【正文】 淡水水泥漿抗壓強(qiáng)度 14 天達(dá)到峰， MPa，強(qiáng)度。 表 34 90℃淡水浸泡下不同含鹽量（重晶石）水泥石抗壓強(qiáng)度 時 間（ D） 強(qiáng) 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(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律表示成曲線繪于圖 35中。用淡水浸泡水泥石研究其抗壓強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律。結(jié)果顯示，水泥漿自身含鹽量的大小是影響抗壓強(qiáng)度的主要因素。 比較可得，淡水水泥漿抗壓強(qiáng)度發(fā)展速度最快。含 18%鹽的水泥漿抗壓強(qiáng)度 28天達(dá)到峰值 MPa，強(qiáng)度增長速度為 、強(qiáng)度最低值為 。含 5%鹽的水泥漿抗壓強(qiáng)度 28 天達(dá)到峰值 MPa，強(qiáng)度增長速度為 、強(qiáng)度最低值為 。 0510152025300 10 20 30時間（D）抗壓強(qiáng)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(qiáng)度 高密度含鹽水泥漿體系抗壓強(qiáng)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(qiáng)度呈現(xiàn)波浪式發(fā)展的規(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(qiáng)度之后將其置于飽和鹽水溶液當(dāng)中，測其抗壓強(qiáng)度如表 31。結(jié)果顯示，在淡水浸泡下，不同含鹽量的水泥漿抗壓強(qiáng)度略有降低。 比較可得，淡水水泥漿抗壓強(qiáng)度發(fā)展速度最快。含 18%鹽的水泥漿抗壓強(qiáng)度 14天達(dá)到峰值 MPa，強(qiáng)度增長速度為 、強(qiáng)度最低值為 。含 5%鹽的水泥漿抗壓強(qiáng)度 14 天達(dá)到峰值 MPa，強(qiáng)度 增長速度為 、強(qiáng)度最西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 23 低值為 。 05101520250 10 20 30時間（D）抗壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度都有一個上升過程然后逐漸降低。 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(qiáng)度之后將其置于淡水中，測其抗壓強(qiáng)度如表 31。因此，水泥漿自身含鹽量的大小是影響抗壓強(qiáng)度的主要因素。飽和鹽水所配的漿體各階段的抗壓強(qiáng)度仍然低于其它含鹽量的水泥漿抗壓強(qiáng)度。飽和鹽水水泥漿抗壓強(qiáng)度 14 天達(dá) 到峰值 ，強(qiáng)度增長速度為 、強(qiáng)度最低值為 。含 10%鹽的水泥漿抗壓強(qiáng)度 7 天達(dá)到峰值 MPa，強(qiáng)度增長速度為 、強(qiáng)度最低值為 ；其抗壓強(qiáng)度至降低之高密度含鹽水泥漿體系抗壓強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律研究 22 后維持了較長時間。淡水水泥漿抗壓強(qiáng)度一直緩慢遞增，強(qiáng)度增長速度為 。 表 31 90℃鹽水浸泡不同含鹽量（鐵礦粉）水泥石抗壓強(qiáng)度 時 間（ D） 強(qiáng) 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(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律表示成曲線繪于圖 32中。 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。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(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律。圖 31 為鹽層 水泥環(huán)界面示意圖。其各地區(qū)的鹽層厚度不等，少則幾百米，多則上千米。 （ 2）在高溫 130℃條件下，加砂對淡水水泥漿抗壓強(qiáng)度有很好的提高；對含鹽水泥漿抗壓強(qiáng)度也有一定的改善作用，后期強(qiáng)度值較高。 小 結(jié) （ 1）高溫 130℃對未加砂水泥漿的抗壓強(qiáng)度影響很大，其抗壓強(qiáng)度有較大幅度衰退。