油井水泥及水化原理課件

目錄一、油井水泥二、水泥水化反應(yīng)及作用機理三、API油井水泥的分類及性能1目錄一、油井水泥1油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡介

1）、井身結(jié)構(gòu)簡介典型的井身結(jié)構(gòu)示意圖2油井水泥1、固井工程對油井水泥2油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡介

1）、井身結(jié)構(gòu)簡介如圖所示，井身結(jié)構(gòu)是油氣井基本數(shù)據(jù)的總稱，包括：下入套管的層次、各層套管的直徑及下入深度、從開鉆到完鉆相應(yīng)于各層套管的鉆頭尺寸及鉆達深度、各層套管外的水泥返高等。3油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡介2）、油井水泥的性能與固井工程的關(guān)系

一般在固井工程中測定的油井水泥漿性能指標有：老標準：水泥漿密度、凝結(jié)時間、流動度、抗折強度API標準：水泥漿密度、稠化時間、自由水含量、失水量、水泥石滲透率、流變性、抗壓強度。4油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡介

2）、油井水泥的性能與固井工程的關(guān)系（1）、水泥漿密度：干水泥：3.05——3.20g/cm3

要求水泥漿：大于完井時（or下套管時）泥漿密度；但又不能壓漏地層，同時還要保證水泥石的強度和流動性。5油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡介

2）、油井水泥的性能與固井工程的關(guān)系（2）、水泥顆粒的細度：水泥顆粒＜0.04mm(即：40μ）——活性最高水泥顆粒＞0.09mm(即：90μ）——幾乎惰性油井水泥標準要求：0.08mm方孔篩篩于≤15%6油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡介

2）、油井水泥的性能與固井工程的關(guān)系（3）、水泥漿的凝結(jié)時間：初凝時間——自水泥與水混合時開始至水泥漿部分失去塑性的時間間隔；終凝時間——自水泥與水混合時開始至水能承受一定壓力的硬化程度所經(jīng)歷的時間間隔（or初凝與終凝間的間隔時間為終凝時間）；以前固井工程中一般采用初凝時間的75%作為固井作業(yè)的施工時間7油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡介

2）、油井水泥的性能與固井工程的關(guān)系

（4）、水泥漿的稠化時間：稠化時間——在模擬井下的溫度壓力下，水泥漿稠度達100BC時所經(jīng)歷的時間（or從配漿開始到沿井內(nèi)把水泥漿泵送到環(huán)形空間預(yù)定位置水泥漿稠化為止所需要的時間）；一般：施工時間+1小時安全因子=稠化時間8油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡介

2）、油井水泥的性能與固井工程的關(guān)系

（5）、水泥漿的失水量：失水是指水泥漿在環(huán)空上返過程中，由于液柱與地層壓差的作用，自由水滲入地層的現(xiàn)象；水泥漿的失水量是指水泥漿在30min內(nèi)，指定溫度與壓差下，通過一定面積所能濾出的自由水量9油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡介

2）、油井水泥的性能與固井工程的關(guān)系（6）、水泥石強度：水泥石強度應(yīng)滿足：支撐和加強套管、抵抗鉆進時沖擊載荷、能承受后期作業(yè)的能力。一般公認：注水泥后8—24h達2.1-3.5MPa10油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡介

2）、油井水泥的性能與固井工程的關(guān)系（7）、水泥漿自由水量：水泥漿自由水量從前用250ml量筒滿刻度，靜置2h測定，API標準規(guī)定G、H級油井水泥自由水量應(yīng)≤1.4%；但API規(guī)范第23版，將測定方法改為用500ml錐形瓶，規(guī)定G、H級油井水泥自由水量應(yīng)≤5.9%。11油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡介

2）、油井水泥的性能與固井工程的關(guān)系（8）、水泥漿的流動度：這是表示水泥漿沿管子流動能力的指標；一般是用定量的水泥漿所攤成餅后的平均直徑(cm)來表示。12油井水泥1、固井工程對油井水泥性能的要求簡油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)符號：CaO=CSiO2=SAl2O3=AFe2O3=F1）、油井水泥的生產(chǎn)油井水泥中含量：C：62—67%、S：20—24%A：4—7%、F：2.5%

