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1、水泥熟料：主要是 Cao、SiO2、Al2O3、Fe2O3CaO：水泥熟料中最主要的部分。形成硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙SiO2：与氧化硅生成硅酸三钙和硅酸二钙Al2O3：生成铝酸三钙和铁铝酸四钙Fe2O3：生成铁铝酸四钙高抗硫酸盐积极油井水泥为什么要控制 C3A 的含量：若 C3A 过多，则水化反应会加快，使水泥凝结不牢固，另外还会造成水化热大，会与石膏生成钙矾石，导致水泥石膨胀开裂，因此必须要控制 C3A 的含量。湿法优点：1 加水后有利于搅拌均匀 2 制备生料时扬尘少缺点：1 成本高，所需场地大 2 耗能较大干法优点：1 热耗较低 2 成本不大缺点：1 扬尘较多 2 配料调
2、和比困难油井水泥生产工艺过程：硅酸盐水泥生产的主要工艺过程为：生料制备、熟料的煅烧、水泥的粉磨与包装等。油井水泥生产工艺过程：原料混配、粉磨、煅烧、冷却、熟料研磨煅烧经历：干燥与脱水、碳酸盐的分解、固相反应、烧成、冷却1. 干燥与脱水：使物料的自由水蒸发，脱水是粘土矿物分解放出化合水，自由蒸发热耗很大，粘土脱水首先发生在粒子的表面，接着向粒子中心扩散。2. 碳酸盐分解：其过程是吸热反应，受系统温度和周围介质中二氧化碳的分压影响较大，碳酸钙的分解吸收大量的热量。3. 固相反应：发生在回转窑内，在 900到 1100时，所有碳酸钙分解，游离氧化钙达到最高值。在 1100-1200时，大量形成 C3
3、A 和 C4AF，C2S 含量达到最大值。固相反应的反应活性很低，速率很慢。一般包括相界面上的反应和物质迁移两过程。4. 烧成：熟料烧结成阿利特的过程5. 冷却：熟料的冷却从烧结温度开始，同时进行液相的凝固和相变两个过程，能回收熟料带走的热量，预热二次空气，提高热效率；迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性，降低熟料温度。出磨的水泥为什么强度低于出厂时的强度水泥出磨时，游离 CaO 含量较高，没有完全消解，它对水泥的破坏性比较大。因此，强度不高。过了一段时间，游离氧化钙消解了很多，此时出厂的水泥强度破坏作用就很少，强度大于出磨时。水泥出磨时温度高于 75，水泥水化会出现什么现象？温度高于 75，水
4、泥水化会出现“假凝” 、 “快凝”现象，这是因为温度大于 75时，二水石膏转变为半水石膏甚至变为无水石膏，使水泥出现上述现象。石膏的缓凝机理：在水泥水化时，石膏会与 C3A 及 Ca(OH)2 发生反应生成难溶于水的水化硫酸钙，这些新生的棱柱状的小晶胞包裹在水泥颗粒表面，组织了 C3A 的进一步水化，使溶液中铝酸盐的溶解度降低，以致铝酸钙的水化产物不能分离出来，从而延缓了水泥的凝结时间。三硅酸盐矿物包括 C3S 和 C2S，两种矿物的水化产物都是水化硅酸钙和氢氧化钙铝酸盐的水化过程及特点C3A 的水化：铝酸盐包括 C3A 和 C4AF，其中 C3A 的水化作用代表了铝酸盐的水化特征，它对水泥浆
5、的流动性和凝固过程的早期强度有很大的影响，C3A 水化反应的第一步也是在固体和水之间的界面上进行的。其不可逆反应导致表面阴离子 AlO2-和 O2-氢氧根，形成Al(OH)4-和 OH-阴离子，这种溶液很快变成铝酸钙的过饱和溶液。由于水化铝酸钙不是不定形体，它的表面并不形成表面层，很快达到水化。在石膏存在下的 C3A 的水化：在熟料中加入 3%-5%的石膏，正是为了控制铝酸钙水化，起到抑制闪凝和调节凝结的作用。石膏与 C3A 的反应过程为 C3A+3CSH+26HC 3A-3CS-32H，生成的钙矾石从针状晶体形式沉淀在 C3A 表面上，阻止水化快速进行，在 C3A 水化过程中，会出现两个放热
