固井研究下的納米材料論文范文

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一、結(jié)果與分析

表1是納米二氧化硅對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響。為了體現(xiàn)納米二氧化硅的優(yōu)勢(shì)，用微米二氧化硅作對(duì)比試驗(yàn)。從表1可以看出每添加0.2gal/sk的納米二氧化硅，強(qiáng)度形成速率就會(huì)從172psi/hr增大到460psi/hr。從抗壓強(qiáng)度—時(shí)間圖的線性部分可以計(jì)算強(qiáng)度形成速率。不含納米二氧化硅的成分稱為控體，水泥復(fù)合材料的最終強(qiáng)度是控體或控體中加微米二氧化硅的三倍。與控體相比，含有納米二氧化硅的水泥漿的流變性能略高，但仍可澆注和泵送。

通常情況下，水泥漿中含有不同的添加劑，其大小一般是微米級(jí)。添加少量的納米二氧化硅不能顯著影響其力學(xué)性質(zhì)，因?yàn)橐坏┻@些粒子聚集在一起就不能達(dá)到預(yù)期的效果。在攪拌水泥漿的過(guò)程中，向其中加入納米二氧化硅、膠體和水。由于都是納米級(jí)物質(zhì)—納米二氧化硅顆粒和膠體顆粒有可能結(jié)合在一起，將有利于提高早期強(qiáng)度。

油井水泥主要包括四種固相：C3A，C4AF，C3S和C2S。其中C3A，C4AF控制水泥的流變和凝膠過(guò)程，C3S和C2S控制水泥的抗壓強(qiáng)度。C3S和C2S與水相互作用時(shí)，它們形成C-S-H凝膠、CH（氫氧化鈣）。C-S-H凝膠作為水泥粘結(jié)劑，能鞏固水泥基體，提高水泥強(qiáng)度，加入納米二氧化硅能加速C-S-H膠結(jié)，加速獲得早期強(qiáng)度。此外在固相顆粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之前，二氧化硅顆粒很細(xì)小能填充到固相顆粒中，使其成為稠密的固體基質(zhì)。

H級(jí)優(yōu)質(zhì)水泥，消泡劑0.05gal/sk，穩(wěn)定劑0.2gal/sk，分散劑0.143gal/sk，密度16.4lbm/gal，收益率1.1ft3/sk納米二氧化硅與其它添加劑形成協(xié)同作用，不會(huì)干擾其它添加劑的作用。按照稠化時(shí)間和泵入時(shí)間調(diào)整緩凝劑的量，能改進(jìn)其力學(xué)性能。在泵入時(shí)間相近（一種大約6-7小時(shí)，另一種大約10-11小時(shí)），通過(guò)改變緩凝劑和納米二氧化硅的量，設(shè)計(jì)了兩種不同的水泥漿。從這兩種情況中可看出有含有納米二氧化硅的水泥漿較控體水泥漿能形成較高的早期強(qiáng)度和較高的最終強(qiáng)度。

納米材料對(duì)漏失量的影響。單獨(dú)使用納米材料時(shí)可以減少漏失量，與傳統(tǒng)防漏失劑配合使用時(shí)，表現(xiàn)為協(xié)同作用，也能輔助減少漏失量。這可能是因?yàn)樗芴畛渌囝w粒中的小縫隙。此外，研究結(jié)果還表明納米二氧化硅用量一定時(shí)，各種溫度下納米二氧化硅的強(qiáng)度都有所改善，并且這種性能不會(huì)隨溫度改變。由于不受溫度影響，使得這種材料能適應(yīng)各種水泥漿設(shè)計(jì)方案和現(xiàn)場(chǎng)情況。

二、結(jié)論

以下是本文的結(jié)論1.添加納米二氧化硅能改善水泥的力學(xué)性能，尤其是抗壓強(qiáng)度。2.添加納米二氧化硅也能提高水泥早期抗壓強(qiáng)度，節(jié)省鉆井時(shí)間，減少鉆井成本。3.納米材料在一定程度上有助于減少濾失量。4.納米材料溫度適用范圍廣，可適用于不同的設(shè)計(jì)方案和現(xiàn)場(chǎng)條件。5.由于協(xié)同作用，納米材料很容易和其他水泥漿添加劑組合以達(dá)到所需性能。

作者：呂會(huì)強(qiáng)單位：勝利油田黃河鉆井固井公司