第二章 油井水泥外加剂.ppt
《油井水泥外加剂》课件
油井水泥外加剂
汇报人：
目录
PART One
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PART Three
油井水泥外加剂的作 用和原理
PART Two
油井水泥外加剂的定 义和分类
P景
PART Five
油井水泥外加剂的选 用原则和注意事项
PART Six
油井水泥外加剂的发 展趋势和未来展望
单击添加章节标题
油井水泥外加剂的 定义和分类
定义
油井水泥外加剂：一种用于改 善油井水泥性能的化学物质
作用：提高水泥的强度、耐久 性、抗腐蚀性等
分类：根据功能不同，可分为 减水剂、缓凝剂、早强剂等
应用：广泛应用于石油钻井、 固井、完井等工程中
分类
按照化学成分分类：有机外加剂、无机外加剂、复合外加剂
按照功能分类：减水剂、缓凝剂、早强剂、引气剂、防冻剂、速凝剂、膨胀剂、防水剂、阻 锈剂等
按照应用领域分类：油井水泥外加剂、建筑水泥外加剂、道路水泥外加剂等
按照使用方式分类：干粉外加剂、液体外加剂、膏状外加剂等
油井水泥外加剂的 作用和原理
作用
提高水泥的强度和稳定性 改善水泥的流动性和可塑性 降低水泥的收缩率和水化热 提高水泥的耐久性和抗腐蚀性
未来展望
技术进步：研发新 型油井水泥外加剂， 提高性能和稳定性
市场需求：随着石 油开采需求的增加， 油井水泥外加剂市 场将持续扩大
环保要求：研发环 保型油井水泥外加 剂，降低对环境的 影响
国际合作：加强国 际合作，共同研发 和推广油井水泥外 加剂技术
THANK YOU
汇报人：
考虑油井水泥外加剂的适用范 围和适用条件
考虑油井水泥外加剂的稳定性 和耐久性
油井水泥外加剂及外掺料
油井水泥外加剂及外掺料在油气井固井施工中用来调节水泥浆性能的材料称为油井水泥外加剂及外掺料。
一般认为，主要目的用来调节水泥浆性能的材料称为外加剂（一般加量在10%以内）；主要目的是用来节约水泥或调整水泥浆密度而混入的材料称为外掺料（一般加量大于10%）。
适合使用外加剂或外掺料的水泥一般是G级和H级水泥，这两种水泥属于基本油井水泥。
1.促凝剂促凝剂是用来缩短水泥浆稠化时间的化学剂。
多在浅井或表层套管固井施工中使用，虽然水泥浆性能满足了泵送的要求，但往往存在稠化时间长、强度发展慢的问题，严重影响钻井进尺和固井质量；另外，水泥浆中因加入其它外加剂，如分散剂、降失水剂等会引起过缓凝。
此时，加入促凝剂可以加速水泥水化反应和提高水泥早期强度。
促凝剂主要适用于漏失井固井、气井固井、浅井固井、钻井工程堵漏等要求水泥浆快速凝固的工程施工。
分类：包含氯化物促凝剂和无氯促凝剂常见促凝剂按阳离子或阴离子促凝强弱排列出下列顺序：(1)氯化物促凝剂①氯化钙：氯化钙是一种极强的吸水材料，可以是片状或粉末状，常规纯度的含量是77%；无水级是粒状或片状，含量为96%。
对大多数需要情况，常规纯度的加量为2%，而无水级的加量为1.6%就有最佳促凝效果。
②氯化钠：一般来说，氯化钠对水泥质量分数在10%以下时为促凝剂，含量在10%-18%范围内既不促凝也不缓凝，其稠化时间与新鲜水配浆时相似；而当氯化钠对水泥质量分数提高到18%以上时表现出缓凝作用。
显然，氯化钠不是一种很好的促凝剂，只有在现场上氯化钙缺货或特殊情况下才使用它。
③氯化钾：氯化钾能促进水泥浆凝固，对其流动性略有影响，与氯化钙复合使用效果更好。
在泥岩、页岩、夹缝砂岩、石灰岩等注水泥时，若在水泥浆、隔离液或冲洗液中加入0.3%-1%的氯化钾，可以抑制粘土膨胀，防止造浆作用，以免影响胶结强度。
④氯化钙复合物：氯化钙与氯化钠或氯化铵等混合使用效果更好。
1%氯化钙与2%氯化铵的混合物，或者2%氯化钙与2%氯化钠的混合物都是良好的复合促凝剂。
油井水泥、外加剂_以及固井工艺技术
硅酸二钙2CaO· 2 （C2S） SiO
含量一般在24％～30％之间； 水化反应缓慢，强度增长慢； 对水泥的最终强度有影响
第一节 油井水泥 Oil well cement