6、峰，第一个主要是钙矾石生成放出反应热，第二个放热峰是钙矾石转化为单硫型铝酸钙所产生。水泥水化过程分为哪几个阶段？分为初始活泼期、诱导期、加速期、以及缓速期四个阶段。在初始活泼期水泥水化生成水化硅酸钙凝胶。水化硫铝酸钙和 Ca(OH)2 等水化产物，由于包裹层阻碍了水化作用，进入诱导期，在当包裹层被破坏时，水泥粒子结束诱导期而进入加速期，在这之中包括放热作用的加强和试件的微小膨胀。随后进入硬化期，在这个阶段，C3S 水化初期生成大量的 CSH 和 Ca(OH)2。C4AF 为什么能作早强剂？C4AF 水化产生水化铝酸钙和水化铁铝酸钙的固溶体，并且 C4AF 和 Ca(OH)2 会反应生成铝酸三钙
7、，反应式为 4CaO.Al2O3.Fe2O3+2Ca(OH)2+10H202CaO.Al 2O3.6H2O+3CaO.Fe2O3.6H2O，而C3A 强度在三天内就发挥出来，会对早期强度作出贡献。所以 C4AF 可以作早强剂。水泥水化速率定义：水泥水化速率是决定水泥性能的一个主要指标。水化速率是指单位时间内水泥的水化程度和水化深度。而水化程度是值某一时刻水泥发生水化作用的量与完全水化的比值。水化深度是指水泥已水化层的厚度。水泥水化速率测试方法：有直接法和间接法两种。直接法是利用岩相分析、X 射线分析、热分析等方法定量地测定水泥未水化的数量以及相应的水化部分的数量。间接法包括测定水化热、结合水以
8、及 Ca(OH)2 生成量等方法，最常用的较简便的方法是测定结合水和水化热。水泥的水化产物主要是哪些？简述谁油井水泥水化的特点。水化产物主要有钙矾石、水化硅酸钙、水化铝酸钙、Ca(OH) 2 水化特点：1.水化反应是一个不断进行的过程，水泥浆从凝胶逐渐向结晶态发展，最后形成了硬化的水泥石。2.它是一个放热反应，可用它来探测水泥浆在环形空间的上返高度。3.在水化过程中发生体积收缩。油井水泥凝结和硬化经历了哪些阶段？1. 结晶理论：这理论认为水泥之所以能产生胶凝作用，是由水化生成的晶体相互穿插，连接成整体的缘故。2. 凝胶理论：水泥凝结，硬化过程的水泥水化反应是固相反应的一种类型，认为不经过矿物溶
9、解于水的阶段，由固相直接与水反应，生成水化产物，之后通过水的扩散作用，继续进行水泥。 望穿秋水3. 拜依柯夫理论：认为水泥由液相凝聚成固相分为三个阶段：1.胶融期 2. 凝结期 3.硬化期4. 洛赫尔等人提出的理论：从水化产物形成及其发展的角度，提出整个硬化过程分为三个阶段：1.从水泥拌水起到初凝为止，迅速生成 Ca(OH)2 饱和溶胶，析出 Ca(OH)2 晶体，生成细水的钙矾石晶体。2.生成较多的 Ca(OH)2 和钙矾石晶体，同时水泥晶粒上长出纤维状的 CSH。3.所有钙矾石开始转化为单硫型水化硫铝酸钙，还可能形成 C4(A3F)H13四水泥浆密度作用：1.满足平衡压力要求 2.保证获得
10、最好的水泥性能水泥稳定性危害：稳定性差导致密度分布不均，所形成的水泥石强度不一致，影响对地层的封隔，形成连续水槽。测试：自由水测试，沉降测试析水：在静止过程中，水泥浆中的自由水从水泥浆中析出而形成连续水相的现象。自由水含量：单位体积水泥浆所析出的自由水体积。稠化时间：水泥浆搅拌时，稠度达到 100BC 时，水泥浆已丧失流动性能，所需时间。闪凝：是由于早期水化阶段 C3A 与过多的水反应的结果。水泥浆失水：水泥浆中的水通过井壁渗入地层的现象。降低水泥浆的滤失量，能防止因渗透性地层的滤失作用引起施工事故和油气层的危害。解决办法：加降水剂。作用：1.稳定性 2.保证施工安全性 3.有利于防气窜危害水
11、泥浆大量失水将造成水泥浆急剧变稠，影响其流动性。流变性：水泥浆在外加剪切应力作用下流变变形的特性抗压强度：水泥试样破坏时单位面积所作用的压力渗透率：一定压差下，水泥石抵抗流体通过的能力水泥石抗腐蚀性的措施：提高水泥密度、加入抗腐蚀材料体积收缩：水泥颗粒因水化引起的绝对体积的减小。会导致界面胶结质量不高，在第一二界面形成微环隙和微裂纹。水泥浆在密度设计时的要求满足注水泥全过程，浆柱压力与地层压力的平衡关系，即水泥浆柱所产生的静液柱压力和流动阻力必须大于或等于地层流体压力，同时又小于地层破裂压力或漏失压力。如提高水泥浆顶替效率考虑，在设计时，一般要求水泥密度略大于钻井密度。五水泥外加剂作用：控制、