13油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)13油井水泥1）、油井水泥的生產(chǎn)過程示意圖14油井水泥1）、油井水泥的生產(chǎn)過程示意圖1油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)符號：CaO=CSiO2=SAl2O3=AFe2O3=F2）、油井水泥的組成組成：C3S：40—60%—水泥產(chǎn)生強度的主要化合物，尤其是早期強度；C2S：20—30%—水化慢，能在長時間內(nèi)逐漸增大強度，分α、αH、αL、β、γ五種晶型，在水泥中主要是β型。15油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)15油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)2）、油井水泥的組成組成：C3A：≤3%—促進水泥快速水化的主要化合物，是決定水泥漿初凝時間和稠化時間的主要物質(zhì)，但對硫酸鹽敏感，因此高抗水泥必須≤3%或更低；C4F：水泥中水化熱較低的化合物，含量不宜太大，否則導(dǎo)致水泥石強度降低。16油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)16油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)3）、性質(zhì)—水泥熟料礦物的結(jié)構(gòu)特征（1）C3S：a、C3S在常溫下存在的介穩(wěn)的高溫型礦物。從熱力學(xué)觀點看，它具有較高的內(nèi)能使其化學(xué)活性大，有較高的反應(yīng)能力；b、由于Mg2+、Al3+進入C3S結(jié)構(gòu)中形成固溶體，雖然沒有破壞晶體結(jié)構(gòu)，但外來組分占鋸了晶格結(jié)點的部分位置，破壞了質(zhì)點排列的有序性，引起周期勢場的畸變。造成結(jié)構(gòu)不完整。17油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)17油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)3）、性質(zhì)—水泥熟料礦物的結(jié)構(gòu)特征（1）C3S：c、在C3S中。Ca2+配位數(shù)低，且處于不規(guī)則狀態(tài)，從而Ca2+具有較高的活性。d、在A礦（含有MgO、Al2O3的C3S固溶體）中存在著大尺寸的“空穴”，這可以使OH-直接進入晶格，從而有較大的水化速度。18油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)18油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)3）、性質(zhì)—水泥熟料礦物的結(jié)構(gòu)特征（1）C2S：C2S有5種晶型，它們可相互轉(zhuǎn)換，如圖：19油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)19油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)3）、性質(zhì)—水泥熟料礦物的結(jié)構(gòu)特征（1）C2S：a、β—C2S是在常溫下存在的、介穩(wěn)的高溫型礦物，因此，其結(jié)構(gòu)具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性；b、β—C2S中的Ca2+具有不規(guī)則配位，使其具有較高的活性；c、在β—C2S結(jié)構(gòu)中，由于雜質(zhì)及穩(wěn)定劑存在，引起電價不平衡，也提高了它的反應(yīng)活性；d、在β—C2S結(jié)構(gòu)中不具有象C3S結(jié)構(gòu)中具有的那種大“空穴”，這是它的水化速度較慢的因素之一。20油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)20油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)3）、性質(zhì)—水泥熟料礦物的結(jié)構(gòu)特征（1）C3A：a、在C3A結(jié)構(gòu)中，Ca2+具有不規(guī)則的配位數(shù)，其中處于配位數(shù)為6的鈣離子以及雖然配位數(shù)為12但聯(lián)系松散的鈣離子，均具有較大的活性；b、在C3A晶體結(jié)構(gòu)中，Al3+也具有兩種配位情況，而且四面體[AlO4]5-是變了形的，因此鋁離子也具有較大的活性；c、在C3A結(jié)構(gòu)中具有較大的“空穴”，OH-離子容易進入晶格內(nèi)部，因此C3A水化速度較大。21油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)21油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)3）、性質(zhì)—水泥熟料礦物的結(jié)構(gòu)特征（1）C4AF：該礦也稱C礦，由四面體[FeO4]5-和八面體[AlO6]9-相互交叉組成。它是在高溫時形成的一種固溶體，在鋁原子取代鐵原子時引起晶格穩(wěn)定性的降低，從而使其活性較高，但又不及C3A。22油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)22油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)3）、性質(zhì)—水泥熟料礦物的結(jié)構(gòu)特征綜合以上分析可知，其四種單礦物的水化速度排列應(yīng)為：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S23油井水泥2、油井水泥的生產(chǎn)、組成及性質(zhì)23油井水泥3、水泥熟料礦物水化反應(yīng)能力的熱力學(xué)判斷