铝酸三钙3CaO· 2O3（简称C3A） Al
促进水泥快速水化； 其含量是决定水泥初凝和稠化时间的主要因素； 对水泥浆的流变性及早期强度有较大影响； 对硫酸盐极为敏感； 对于有较高早期强度的水泥，其含量可达15％。
现代完井工程简介
固井可能带来的危害
涩北气田气层埋藏浅，分布井段长（408.0-1738.2m），层数多（54-79），气水界面复杂,浅层气、 浅层盐水活跃。台H6-1井、台6-7井，一开钻至800m下入表层套管固井后，候凝过程中套管外地表窜
出盐水和水溶气，被迫报废
台H6-1井339.7mm表层套管固完井 候凝时，北东方向约250米冒气水 后目前情况 台6-7 井273mm 表层套管固完 井候凝时，地表窜出盐水和 水溶气
油井水泥、外加剂 以及固井工艺技术
油井水泥及其外加剂共47页
ENDΒιβλιοθήκη 油井水泥及其外加剂56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
常用油井水泥外加剂作用机理与应用探讨
常用油井水泥外加剂作用机理与应用探讨
油井水泥外加剂是在油井固井过程中添加到水泥浆中的化学物质。
它们可以改善水泥
浆的性能，提高固井质量，保证油井的安全和可靠性。
常用的油井水泥外加剂包括增稠剂、降粘剂、减水剂、防水剂等。
增稠剂主要作用是增加水泥浆的黏度和稠度，提高其悬浮体系和防沉降能力。
常见的
增稠剂有天然高分子聚合物、人工高分子聚合物等。
增稠剂能够有效地改善水泥浆的稳定
性和抗击流能力，防止浆体流失，提高固井质量。
降粘剂是指在水泥浆中添加的化学物质，能够降低浆体的黏度和粘度，提高流动性。
常见的降粘剂有磨井膏、嗡状降粘剂等。
降粘剂的作用机理是通过改变水泥浆中粒子的相
互作用力，降低浆体的表观黏度，提高流动性。
减水剂是一种能够在水泥浆中减少水分含量的化学物质。
它能够降低水灰比，提高浆
体的流动性和可泵性。
常见的减水剂有有机酸盐类、聚羧酸盐类等。
减水剂的作用机理是
通过表面活性剂的作用降低水泥颗粒之间的吸附力，减少水分的吸附，从而达到减少水灰
比的效果。
防水剂是一种能够改善水泥浆抗水侵蚀性能的化学物质。
它能够在水泥浆中形成一层
保护膜，防止水分渗透。
常见的防水剂有聚合物、硅酸盐等。
防水剂的作用机理是通过改
变水泥浆中水分分子与水泥颗粒之间的相互作用力，阻止水分的渗透和扩散。
油井水泥外加剂和外掺料的功能定位及长效性评价
汇报内容-4
1.水泥浆配方设计和外加剂使用原则 2.油井水泥外加剂的功能定位 3.油井水泥功能材料的功能定位 4.功能与常规外加剂的长效性评价实例
防窜水泥浆 体系固井 质量长期跟踪
国外油田 国内油田
South Oman油田 吉林油田 大庆油田
非均质碳酸盐 和岩层地层
高压气井,气层井 深位于4800~5500m 尾管固井考核封固
层段位于5470 ~5500m之间盐岩层 固井优质率判据 为CBL测井胶结 指数(BI)>0.8和 扇形成像测井
South Oman 油田
➢紧密堆积晶体防 窜水泥浆体系固井； 预计固井第56天后 水泥石的膨胀量可 密封微间隙
➢水泥浆平均密度 为2.43g/cm3
➢隔离液密度为 2.35g/cm3
注水泥作业后第9天到第21 个月共进行了4次CBL /扇形 成像测井
油井水泥功能材料的功能定位
❖ 功能材料是指通过电、磁、热、化学等作用后，具有特 定功能的新材料，可部分替代油井水泥（即外掺料）， 通过化学或物理作用赋予油井水泥石特定的功能。
❖ 典型的功能外掺料如硅灰、矿渣和Micromax（紧密堆积 加重材料）等。
典型功能外掺料
硅灰
矿渣系 碱激发 材料
Micromax
2
非硅酸盐固井材料已进行了现场固井试验，但进口材料的作业成本极其昂
贵，这对国内特种功能固井材料的研究提出了新的挑战。
我们先于国外开展了特种功能固井材料的研究，但相应的研发费用和配套施工工
3
艺的研究投入仍然不够，希望国内石油钻井相关企业及技术管理部门能给予重 视和支持。
4
油井水泥
功能外加剂
姚晓