12、调整、改善、提高分散剂：降低水泥浆的粘度，改善水泥浆的流动性，提高水泥浆的可泵性降失水剂：能够降低水泥浆失水量作用机理：使水溶性聚合物吸附于水泥颗粒表面，形成吸附水化层，造成水泥颗粒桥接进而生成网状结构，束缚更多自由水，堵塞水泥内部孔隙，降低水泥滤饼的渗透性。促凝剂：缩短水泥浆稠化时间的外加剂，加速水泥凝结和硬化。作用机理：1.形成结晶中心加速水泥的凝结和硬化 2.同离子效应与盐效应 3.生成复盐、络合物或难熔化合物常用促凝剂：CaCl2缓凝剂：能够有效地延长或维持水泥浆处于液态和可泵性的时间。作用机理：晶核延缓结晶理论：缓凝剂吸附在水泥水化产物晶体表面上，毒化了晶体的核晶过程，从而阻止了晶体
13、的生长，以延缓水泥的水化。吸附理论：缓凝剂吸附于水泥水化产物表面而实现缓凝，此吸附层可以屏蔽水泥和水的接触，从而降低水化速度。沉淀理论：缓凝剂和液相中的 Ca 和 OH 反应形成一个不溶解不渗透的膜成核理论：吸附在水化产物的微核上，阻止它进一步生长。早强剂：能加速水泥硅酸盐组分水化反应速度，改善水泥石晶体结构，从而提高水泥石的早期强度。作用机理：1.形成结晶中心加速水泥的凝结和硬化 2.离子效应 3.生成复盐、络合物或难熔化合物油井水泥分散剂的作用机理：当水和水泥混合时，在水泥颗粒表面存在正负电荷，当水泥浆反应固相反应较高时，通过正负电荷作用，使水泥颗粒形成连续的网状结构，塑性增加，逐步变稠在
14、加入减阻剂后，使水泥颗粒形成连续的网状结构，使水泥和水处于相对稳定的悬浮状态，达到提高水泥浆流动性和流变性的目的。油井水泥浆失水的危害，降水剂的主要作用是什么？1. 会对地层造成伤害，改变水泥浆的流动性，还可能造成气窜。2. 改善滤饼结构使之形成致密，渗透率低的滤饼从而降低失水，聚合物的降失水剂，可增大水泥浆滤液黏度，增加向地层滤失的阻力，从而降低水泥浆失水。并且可以使水泥的静切力提高，在水泥表面形成吸附水化层，束缚更多的自由水。油井水泥缓凝剂的作用是什么、 。有什么要求？1. 作用是能够有效地延长或维持水泥浆处于液态和可泵性的时间2. 最好的缓凝剂应该是在任何温度区间都具有缓凝作用，而且稠化
15、时间的长短还与其加成量的多少成正比，并与各种油井水泥有很好的适应性，且与不同类型的其它外加剂配合使用时，有很好的相容性。早强剂与促凝剂的异同：相同点：早强剂与促凝剂都是用来调节水泥的凝结时间与硬化性能的添加剂。不同点：1.工作机理不同。促凝剂一般是用来调节水泥凝结时间的外加剂，大多数是以铝酸盐，硅酸盐和碳酸盐为基础的三种类型；早强剂是提高水泥石早期强度的外加剂。一般是无机物盐类、有机盐类和复合物三种类型，铝酸盐促凝剂掺入混凝土后与硅酸盐水泥中的石膏相结合，阻碍着水泥粒子周围硫铝酸钙的生成，从而使铝酸三钙迅速凝结，起到了速凝作用；在水泥浆加入早强剂后，增加了水泥矿物的溶解度，加速水泥矿物水化，同
16、时又有各种受盐晶体产生，能使水泥内部界面致密，起到早强作用。2.工作性能不同。在水泥中掺入一定量的促凝剂后，可以缩短凝结时间，水泥石初期强度增长快，由于促凝剂吸水性强，水泥的粘结力差；另一个特征是后期强度降低，此外水泥石的力学性能有所降低；在水泥中掺入一定量的早强剂后，对其初凝时间几乎无影响，水泥石的早期强度却可以提高，同时水泥石的后期强度也有所提高。常用加重材料：重晶石、赤铁矿、钛铁矿、氯化锰减轻材料分为哪几类？1. 吸水性材料：微硅、粉煤灰、硅藻土、膨润土、火山灰、硅酸盐、膨胀珍珠岩2. 轻质材料：硬沥青、空心漂珠、高性能空心玻璃微珠、气体减轻材料六水泥浆密度降低一般通过掺入低密度材料来实现：1.通过增大原水泥浆体系的水灰比使其密度下降（加水）2.使用减轻剂（气孔）气窜：固井后气体从地层孔隙侵入环空，并沿着水泥环本体，固井一、二界面运移的现象。水泥环在高温环境下出现的问题：抗压强度衰退，渗透率增加，水泥环与套管的粘结强度降低，水泥石的稳定性和均匀性遭到破坏，直接影响井筒完整性，导致井筒层间封