1）、四種礦物熵變值：（1）、2CaO+SiO2β—2CaO·SiO2ΔS0298=30.5-2*9.5-10=1.5（cal/克分子·度）（2）、3CaO+SiO23CaO·SiO2

ΔS0298=40.3-3*9.5-10=1.8（cal/克分子·度）（3）、3CaO+Al2O33CaO·Al2O3

ΔS0298=49.1-3*9.5-12.186=8.41（cal/克分子·度）(4)、4CaO+Al2O3+Fe2O34CaO·Al2O3·Fe2O3ΔS0298=78-4*9.5-12.186-21.5=6.314（cal/克分子·度）24油井水泥3、水泥熟料礦物水化反應(yīng)能力的熱力油井水泥3、水泥熟料礦物水化反應(yīng)能力的熱力學(xué)判斷

1）、四種礦物熵變值：熵變值ΔS的大小可以定性的表征其結(jié)構(gòu)有序度的變化程度，一般可以認為ΔS愈大，其結(jié)構(gòu)的有序度愈低，在一定意義上，表明其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差；比較四種礦物的ΔS0298可知，β—C2S的結(jié)構(gòu)有序度最大，故具有較小的化學(xué)活性，而C3A、C4AF則具有較高的ΔS0298值，結(jié)構(gòu)有序度較小，故具有較高的活性。25油井水泥3、水泥熟料礦物水化反應(yīng)能力的熱力油井水泥3、水泥熟料礦物水化反應(yīng)能力的熱力學(xué)判斷

1）、礦物與水相互作用的自由能變化：

（1）、2CaO·SiO2+1.17H2O2CaO·SiO2·1.17H2OΔGo298=-592.9+524.19+1.17*56.69=-2.41(kcal/mol)（2）、3CaO·SiO2+2.17H2O2CaO·SiO2·1.17H2O+Ca(OH)2ΔGo298=-592.9-214.33+665.47+2.17*56.69=-18.76(kcal/mol)（3）、3CaO·Al2O3+15H2O3CaO·Al2O3·6H2O+9H2OΔGo298=-1187-9*56.69+807+15*56.69=-40.46(kcal/mol)從其自由能變化值均為負值表明，這些水化反應(yīng)均能自發(fā)進行，ΔGo298值負得愈多，則表明其反應(yīng)進行的可能性愈大。26油井水泥3、水泥熟料礦物水化反應(yīng)能力的熱力油井水泥3、水泥熟料礦物水化反應(yīng)能力的熱力學(xué)判斷

從熱力學(xué)判斷可知，水泥熟料礦物可能的水化反應(yīng)能力大小為：

C3A＞C4AF＞C3S＞C2S需要注意的是：熱力學(xué)方法只能指明反應(yīng)過程的可能性、方向和限度，至于反應(yīng)過程和歷程，熱力學(xué)是不能解決的。27油井水泥3、水泥熟料礦物水化反應(yīng)能力的熱力油井水泥4、水泥熟料礦物具有膠凝能力的本質(zhì)與條件

1）、水泥熟料礦物其結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，決定其水化反應(yīng)活性，造成其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的原因有：它有介穩(wěn)的高溫型結(jié)構(gòu)、在礦物中形成了有限的固熔體、微量元素的摻雜使晶格排列的規(guī)律性，受到某種程度的影響使晶格結(jié)構(gòu)的有序度降低，因而使其穩(wěn)定性降低，水化反應(yīng)能力增大。28油井水泥4、水泥熟料礦物具有膠凝能力的本質(zhì)油井水泥4、水泥熟料礦物具有膠凝能力的本質(zhì)與條件

