《各种水泥的生产及性能特点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《各种水泥的生产及性能特点.docx（5页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、油井水泥的生产及性能特点油井水泥专用于油井、气井的固井工程，又称堵塞水泥。它的主要作用是将 套管与周围的岩层胶结封固，封隔地层内油、气、水层，防止互相窜扰，以便在 井内形成一条从油层流向地面且隔绝良好的油流通道。油井水泥的基本要求是， 水泥浆在注井过程中要有一定的流动性和合适的密度；水泥浆注入井内后，应较 快凝结，并在短期内达到相当强度;硬化后的水泥浆应有良好的稳定性和抗渗性、 抗蚀性等。油井底部的温度和压力随着井深的增加而提高，每深入10 0m，温度约提 高3T，压力增加1.02.0MPa。例如，井深达7 0 0 0 m以上时， 井底温度可达2 0 0 G压力可达到125MPa。因此，高温高
2、压特别是高温 对水泥各种性能的影响是油井水泥生产和使用的最主要问题。高温作用使硅酸盐 水泥的强度显著下降，因此，不同深度的油井应该用不同组成的水泥。根据国家 标准GB 1 0 2 3 8-9 8，我国油井水泥分为八个级别，包括普通型（0）、 中抗硫酸盐型（MSR）和高抗硫酸盐型（HSR）三类。各级别油井水泥使用 范围如下：A级：在无特殊性能要求时使用，仅有普通型。B级：适合于井下条件要求的中抗或高抗硫酸盐时使用，分为中抗硫酸盐型 和高抗硫酸盐型两种类型。C级：适合于井下条件要求高的早期强度时使用，分为普通型、中抗硫酸盐 型和高抗硫酸盐型三种类型。D级：适合于中温中压的井下条件时使用，分为中抗硫
3、酸盐型和高抗硫酸盐 型两种类型。E级：适合于高温高压的井下条件时使用，分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐 型两种类型。F级：适合于超高温高压的井下条件时使用，分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸 盐型。G级：是一种基本油井水泥，分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型两种类型。 H级：是一种基本油井水泥，分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型两种类型。 油井水泥的物理性能要求包括水灰比、水泥比表面积、153 0min内的 初始稠度、在特定温度和压力下的稠化时间，以及在特定温度、压力和养护龄期 下的抗压强度等。油井水泥的生产方法有两种，一种是制造特定矿物组成的熟料，以满足某级 水泥的化学和物理要求；另一种是采用基本油井水泥（G级
4、或H级水泥），加 入相应的外加剂，以达到等级水泥的技术要求。采用前一方法往往给水泥厂带来 较多的困难，因此，现在多用第二种方法。G级水泥与H级水泥的矿物组成、质量标准、技术要求完全相同，不同的是 水灰比，G级为0.44，而H级为0.38。因此，H级的比表面积较低， 仅为 270 300m2 / kg。在化学成分方面，中抗硫酸盐型要求：Mg0M.0%；S03 3.0%；河南达嘉烧失量3.0%；不溶物0.75%；C 3 S 为48% 58%；C 3 A5%；总碱量(Na2O+0.658K2O)0.75%o高抗硫酸盐型除要求C3 A3%,2C3A+C4AF24%,C3S为 4 8%65%外，其余化学
