上升過程，然后逐漸降低。淡水水泥漿抗壓強度 14 天達(dá)到峰， MPa