2）、水泥熟料礦物具有水化反應(yīng)活性的另一個結(jié)構(gòu)特征是在晶體結(jié)構(gòu)中存在著活性陽離子，造成的原因有：不規(guī)則的配位和配位數(shù)的降低、結(jié)構(gòu)的變形、在結(jié)構(gòu)中電場分布的不均勻性陽離子處于活性狀態(tài)，即：價鍵不飽和狀態(tài)。熟料礦物水化的實質(zhì)是這種活性陽離子在水介質(zhì)的作用下，與極性離子OH-或極性水分子相互作用進入溶液，使熟料礦物溶解和解體。從結(jié)晶化學(xué)的觀點看：陽離子的活性程度主要決定于陽離子與氧原子的距離及鍵能的大小。29油井水泥4、水泥熟料礦物具有膠凝能力的本質(zhì)油井水泥4、水泥熟料礦物具有膠凝能力的本質(zhì)與條件

3）、膠凝材料硬化并形成人造石的另一個決定條件是：能否形成足夠數(shù)量的穩(wěn)定的水化物，以及這些水化物能否彼此連生并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。即有兩個必要條件：（1）、形成的水化物必須是穩(wěn)定的；（2）、形成的水化物要有足夠的數(shù)量，它們之間要能彼此交叉、連生，并且能夠在整個水泥漿體的空間形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)30油井水泥4、水泥熟料礦物具有膠凝能力的本質(zhì)水泥水化反應(yīng)及其作用機理1、水泥熟料礦物的水化作用

1)、硅酸鈣礦物的水化作用實驗表明：⑴：β-CS在一般條件下，不具有水化能力；⑵：γ-C2S在一般條件下，具有很小的水化能力；⑶：β-C2S具有明顯的水化能力，但水化反應(yīng)速度較慢⑷：C3S具有比較強烈的水化能力。常溫下β-C2S和C3S漿體的水化反應(yīng)可表示為：2C3S+6H2O=C3S2H3+3CH2C3S+4H2O=C3S2H3+CH由于在常溫下，水化硅酸鈣呈凝膠狀，其化學(xué)組成是不固定的，故表示為下式更確切：C3S+H2OC-S-H+nC-HC3S+H2OC-S-H

+nC-H31水泥水化反應(yīng)及其作用機理1、水泥熟料礦物的水化作用31水泥水化反應(yīng)及其作用機理1、水泥熟料礦物的水化作用

2)、鋁酸鈣礦物的水化作用

由于鋁酸鈣礦物中空穴的存在，該類礦物具有較高的水化速度，且對水泥的初凝時間有較大的影響。⑴：C3A

C3A+H2O

常溫C4AH19C4AH13高堿性環(huán)境的主要水化物——不穩(wěn)定C2AH8C3AH6低堿性環(huán)境的主要水化物——不穩(wěn)定高與30℃環(huán)境的主要水化物——穩(wěn)定（立方水化物）32水泥水化反應(yīng)及其作用機理1、水泥熟料礦物的水化作用水泥水化反應(yīng)及其作用機理1、水泥熟料礦物的水化作用