谢谢大家！
水泥浆配方设计和外加剂使用原则
第2章 油井水泥及其外加剂(2004级严思明)
2.2 波特兰水泥 3.4 冷却
冷却孰料和水泥的质量在很大程度上取决于冷却速 度，水泥孰料的冷却是先将其缓慢冷却到1250℃， 然后，以18～20℃/min的速度迅速冷却，可获得较 好的孰料。 急冷的目的： （1）以便保持孰料的高温结晶态，防止β－C2S向 γ－C2S转化。 （2）保持C3A呈玻璃态，避免结晶。 （3）使孰料处于热力学介稳状态，从而保持水泥的 水化活性，确保水泥的凝结稳定性。 （4）防止方解石晶态的粗大，影响水泥的安定性
设正离子电价为Z+，配位数为CN+，则正离子至每一配位
负离子的静电键强度S=Z+/CN+, 而稳定离子化合物中负离子
2.2 波特兰水泥
2.2 补充材料 如果粘土矿物中SiO2不足时可加入硅石、 火山灰、硅藻土等。粘土和页岩中含铁、 铝不够时，尚须加入一定量的铁矿石和 含铝高的原材料。 2.3煅烧辅材料：在这些原材料中加入少 量的矿化剂(如荧石)可以改善煅烧条件。
2.2 波特兰水泥
3. 水泥的生产 3.1 基本生产过程：两磨一烧
第二章 油井水泥及外加剂
本章的主要内容：
2.1 概述 2.2 波特兰水泥 2.3 API油井水泥分级方法及性能 2.4 油井水泥外加剂及作用原理 2.5 介绍几种特殊水泥体系 2.6 前臵液
第二章 油井水泥及外加剂
2.1 概述
1. 固井 固井是油井建设过程中的主要环节， 固井质量的好坏直接关系到该井的继 续钻进，以及后续完井、采油、修井 等各项作业质量。 1.1固井的的定义：在井眼中下入套管 中，并将胶凝材料（水泥）注入套管 与井壁之间的环空中形成石状体以封 隔地层的全过程。
2CaO SiO + CaO
3CaO SiO2 + QP （放热）
水泥及固井外加剂
22
G级H级：适用于一般油井固井，从地面到8000英 尺（2440m）的深度，或加入速凝剂或缓凝剂适 用于更广泛的井深和温度范围。在制造G级及H级 油井水泥过程中，除了硫酸盐和水之外，不加其它 材料与熟料一起研磨混拌。G级、H级水泥作为 MSR和HSR类型水泥使用。 G级水泥与H级水泥的化学组分基本相同，主要的区 别是表面积不同，H级水泥粒度比G级水泥粗很多， 从混配时所需水量就可发现这一差别。
9
(3)铝酸三钙：促进水泥快速水化的化合物，是决
定水泥初凝和稠化时间的主要因素。对水泥浆的流动 性有显著影响，并对硫酸盐的侵蚀敏感，(HSR水泥控 制其含量3%)
(4)铁铝酸四钙：水化速度仅次于铝酸三钙，早期
强度增长快，对水泥强度贡献很小，含量过大可使强 度过早减退。 C3A和C4AF的生成，主要是为降低水泥生产的烧 结温度，加入了Al2O3、Fe2O3。
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四、油井水泥的分类
API油井水泥分级 API油井水泥分级 A、B、C、D、E、F、G、H八个级别。 API油井水泥分类： 普通型（０） 中抗硫型（MSR） 高抗硫型（HSR）。
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A级：在没有特殊要求的条件下，适用深度从地面到 井深6000英尺（1830m），仅做为普通类型水 泥使用，A级水泥与ASTM标准中Ⅰ型水泥相似。 B级：在要求中等或较高的抗硫能力时，适用深度为 从地面到井深6000英尺（1830m）。B级水泥 与ASTM标准Ⅱ型水泥相似。B级水泥中C3A含量 比A级水泥低。 C级：在要求早期强度较高时，适用深度为从地面到 井深6000英尺（1830m），C级水泥在上面三 种抗硫能力要求范围都可使用。C级水泥大致相当 于ASTM标准中Ⅲ型水泥。为了达到早期强度高的 目的，其C3S含量和比表面积都相对较高。
常用油井水泥外加剂作用机理与应用探讨
常用油井水泥外加剂作用机理与应用探讨一、引言二、常用的油井水泥外加剂1. 流动性调节剂流动性调节剂是一类常用的水泥外加剂，其主要作用是调节水泥浆的流动性，使得水泥浆在固井过程中能够顺利地流动并均匀地填充井壁和井眼。