即 M1(t， T， P)抗壓強(qiáng)度衰退值； M2(t， T，P)抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)值。整個水化是抗壓強(qiáng)度衰退和增強(qiáng)同時進(jìn)行的過程，其各個時間段衰退和增強(qiáng)的幅度存在差異，導(dǎo)致強(qiáng)度向主要趨勢方偏移。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(qiáng)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。 在加砂情況下， 130℃養(yǎng)護(hù)的水泥石的抗壓強(qiáng)度有一定的改善。導(dǎo)致鹽水水泥漿在高溫 130℃條件下，強(qiáng)度衰退非常劇烈。 {[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。 H2O]。 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(qiáng)度有很好的提高；對含鹽水泥漿抗壓強(qiáng)度也有一定的改善作用，后期強(qiáng)度值較高。含鹽的水泥漿都在第 14 天到 21天之間有不同程度的強(qiáng)度降低現(xiàn)象，其降低幅度按照含鹽濃度遞增。飽和鹽水水泥漿抗壓強(qiáng)先逐漸增大，在第 14 天到 21 天之間強(qiáng)度降低 后又迅速增加，第 28 天抗壓強(qiáng)度值為 。含 10%鹽的水泥漿抗壓強(qiáng)度先逐漸增大，在第 14 天到 21天之間強(qiáng)度降低 后又迅速增加，第 28 天抗壓強(qiáng)度值為 MPa。 05101520250 10 20 30時間（D）抗壓強(qiáng)度（MPa）淡水含鹽5%含鹽10%含鹽18%含鹽36% 圖 214 130℃不同含鹽量加砂水泥漿抗壓強(qiáng)度趨勢圖 從圖 214 中，可以清晰地看出：淡水水泥漿抗壓強(qiáng)度一直處于遞增狀態(tài)第 28 天強(qiáng)度值為。 按照砂：灰 =3： 外加劑的加量與 比例相同，將配制好的淡水、含 5%鹽量、含 10%鹽量、含 18%鹽量及飽和鹽水的水泥漿進(jìn)行 130℃水浴養(yǎng)護(hù)，測其抗壓強(qiáng)度如表 26。經(jīng)查閱文獻(xiàn)，最終加砂量確 定為 30%即砂：灰 =3： 10。飽和鹽水水泥漿在高溫養(yǎng)護(hù)下，抗壓強(qiáng)度衰退最為劇烈。 綜上所述，高溫對未加砂水泥漿的抗壓強(qiáng)度影響很大，其抗壓強(qiáng)度有較大幅度衰退。含 鹽18%水泥漿初始抗壓強(qiáng)度 90℃時最高，峰值 90℃時最大，第 28 天 130℃時強(qiáng)度最低。含鹽5%水泥漿初始抗壓強(qiáng)度 90℃時最高，峰值 50℃時最大，第 28 天 130℃時強(qiáng)度最低。其方法為：在相同含鹽量情況下，比較第 1 天、峰值、第 28 天的抗強(qiáng)度隨溫度的變化情況。 將表 2 22 及 25 的數(shù)據(jù)繪于圖 213 中，圖為不同溫度、不同時 間、不同含鹽量水泥漿抗壓強(qiáng)度三維曲線圖。 比較可得，淡水和飽和鹽水水泥漿抗壓強(qiáng)度有小幅度的增長然后逐漸降低；其它含鹽量的水泥漿抗壓強(qiáng)度是隨著時間的延長逐漸降低。含 18%鹽的水泥漿抗壓強(qiáng)度也呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢， 28 天的抗壓強(qiáng)度值為 。含 5%鹽的水泥漿抗壓強(qiáng)度隨時間的延長逐漸減小， 28 天的西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 17 抗壓強(qiáng)度 值為 。 表 25 130℃不同含鹽量抗壓強(qiáng)度 時 間（ D） 強(qiáng) 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 25 中 1 到 28 天抗壓強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律表示成曲線繪于圖 212中。 高溫不加砂 本節(jié)仍然采取單一變量的原則 ，在相同水泥量、相同加重劑量、相同外加劑量的情況下，研究溫度高低對抗壓強(qiáng)度大小影響的變化規(guī)律。 高密度含鹽水泥漿體系抗壓強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律研究 16 鹽濃度對高溫高密度水泥石抗壓強(qiáng)度的影響 為了明確溫度對抗壓強(qiáng)度的影響，本節(jié)用相同固相含量在低溫 50℃、中溫 90℃、高溫 130℃條件下，研究了不同含鹽量水泥漿的抗壓強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律。 （ 3）飽和 鹽水水泥漿的抗壓強(qiáng)度發(fā)展速度最慢，各階段的抗壓強(qiáng)度都低于其它含鹽量的水泥漿。 （ 2）淡水、含鹽 5%、含鹽 10%的水泥漿較含鹽 18%和飽和鹽水水泥漿有很快的抗壓強(qiáng)度增長速度，且強(qiáng)度峰值和最低抗壓強(qiáng)度也相對較高。 因此，水泥中摻入的鹽會對水泥石的抗壓強(qiáng)度有一定的降低作用。因為 塊狀粒子之間的連接強(qiáng)度比 較弱， 所以 必會影響水泥石的強(qiáng)度和滲透率。m)， 伴隨著 有層柱狀結(jié)構(gòu) [15]。 水泥受到氯離子的腐蝕時 ， 就會有 F鹽生成， 從而導(dǎo)致水泥石的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生 相應(yīng)的 改變 。 圖 28 凝膠產(chǎn)物形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 圖 29 凝膠形成的蜂窩狀三維空間網(wǎng)絡(luò) 未被氯離子所腐蝕的 水泥石，主要水化產(chǎn)物為 CSH（ II） 、 C2SH2 和 C3S2H3 等， 它們都 有纖維狀微觀結(jié)構(gòu)特征 。 氯離子對水泥石性能的影響 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 15 通過掃描電子顯微鏡及強(qiáng)度測試儀等設(shè)備試驗樣品進(jìn)行了檢測和分析，了解氯離子腐蝕對水泥石性能變化的影響。這 就 是 生成 F 鹽的離子交換結(jié)合方式。 Cl離子也 可以置換出 C4AH13 內(nèi)層的氫氧根，生成 F 鹽。 3H2O]。 本節(jié) 已經(jīng)闡明 C3A 會先形成配位陽離子 [Ca2Al(OH)6]+八面體層狀結(jié)構(gòu)，通過電荷吸附溶液中 OH離子， 生 成 C4AH13 及其衍生物， 其生成物 分子式為 2[Ca2Al(OH)6 這樣 Na+就 必須被清除出孔溶液 以保持電平衡， 如被固相 CSH 凝膠 所 吸附等。 因此，當(dāng)氯化鈉被 引入 之后 ，孔溶液中的 pH 值 就 會升高。第一種假說認(rèn)為，水泥漿體中 含有 NaCl， 等于漿體中擁有了 Na+， Cl離子。 2H2O 的含量逐漸減少 時 ，己經(jīng)反應(yīng)生成的C6AS3 H32 就會 與 剩下 的 C3A 繼續(xù)反應(yīng)生成單硫型硫鋁酸鈣 （ AFm） 。 2H2O 豐富的時候先與 水泥中的 C3A 反應(yīng)生成三硫型硫鋁酸鈣， 稱為 鈣磯石 （ AFt） 。m，分部 較密集，可明顯辨別 (如圖 2 2 27) [15]。鈣磯石是針狀晶體， F鹽為六方片狀晶體，大小為 23181。氫氧根、硫酸根和氯離子 三種離子會 相互競爭， 與 C3A 生成相應(yīng)的鹽。 假如 溶液中 有氯離子， 氯離子就會與 C3A 反應(yīng)生成 F 鹽。 3H2O]。 C4AH13 的結(jié)構(gòu)是以配位陽離子 [Ca2Al(OH)6]+八面體層狀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)， 氫氧根和水分子填在 八面體之間， 所以 分子式可寫成 2[Ca2Al(OH)6 F 鹽的生成與 C3A 的水化 有著 密切 關(guān)系 。 3CaC12 32H2O (23) C3A+3CaC12+10H20→ 3CaO A1203 2(C3S)+6H2O → C2S2H （ 1） Cl與 C3A 直接反應(yīng)生成的 Friedel 鹽 C3S 水化產(chǎn)生 物 CH 與 Cl反應(yīng)生成 CaCl2， 生成的 CaCl2 再與 C3A 水化反應(yīng)生成 Friedel鹽。 3CaCl2 10H2O 和 3CaO A12O3 相態(tài) 當(dāng)中 結(jié)合氯離子的主要成分是水泥的 C3A 相。普通硅酸鹽水泥主要由 :Si02， A1203，CaO， Fe2O3， S03 這 5種成分所組成 。 10H2O)， 這種成分 的生成機(jī)理有兩種：直接反應(yīng)生成和離子交換 所得 。 Al2O3在 常 溫條件下，含 有 C3A (其化學(xué)式為 3CaO 兩種狀態(tài)的 氯離子同時存在 于水泥石中， 保持 著 化學(xué)平衡。 與 游離的氯離子 不同 ，第二種狀態(tài)的氯離子是不能在孔隙溶液中 自由移動 的 。 通過兩種不同加重劑的在淡水和鹽水環(huán)境下抗壓強(qiáng)度變化趨勢的觀察，不難發(fā)現(xiàn)加重劑的不同也會導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度的差異。 相同含鹽量情況下，溫度對抗壓強(qiáng)度發(fā)展的快慢也存在著影響，溫度越高強(qiáng)度發(fā)展越快，反之亦然。飽和鹽水水泥漿抗壓強(qiáng)度 35 天達(dá)到峰值 ，強(qiáng)度增長速度為 、強(qiáng)度最低