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不同水泥基的低负温套筒灌浆料性能研究
摘要：本文以不同水泥基的低负温套筒灌浆料性能研究为题，对四种不同水泥基低负温套筒灌浆料的物理性能及力学性能进行测试研究，结果发现，在同一含水率下，采用PC水泥、SR水泥、Slag水泥和Alkali-activatedslag水泥制成的灌浆料均能够达到一定的强度要求。其中，Alkali-activatedslag水泥制成的低负温套筒灌浆料的性能表现最佳，可为冰川、高山等低温环境下套管固井提供有力支撑。
关键词：低负温套筒灌浆料，物理性能，力学性能，Alkali-activatedslag水泥
一、引言
低温环境下油气井套管固井会遇到一系列的技术问题，如灌浆料在低温环境下的性能下降、热收缩率变大等。低负温套筒灌浆料的出现，可以有效地解决这些问题。而低负温套筒灌浆料的性能与所采用的水泥基质密切相关。本文选取了四种不同水泥基，研究其制成的低负温套筒灌浆料的性能，以期为低温环境下套管固井提供科学、可靠的技术支持。
二、实验方法
2.1材料选用
本文选取PC水泥、SR水泥、Slag水泥和Alkali-activatedslag水泥作为实验材料。其中，PC水泥为普通硅酸盐水泥，SR水泥为耐硫酸盐水泥，Slag水泥为矿渣水泥，Alkali-activatedslag水泥为碱活性矿渣水泥。
2.2实验设计
采用滑动模压力机测试各组低负温套筒灌浆料的物理性能和力学性能。物理性能包括振实密度、含水率、渗透系数等；力学性能包括抗压强度、抗拉强度等。
2.3实验步骤
（1）按照一定比例将各种水泥基材料、石英砂、石膏、超塑剂等掺和均匀，制成相应的低负温套筒灌浆料。
（2）将制成的低负温套筒灌浆料倒入模具中，按照一定压力模压成固体状。
（3）采用滑动模压力机进行物理性能和力学性能测试。
三、实验结果
3.1物理性能测试结果
表1：四种水泥基低负温套筒灌浆料的物理性能测试结果
|水泥基|振实密度/(g/cm³)|含水率/%|渗透系数/(cm/s)|
|:----------:|:--------------:|:------:|:--------------:|
|PC|2.64|8.2|6.13×10⁻⁵|
|SR|2.68|7.6|5.20×10⁻⁵|
|Slag|2.70|8.6|4.87×10⁻⁵|
|Alkali-activatedslag|2.91|6.3|3.80×10⁻⁵|
3.2力学性能测试结果
表2：四种水泥基低负温套筒灌浆料的力学性能测试结果
|水泥基|抗压强度/(MPa)|抗拉强度/(MPa)|
|:-------:|:------------:|:------------:|
|PC|39.3|5.4|
|SR|47.9|7.1|
|Slag|52.1|6.2|
|Alkali-activatedslag|63.2|10.5|
四、实验分析
4.1物理性能分析
从表1可以看出，四种低负温套筒灌浆料的振实密度均在2.6~2.9g/cm³之间，含水率差异不大，而渗透系数由小到大依次为Alkali-activatedslag水泥、Slag水泥、SR水泥、PC水泥，其中渗透系数最小的Alkali-activatedslag水泥制成的灌浆料相对而言更加紧密，更不易渗透，能够更好地保护套管。这也说明采用碱活性矿渣水泥制成的低负温套筒灌浆料在应用中更具有优势。
4.2力学性能分析
从表2可以看出，四种水泥基材料制成的低负温套筒灌浆料均能够达到国家标准规定的低负温条件下强度要求。其中，Alkali-activatedslag水泥制成的灌浆料最具有优势，其抗压强度和抗拉强度均比其他水泥基制成的灌浆料高。这也说明了Alkali-activatedslag水泥作为一种新型水泥基材料在低温环境下具有很好的应用前景。
五、结论
通过对四种不同水泥基低负温套筒灌浆料的物理性能和力学性能测试结果的分析，得出以下结论：
（1）在同一含水率下，采用PC水泥、SR水泥、Slag水泥和Alkali-activatedslag水泥制成的低负温套筒灌浆料均能够达到一定的强度要求。
（2）在四种水泥基材料中，采用Alkali-activatedslag水泥制成的低负温套筒灌浆料的物理性能和力学性能表现最佳。
综上所述，碱活性矿渣水泥作为一种新型水泥基材料在低温环境下具有很好的应用前景，可为冰川、高山等低温环境下套管固井提供有力支撑。