借助X衍射分析(XRD)及综合热分析(TG-DTA)技术,研究了水泥石在高温(300~600℃)水冷后的物相组成变化。结果表明:高温后,不同条件下的水泥石除不同程度的脱水分解外,均出现了二次水化及严重碳化,其碳化程度由低到高为:自然冷却、水冷却、水冷后静置;破坏样中Ca(OH)_2和CaCO_3质量分数受Ca(OH)_2分解温度范围影响显著。

通过对不同配合比净浆试件浸泡在醋酸溶液后进行抗压强度、SEM等测试,研究了石灰石粉、硅粉、粉煤灰等矿物掺合料对水泥石抗酸性侵蚀性能的影响。结果表明,水胶比较低时,由于浆体结构致密,侵蚀破坏进程较慢;掺入石灰石粉后,浆体在醋酸侵蚀下的强度降低,远低于基准浆体;石灰石粉与粉煤灰及硅灰复掺时,由于发生火山灰反应,浆体的抗酸性侵蚀性能得到提高。

稠油热采井在注入蒸汽过程中,对水泥环力学性能要求较高,准确评价水泥环密封性是保证热采井正常生产的关键。根据热采井生产特点,建立井筒组合体力学模型,提出一套水泥环密封安全系数评价方法。针对辽河稠油热采典型井进行水泥环密封完整性分析,开展隔热管导热系数、水泥环弹性模量、水泥石峰值强度和井口注汽压力对井筒应力的影响分析。分析结果表明:随隔热系数的减小,井筒温度降低,水泥环弹性模量降低,安全系数明显增加;对于辽河热采井,以15 MPa压力注入350℃蒸汽时,若隔热管完好,则水泥环弹性模量小于9 GPa,峰值强度大于30 MPa,能保证水泥环密封完整性。该方法能满足稠油热采井对固井水泥环力学性能的需求,可为注汽过程的密封完整性提供技术支持。