水泥浆结构演变与电学性能关系研究

发布时间：2020-06-19 05:40

【摘要】：水泥浆电导率测试方法是一种简单有效的测试水泥浆的方法,通过水泥浆电性能测试方法试图建立作为油井水泥性能评价的方法,并通过电性能方法研究油井水泥浆气窜导致的水泥浆失重的原因,从而为解决油井水泥在现场应用提供理论依据和现实意义。本文从水泥浆的宏观和微观两个方面研究了水泥浆的结构演变过程,并建立了水泥浆结构与电导率之间的关系模型,从而阐述了水泥浆结构演变对电导率的影响研究。首先分析了水泥浆电导率的变化规律并研究了温度、水灰比和外加剂对水泥浆电导率的影响。然后根据水泥浆电导率、凝结时间、抗压强度、水化热、水分布、孔隙溶液离子浓度、XRD、热重和ESEM等相关测试手段进一步研究了水泥浆结构演变与电导率之间的关系。水泥浆电导率测试表明水泥浆电导率变化规律是先增大后降低,水泥浆水化初期电导率的升高是由于水泥浆液相离子浓度的升高,随后电导率的降低是由于水化产物的增多导致的孔隙率的降低以及蒸发水含量的降低。降失水剂G33S和促凝剂CaCl2的加入增大了水泥浆的电导率,增加了水泥浆中水的可用性,外加剂对水泥浆电导率的影响可以反映水泥浆的凝结特性。通过测试水泥浆的凝结时间和抗压强度从宏观角度说明了水泥浆水化过程结构越来越致密,水泥浆的初终凝时间有明显的线性相关关系,说明水泥浆初终凝时间的数据可靠性。水泥浆电导率初始值和最大值与凝结时间存在一定关系,电导率初始值和最大值分别存在一个临界值,在临界值之前,水泥浆凝结时间随电导率值的增大而增大;凝结时间大于临界值,水泥浆电导率随凝结时间的增大而减小。电导率最大值出现时间与凝结时间存在线性正相关。通过Ca(OH)2和化学结合水含量测试说明随着水泥浆水化程度的增加,水泥浆电导率不断降低,说明了水化产物的增多导致了电导率的降低。水泥浆水分布测试分析了蒸发水和化学水对水泥浆电导率影响,水泥浆水化过程蒸发水转为化学水导致了水泥浆导电介质的降低从而使电导率降低。水泥浆孔隙溶液结果表明随着水化的进行,水泥浆孔隙溶液中连通孔水含量逐渐降低,当连通孔水含量消耗完时,水泥浆中还存在连通孔,此时水泥浆电导率还在逐渐降低,说明此时除了自由水导电外,毛细水和胶凝水也导电,不过对电导率的影响程度很小,水化后期,水化产物的增多和微观形貌的变化导致孔隙率的降低是水泥浆电导率降低的主要原因。水泥浆物相和微观形貌的分析表明水泥浆水化过程中水化产物的增多和形貌的变化,水化加速期,水化产物越来越多,占据浆体的孔隙,导致水泥浆孔隙率降低,电导率降低。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE256.7
【图文】：

图１－１相对振幅随时间变化曲线［９］逡逑Ｍｃｃａｒｔｅｒ邋Ｗ．Ｊ．［１Ｇ］将水泥浆的水化过程分为四个阶段（见图１－２）：邋—、溶解期：水逡逑

图１－２水泥浆电导率曲线｜ｌｔ＞］逡逑［Ｕ］

【参考文献】

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本文编号：2720380