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三高条件对弹韧性水泥浆性能的影响及短期腐蚀机理

         
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摘要

针对固井水泥石所处的高温高压含H_(2)S/CO_(2)腐蚀环境以及复杂工况,开展三高条件下弹韧性水泥浆的性能变化及短期腐蚀机理研究。基于弹韧性外掺料的3种主要类型,采用向G级油井水泥中分别加入10%橡胶粉末、0.3%玄武岩纤维以及10%丁苯胶乳的方式制备弹性水泥浆。通过力学性能测试、XRD、FTIR、MIP及SEM-EDS测试,分析弹韧性材料添加前后及腐蚀前后,水泥石的力学性能、孔径分布、水化产物类型及微观结构变化。结果表明,掺入3种弹韧性材料均有利于水泥石的脆度系数降低、韧性提高,其中玄武岩纤维最利于控制材料破坏时裂缝的发展,而丁苯胶乳最利于降低材料的弹性模量和保持较大的抗折强度。经过短期液相腐蚀后,水泥试样的力学强度均出现增长,特别是掺入玄武岩纤维和丁苯胶乳的试样。玄武岩纤维在该研究中的腐蚀条件下性能稳定,腐蚀反应生成的致密碳酸钙晶体堆积于玄武岩纤维与水泥基质界面孔隙处,引起了腐蚀后材料总孔容的减小及力学强度的大幅度增长。丁苯胶乳在水泥石中形成聚合物膜,覆盖及包裹水泥基质,可提高复合水泥表面的耐腐蚀性能。

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