2)、鋁酸鈣礦物的水化作用⑵：C4AF

C4AF+H2OC3AH+CFHn

C4AF---早期水化速度快、提高早期強度CFHn---凝膠體，它生成后，會在C4AF的周圍形成薄膜，降低水化速度

33水泥水化反應(yīng)及其作用機理1、水泥熟料礦物的水化作用33水泥水化反應(yīng)及其作用機理1、水泥熟料礦物的水化作用

3)、石膏的水化作用（S代表CaSO4）CaSO4*2H2O(飽和）C3AS3H31(高硫型）C3A+6H

CaSO4*2H2O(不飽和）C3ASH12(低硫型）實驗證明，當石膏含量較少時：C3A+C3AS3H31C3ASH12

(高硫型水化硫鋁酸鈣）(低硫型水化硫鋁酸鈣）

這就是水泥中要控制石膏的原因，否則，在水泥硬化后這種轉(zhuǎn)化繼續(xù)進行，導(dǎo)致固相體積增加，會使水泥石結(jié)構(gòu)膨脹和破壞

34水泥水化反應(yīng)及其作用機理1、水泥熟料礦物的水化作用34水泥水化反應(yīng)及其作用機理2、硅酸鹽水泥的水化

1）、水化特點（1）、在一定水灰比下進行；（2）硅酸鹽水泥一般是幾種單礦物的混合物。2）、主要水化產(chǎn)物（1）、在常溫下，主要是：Ca(OH)2、水化硅酸鈣、堿度較高的含水鋁酸鈣、含水鐵酸鈣、水化硫鋁酸鈣。（2）、水化硅酸鈣和水化鋁（or鐵）酸鹽之間發(fā)生二次反應(yīng)生成水化硅鋁酸鈣。35水泥水化反應(yīng)及其作用機理2、硅酸鹽水泥的水化35水泥水化反應(yīng)及其作用機理2、硅酸鹽水泥的水化

3）、影響水化的因素（1）、石膏:前以述及在水化反應(yīng)初期，石膏是飽和的，產(chǎn)物主要為高硫型水化硫鋁酸鈣（C3AS3H31），對促進水泥石早期強度有利，但若過量，則會因水化硫鋁酸鈣體積大而膨脹，使水泥石后期強度產(chǎn)生破壞。（2）、Ca(OH)2的影響：Ca(OH)2是由于C3S、C2S水化產(chǎn)生的，而Ca(OH)2會與C3A反應(yīng)，從而加速C3S的水化，且生成的結(jié)晶狀水化鋁酸鹽對水化硅酸凝膠（C-S-H）有增強作用；C4AF有同樣的反應(yīng)。（3）、水化產(chǎn)物間的相互影響：主要為C3A、C4AF的存在使C3S、C2S的水化速度加快。36水泥水化反應(yīng)及其作用機理2、硅酸鹽水泥的水化36水泥水化反應(yīng)及其作用機理3、水化反應(yīng)速度及影響因素

1）、基本概念水化反應(yīng)速度——指單位時間內(nèi)水泥的水化程度或水化深度；水化程度——指某一時刻水泥發(fā)生水化作用的量和完全水化的比值，以%表示。37水泥水化反應(yīng)及其作用機理3、水化反應(yīng)速度及影響因素37水泥水化反應(yīng)及其作用機理3、水化反應(yīng)速度及影響因素2）、影響因素：（1）、溫度：T℃升高導(dǎo)致V水化加快；（2）、細度（分散度）：水泥顆粒愈小，水化速度愈快；（3）、W/C（水灰比）：W/C升高導(dǎo)致V水化加快。38水泥水化反應(yīng)及其作用機理3、水化反應(yīng)速度及影響因素38水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理

1)、水化理論

（1）、結(jié)晶理論（溶解沉淀反應(yīng)理論）該理論首先由法國學(xué)者呂查德理（H.Lechatelier)提出；認為：水泥的水化凝結(jié)是水泥顆粒在水的作用下，表面形成水化離子的過程。水化離子不斷向溶液擴散，達到飽和或過飽和后就形成晶胚，晶胚逐漸長大、相互粘結(jié)形成較大的水化物沉淀。以硅酸鈣為列，其水化歷程為：①水泥粒子在水作用下，在表面形成水化離子；②水化離子從粒子表面向溶液中擴散；③當溶液達到過飽和時，離子彼此聚集形成C-S-H凝膠分子；④上述C-S-H分子形成水化相的晶胚；⑤晶胚長大并形成膠體尺寸的水化物；⑥膠體尺寸的水化物聚集成水化物沉淀。

