【摘 要】
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常规固井水泥浆在混合和泵送顶替时的最优性能与长期层间封隔水泥环柱所要求的力学性能总是矛盾的,在密度低或高时矛盾更加突出。粉末技术和钠米材料以及微细颗粒大小分布测
【机 构】
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中国石油天然气集团公司工程技术研究院
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常规固井水泥浆在混合和泵送顶替时的最优性能与长期层间封隔水泥环柱所要求的力学性能总是矛盾的,在密度低或高时矛盾更加突出。粉末技术和钠米材料以及微细颗粒大小分布测试技术的发展,促进了材料力学的发展,材料科技工作除关注化学键力的开发外,更注意颗粒间范德华力的开发,并发现紧密堆积理论是获得高性能固井材料的关键。利用紧密堆积理论与颗粒大小分布技术,使微细胶凝颗粒挤入材料的空隙,材料的胶空比大幅度降低,提高颗粒间的范德华力,从而创造出了新一代高性能胶凝材料。但用于紧密堆积的微细胶凝颗粒应是水化膜薄、外形呈球形、具有较好活性的颗粒。介绍了线性堆积密度模型以及二元系统的最大堆积密度与微细胶凝材料直径的关系,提出二元系统最大堆积时微细胶凝材料的体积分数为0.18～0.27,对于密度与水泥相近的微细胶凝材料,其最佳掺量为18％～27％,指出二元充填微细胶凝材料的尺寸应在被填充材料颗粒尺寸的1/2.5至1/10范围内;提出了干混材料堆积体积分数(PVF)的概念,PVF值越高,水泥浆性能越好。新一代高性能固井材料包括低密度高性能水泥浆、常规高性能水泥浆、高密度高性能水泥浆、微矩阵水泥和微细优化水泥,介绍了新型固井材料性能的优化设计以及与微细优化水泥相应的新的固井工艺——超低?
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