5、成分要求均与中抗硫酸盐型相同。在物理性能方面，不分类型，除水灰比外，G级和H级的物理性能要求相 同。其要求为：游离水3.5mL(以2 5 0 mL为基准，折合1 .4%)； 153 0min内的初始稠度30Bc (水泥浆体稠度的Bearden 单位)；52，C、35.6MPa压力下的稠化时间为9 012 0min； 3 8，C常压养护8h的抗压强度N2. 1MPa； 60C常压养护8h的抗压 强度N10. 3MPa。油井和气井的情况十分复杂，为适应不同油气井的具体 条件，有时还要在水泥中加入一些外加剂，如增重剂、减轻剂或缓凝剂等。高铝水泥的生产及性能特点：以铝酸钙为主，氧化铝含量约为50%的熟
6、料磨细制成的水硬性胶凝材料， 称为高铝水泥。高铝水泥熟料的主要矿物组成为ca、ca2、c12 a7、C2 AS，还有微量的尖品石(MA)、钙钛石(CaOTiO 2)及铁相。铁相 的矿物组成可能为C2 F，也可能为CF、Fe2 O3、FeO等。生产高铝水泥所用原料为矶土和石灰石。国外多采用熔融法生产高铝水泥， 此时，原料不需磨细，可用低品位矶土，但烧成热耗高，熟料硬度高，粉磨电耗 大。我国广泛采用回转窑烧成法生产高铝水泥，烧成热耗及粉磨电耗低，可用生 产硅酸盐水泥的设备;但要用优质原料，生料要均匀，烧成温度范围窄，仅5 0 8 0C，烧成温度一般在1 3 0 01 3 8 0 C。在煅烧中要采用
7、低灰分燃料， 以免灰分落入而影响物料的均匀性，造成结大块和熔融。另外，要控制好烧成带 的火焰温度。由于熟料凝结正常，水泥粉磨时不加石膏等缓凝剂。生料配料主要 控制碱度系数 Am = C -1. 8 7S -0. 7 (F +T)0.55(A -1.7 珞S -2.53M)和铝硅比系数(Al2 O3 /SiO2 )。Am值高，则C A多，水泥凝结快，强度高；Am值低，则CA少，而CA2多，凝结慢，强度 低。回转窑生产时，普通高铝水泥一般Am选取0.75 ；若为快硬高强的高铝 水泥，Am应控制在0.80.9之间；如要求具有较好的耐高温性能，则 Am应控制在0.550.65较为合适。铝硅比A/S值对
8、水泥强度有很 大影响，A/S 7,水泥强度等级可达32.5级以上；A/S 9,水 泥强度等级可达4 2.5级以上；对于低钙铝酸盐水泥，A/S常高于16。 CA是高铝水泥的主要矿物组成，有很高的水硬活性，凝结时间正常，水化硬 化迅速；CA2水化硬化慢，后期强度高，但早期强度却较低，具有较好的耐高 温性能。CA的水化产物与温度关系很大，在环境温度低于20C时，主要生成 CAH10 ；温度为2 03 0C时，转变为C2 AH8和Al (OH) 3凝胶； 温度高于3 0C时，则转变为C3AH6和Al(OH) 3凝胶C12 A7的 水化与CA相似，结品的C 2 AS水化很慢，。唱C2 S水化生成C唱S唱
9、 H凝胶。由于介稳相CAH10和C2 AH8逐步转变为C3 AH6稳定相，温 度越高，转变越快；同时，品型转变释放出大量游离水，孔隙率急剧增加，使得高铝水泥的长期强度特别是在湿热环境下会明显下降，甚至引起工程破坏。因此， 许多国家限制高铝水泥应用于结构工程。高铝水泥初凝时间不得早于4 0mi n,终凝时间不得迟于10h。在高铝水泥中加入15%60%硅酸盐水泥 会发生闪凝，这是因为硅酸盐水泥析出Ca(OH) 2，增加液相的PH值之 故。高铝水泥的特点是强度发展非常迅速，24h内几乎可达到最高强度，强 度等级以3d抗压强度来表示；其2 8d强度不得低于3d的强度指标。另 一特点是，低温(510。0