常用的流动性调节剂包括减水剂、流动剂等。
通过添加适量的流动性调节剂，可以有效地提高水泥浆的流动性，降低摩擦阻力，从而提高固井效率，减少水泥固井的成本。
2. 水泥增稠剂在水泥固井中，为了提高水泥浆的悬浮能力和固体颗粒的密实性，通常需要添加水泥增稠剂。
水泥增稠剂可以有效地增加水泥浆的黏稠度和粘附性，使得水泥浆在固井过程中能够更好地附着在井壁和井眼上，形成坚固的固井环保护井身的稠密水泥环。
水泥增稠剂还可以提高水泥浆的抗渗性能，防止水泥浆的失水和渗漏，确保固井质量。
3. 加速剂和减缓剂加速剂和减缓剂是两类常用的外加剂，它们的作用是分别加快或延缓水泥浆的凝结和硬化过程。
在一些特殊情况下，需要在短时间内完成水泥固井，此时可以添加适量的加速剂来提高水泥浆的凝结速度；而在一些需要长时间固井的情况下，可以适量添加减缓剂来延缓水泥浆的凝结速度，以确保水泥浆能够充分流变和坍落，从而保证固井质量。
流动性调节剂能够通过降低水泥浆的黏度和表面张力，从而减小水泥浆的流体阻力，使得水泥浆更容易地流动并充分填充井壁和井眼。
常用的流动性调节剂中，减水剂能够通过改善水泥颗粒表面的电荷状态，从而使水泥颗粒之间的排斥力增加，减小了黏聚力，使得水泥浆更易流动。
而流动剂则通过改善水泥浆的流动性能，从而降低了摩擦阻力，使得水泥浆能够更顺利地流动。
加速剂能够通过促进水泥浆中水化硅酸盐的水化反应，加快水泥浆的凝结和硬化过程。
在水泥浆中添加适量的加速剂，可以促使水泥浆中的水化硅酸盐快速形成凝胶体系，从而提高了水泥浆的早期强度和凝结速度。
而减缓剂则能够通过延缓水泥浆中水化硅酸盐的水化反应，降低水泥浆的凝结速度。
通过添加适量的减缓剂，可以延长水泥浆的流变和坍落时间，从而保证水泥浆能够充分流变和坍落，形成坚固的固井环。
油井水泥外加剂及外掺料课件
稠化时间是控制注水泥浆作业的关键。如果水泥浆 尚未达到预定位置就不能泵送，则造成固井失败。稠化 时间也可以为水泥候凝时间的参考数据。
一般： 稠化时间=施工时间+1 小时
施工时间=75% 稠化时间
当稠度达50BC时，水泥浆基本已经失去可泵性。
水泥粒子晶格的缺陷，表面不规则造成对分散剂吸附不均匀， 形成表面电荷不均匀，自由能大小不同。平面板上吸附要小些， 而侧面，边、角要大些。面一面结合的增加能减小水泥浆粘度和 降低屈服值，减少流动阻力。实验表明，分散剂在水泥单矿物的 表观吸附量有如下顺序：
C3A>C4AF>C3S>C2S
分散剂(减阻剂、素流引导剂)
分散剂(减阻剂、素流引导剂)
分散剂作用机理
分散剂对水泥颗粒ξ电位的影响
从胶体化学的角度来看，胶体粒子表面有两个原因带有电荷， 一是吸附作用，二是电离作用。水泥和水拌合时，C3A是首先水 化生成水化铝酸钙胶体尺寸的微粒。比表面很大，有较高的表面 能，比较容易吸附溶液中Ca2+而带正电荷，并在微粒周围形成双 电层。而C3S的水化反应在[Ca2+]穿过硅酸酸凝胶包覆层之后， 留下H2SiO42-，使粒子带负电荷。
OCH3
O
O
|
|
| HC-R5 | HC-R4 | HC+
+SO2+H2O
O | 中间产物
| HC-R5 | HC-R4 | HC-SO3H |
+
OCH3
| HC-R5 | HC-R4
HC+ |
缩合物
OCH3
O |
油井水泥、外加剂_以及固井工艺技术-课件(PPT-精)共66页
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
油井水泥、外加剂_以及固井工艺技术-课 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。 件（PPT-精）
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
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蚀.
