粉磨方式和粒径尺度对油井水泥力学性能的影响

摘要

油井水泥的粒径与其性能及用途密切相关.借助普通球磨机、行星式球磨机和高能纳米冲击磨三种粉磨装置制备了不同粒径的G级油井水泥,评价了不同粒径分布油井水泥浆体的基本性能、力学性能和工程性能.利用扫描电镜(SEM)、等温量热仪(ICC)和压汞仪(MIP)分别测试不同粒径水泥颗粒的微观形貌、早期水化放热速率及水泥石孔结构.结果表明:物理粉磨方法只能将颗粒超细化而无法纳米化;相同水灰比时,水泥颗粒粒径分布对浆体密度无明显影响.但随其粒径减小,浆体凝结时间缩短、流动度降低、流变性变差、析水率降低,浆体稳定性增加.同时,超细水泥颗粒反应活性增强,水化放热量及放热速率增加,在短期内生成更多的水化产物,提高了水泥石早期抗压强度,且降低了水泥石的总孔隙率,但对后期抗压强度的增长贡献不大.