10、 下也能很好硬化，而在气温较高(30。0 条件下养护，强度剧烈下降。因此，高铝水泥使用温度不得超过3 0。，更不宜 采用蒸汽养护。高铝水泥抗硫酸盐性能好，因为水化时不析出Ca(OH)2。 此外，水化产物含有Al(OH) 3凝胶，使水泥石致密，抗渗性好，对碳酸水 和稀酸(PH不小于4)也有很好的稳定性，但对浓酸和浓碱的耐蚀性不好。 由于在高温( 9 0 0。)下，高铝水泥会发生固相反应，烧结结合逐步取代 水化结合，因此，高铝水泥又有一定耐高温性，在高温下仍能保持较高强度，特 别是低钙铝酸盐水泥，可用作各种高温炉内衬材料。目前，高铝水泥主要用于配制膨胀水泥、自应力水泥和1 2 0 014 0 0。
11、的耐热混凝土。河南达嘉膨胀和自应力水泥的生产及性能特点普通硅酸盐水泥在空气中硬化时，其收缩率约为0. 20%0. 35%, 这将使混凝土内部产生微裂缝，其强度、抗渗性和抗冻性均下降。在浇注装配式 构件接头或建筑物之间的连接处以及堵塞孔洞、修补缝隙时，由于水泥的收缩， 也达不到预期的效果，而用膨胀水泥可克服这些缺点。用膨胀水泥配制钢筋混凝 土时，由于水泥石膨胀，钢筋受拉而伸长，混凝土则因钢筋的限制而受到相应的 压应力，这种压应力称为“自应力，并以“自应力值(MPa )表示混凝土所 产生压应力的大小。根据膨胀值和用途的不同，膨胀水泥可分为收缩补偿水泥和自应力水泥两 类。前者所产生的压应力大致抵消干
12、缩所引起的拉应力，膨胀值不是很大。后 者膨胀值大，其膨胀在抵消干缩后，仍能使混凝土有较大的自应力值。使水泥产 生膨胀的反应主要有三种：CaO水化生成Ca(OH) 2，MgO水化生 成Mg(OH)2以及形成钙矶石。因为前两种反应产生的膨胀不易控制，目前 广泛使用的是以钙矶石为膨胀组分的各种膨胀水泥。(1) 膨胀和自应力硅酸盐水泥由硅酸盐水泥、高铝水泥和石膏组成，相当于美国的M型膨胀水泥。膨胀 硅酸盐水泥的配比为：硅酸盐水泥7 7%8 1%，高铝水泥12%13%， 二水石膏7%9%(SO3V5%)；水养护1d线膨胀应大于0.3%， 2 8d线膨胀应小于1%，湿空气养护3d内不应有收缩。自应力硅酸盐
13、水泥 的配比为：硅酸盐水泥6 7%73%，高铝水泥12%15%，二水石膏 15%18% ；水泥浆体自由膨胀1%3%，膨胀在7d内达最大值。 膨胀的产生主要是由于高铝水泥中的CA和CA2与石膏作用生成钙矶石所 致。由于水泥浆体的液相碱度高，膨胀较激烈，稳定期短，膨胀特性不易控制， 所以产品质量不够稳定，抗渗性和气密性不够好，自应力值低，不宜制造大口径 的高压输水、输气管道。(2) 膨胀和自应力铝酸盐水泥由高铝水泥和二水石膏磨细而成。自应力铝酸盐水泥的配比为：高铝水泥 6 0% 66%，二水石膏30% 40%(以SO3计约为15.5% 16.5%)；自应力值高，可达5MPa ；其膨胀也是由于形成钙
14、矶石所致。 由于高铝水泥既是强度组分，又是膨胀组分，且液相碱度低，生成的钙矶石分布 均匀，同时还析出相当数量的Al(OH)3凝胶起塑性垫衬作用，因此，浆体 抗渗性和气密性好，制品成型易于控制，质量比较稳定，但成本高，膨胀稳定期 长。(3) 膨胀和自应力硫铝酸盐水泥由硫铝酸盐水泥熟料掺入较多石膏磨细而成，相当于美国的K型膨胀水泥。 水泥比表面积为350400 m2 / kg，初凝时间为1h左右，终凝时间 为1.52h，水泥的膨胀也是由于形成钙矶石所致。水化产物主要为钙矶 石和Al (OH) 3凝胶，水化初期形成的钙矶石起骨架作用，Al (OH) 3凝 胶和C唱S唱H凝胶的存在，对膨胀起垫衬作用，因此，膨胀特性缓和，水泥 石致密，具有良好的致密性和抗渗性。该水泥膨胀量和自应力值取决于石膏掺入 量，石膏掺量愈高，自应力值愈大，通常自应力值可达27MPa，可用于 制造大口径高压输水、输气、输油管道。www, hnchuipo* com