39水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理39水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理

1)、水化理論

（2）、膠體理論（局部化學(xué)反應(yīng)理論）該理論首先由德國學(xué)者米哈愛利斯（W.Miehaelis)提出。該理論認為：水化反應(yīng)是水進入水泥礦物內(nèi)部使它膨脹并形成凝膠，凝膠具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分散相是結(jié)晶體或無定形體，在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)之間存在分散介質(zhì)。

40水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理40水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程

1)、水化理論

（3）、近代理論該理論是上述兩種理論的結(jié)合。該理論認為：水泥成分中溶解速度快的成分按溶解——結(jié)晶——沉淀步驟進行水化；而硅酸鈣等組分則可按膠體理論水化；也有觀點認為水泥中硅酸鈣早期按結(jié)晶理論，而晚期按膠體理論進行水化反應(yīng)進行。41水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程41水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理

2)、硅酸鈣的水化歷程

（1）、水化歷程（C3S水化時的放熱率及Ca2+濃度與時間的關(guān)系圖）

42水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理42水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理

2)、硅酸鈣的水化歷程

（1）、水化歷程按圖：第Ⅰ期是初始期；第Ⅱ期為誘導(dǎo)期；第Ⅲ期為加速期；第Ⅳ期為中間期（減速期）；第Ⅴ期為穩(wěn)定的慢反應(yīng)期（最終階段）。（2）、對誘導(dǎo)期的解釋對誘導(dǎo)期的解釋目前爭論較大，但通常有兩種理論。43水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理43水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理

2)、硅酸鈣的水化歷程（2）、對誘導(dǎo)期的解釋之一——保護層理論（如圖模型）44水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理44水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理

2)、硅酸鈣的水化歷程（2）、對誘導(dǎo)期的解釋之二——延緩晶核形成過程理論：該理論認為，誘導(dǎo)期是由于Ca(OH)2或/和C-S-H對晶核形成過程的延緩；而一但晶核開始形成，誘導(dǎo)期就結(jié)束。45水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理45水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理

3)、鋁酸鈣的水化歷程C3A單礦物與水反應(yīng)一般用下式表示：2C3A+21HC4AH13+C2AH82C3AH6+9H(六角水化物）（立方水化物）如圖：46水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理46水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理

4)、硅酸鹽水泥早期水化歷程硅酸鹽水泥早期水化過程分為四個時期。（1）、反應(yīng)活潑期——從拌漿開始5分鐘后就可達到放熱最大值；（2）、誘導(dǎo)期——由于鈣釩石和水化硅酸鈣包覆層對水泥粒子的包覆作用，水化極慢；（3）、加速期——滲透壓和結(jié)晶壓力使包覆層破壞；水化加速并達到平衡（第Ⅱ放熱峰）。（4）硬化期——水化速度很慢，水泥硬化。（如圖）

47水泥水化反應(yīng)及其作用機理4、水泥水化的歷程與機理47API油井水泥分類及性能1、API油井水泥分類

我國的油井水泥標準從前采用前蘇聯(lián)標準，70年代制訂了自己國家的油井水泥標準，但其標準仍然參照前蘇聯(lián)標準制訂。（45℃、75℃、95℃油井水泥）當時用凝結(jié)時間、48小時抗折強度、流動度等技術(shù)指標來評價水泥質(zhì)量，這些標準相對美國API標準來說是顯得簡單一點、粗糙一點。隨著國家改革開放的政策變化，外國公司進入中國境內(nèi)鉆井，提出了使用符合美國API標準的油井水泥，從1981年開始由嘉華水泥廠和國家建材研究院開始了API標準水泥的開發(fā)。1982年開始進入南海、黃海以及東海的石油公司選用，得到了外國公司的認可，1986年嘉華公司第一次申請API花押字。1988年國家油井水泥標準正式等效采用美國API標準。48API油井水泥分類及性能1、API油井水泥分類48API油井水泥分級及性能1、API油井水泥分類API標準共有九個級別的油井水泥，