高炉矿渣改性铝酸盐水泥的性能研究

张永涛 邓成辉 王家栋 武治强

(1. 中海石油(中国)有限公司深圳分公司， 深圳 518067；2. 中海油研究总院有限责任公司， 北京 100028)

0 前 言

铝酸盐水泥(CAC)具有耐高温、耐腐蚀、早期强度高等优点，常用于高酸性气田开发和稠油热采[1-2]。研究发现，纯铝酸盐水泥内部会发生转换反应，导致其强度出现衰退[3]。一些硅质火山灰材料能够有效抑制CAC强度的衰退[4-5]，但当外掺料过多时，其强度反而降低[6-7]。

本次研究选取高炉矿渣(BFS)作为铝酸盐水泥的外掺辅助胶凝材料，探讨在热采井工况背景下，改性铝酸盐水泥早期强度发展、水化特性以及力学性能等物性的变化规律。

1 铝酸盐水泥改性实验

1.1 实验材料

铝酸盐水泥由郑州长城特种水泥有限公司提供，其化学组成如表1所示。高炉矿渣由河南卫辉化工有限公司提供，其化学组成如表2所示。使用激光粒度仪，对铝酸盐水泥和高炉矿渣的粒度进行分析，结果如图1所示。

图1 铝酸盐水泥和高炉矿渣粒径分布

表1 A900型铝酸盐水泥化学组成

表2 高炉矿渣化学组成

外加剂由河南卫辉化工有限公司提供，主要包括降失水剂G33S、缓凝剂PS和分散剂USZ。具体加量为2.0%G33S+1.0%PS+0.5%USZ。

1.2 实验方法

1.2.1 试样制备

将试样置于温度为50 ℃的水浴锅中，养护7 d(低温养护，水化过程)；在电炉中以5 ℃/min的恒定速率加热至目标温度，养护7 d后(高温养护)随炉冷却，并对其进行力学性能测试。

1.2.2 测试分析

采用TAM Air八通道微量热仪，对试样进行热分析；采用电子液压式压力机，对试样的抗压强度进行测试；分别采用X射线衍射仪、扫描电镜、DSC823TGA/SDTA85热分析仪，对试样的物相组成、微观形貌及热稳定性等物性进行分析。……