高活性低密度水泥浆及其强度形成机理研究

Research on the High-Activity Low-Density Cement Slurry and Its Strength Formation Mechanism

王海平 李治 董志明 魏周胜 苏洪生 于骏杰 刘开强

WANG Haiping LI Zhi DONG Zhiming WEI Zhousheng SU Hongsheng YU Junjie LIU Kaiqiang

为了解决井底高温高压下空心轻质颗粒破碎造成低密度水泥浆流变性恶化摩阻升高、密度上升，固井漏失风险增加的问题，利用高活性实心复合减轻材料和配套激活剂，开发了恒密度、具有二次水化特征的高活性低密度水泥浆体系。文章利用水化热分析仪、Ｘ射线衍射仪、热重分析仪和扫描电子显微镜等，研究了高活性低密度水泥浆体系的早期水化反应、水化产物化学结构、微观结构和抗压强度发展规律。结果表明：高温高压下高活性低密度水泥浆具有恒密度、恒流变的特点。在高活性低密度水泥浆中，硅酸盐水泥水化产生的碱性水化产物和水化热可激活复合减轻材料，使该水泥浆早期水化过程中具有二次水化特征，形成“双放热峰”，增加水泥浆的水化热和水化产物含量。高活性低密度水泥浆水化反应消耗Ca(OH)2，形成大量钙矾石和C-(A)-S-H，增加该水泥石的水化产物含量、固相体积分数和微观结构致密度。与釉化珍珠岩低密度水泥石相比，水化28 d 高活性低密度水泥石的抗压强度提高了16. 7%，其耐久性良好。