第二章 油井水泥及外加剂
2.1 概述
➢固井作业的主要环节： 下套管和注水泥； ➢提高水泥浆对泥浆的顶替效率：紊流注水
泥； ➢固井质量评价：通过声波等不同的测井方
式评价水泥胶结质量； ➢油井水泥：“波特兰”水泥。
2.2 波特兰水泥
一、水泥的生产和化学组成 二、水泥熟料矿物的组成 三、水泥水化反应及其机理 四、水泥水化反应速度及影响因素 五、水泥水化的历程和机理
2CaO + SiO2
C2S + QP （放热）
2.2 波特兰水泥
一、水泥的生产和化学组成
熔烧带(1300~1500℃)主要为液相反应：
C4AF,C3A,MgO等均成熔融状态，C2S转化成C3S见下列反应式：
2CaO SiO + CaO
3CaO SiO2 + QP （放热）
其中1300~1450℃阶段，由C3A,C4AF熔融后产生的 液相把CaO和部分C2S溶解，C2S吸收CaO形成C3S 必须有充分的时间，以保证C3S的生成，否则，过多 的游离CaO的存在，将影响水泥的安定性。
3（CaO Al2O3） + 2CaO
5CaO 3Al2O3 + QP（放热） （C5A3）
5CaO Al2O3 + 3(2CaO Fe2O3) + CaO
3(4CaO Al2O3 Fe2O3) + QP （C4AF）
5CaO 3Al2O3 + 4CaO
3(CaO Al2O3) + QP （C3A）
2.2 波特兰水泥
一、水泥的生产和化学组成
水泥熟料的四种主要成分是在生料煅 烧过程中不同的温度下生成的。其物 料反应为：
500℃
Al2O3·2SiO2·2H2O
Al2O3·2SiO2+2H2O↑
（高岭石）
（偏高岭石）
2.2 波特兰水泥
一、水泥的生产和化学组成
碳酸钙的分解带，释放出大量的CO2， 反应式如下：
2.2 波特兰水泥
二、水泥熟料矿物的组成
1、硅酸三钙(C3S)
硅酸三钙是水泥中含量最多的矿物成分。一般油井 水泥中含量为40%~65%。是水泥产生强度的主要化合 物强为。度3.2水的5，泥水。的泥稳早，定期则温强C3度度S的1也2含是50量由~2可C12相5S0产应℃生增，的高在。。高如C于3需S2相1要5对0高℃密早时度期 分解为CaO和液相，在低于1250℃时分解为C3S和 C进a行O，。在但低是温，下C3这S的一分分解解仅很在弱1。25所0以℃在附水近泥时生才产会工迅艺速 中分下M使的g，三结保解O是方构留。、把晶具下从Al水系有来121O泥如的R030-等熟下是C℃，3料特三S到它和放点斜室们单在：晶温仍斜冷系，能晶却TC-进系C3机S3入M有S中。-C六C急3由3S种冷S晶于稳多以格水定晶尽并泥。形量形熟因式减成料此，少固中，在C溶含3C常S3体有的S温
煅烧处理生产流程
S
2.2 波特兰水泥
一、水泥的生产和化学组成
在硅酸盐水泥中，氧化物的简写方式如下： C——CaO；S——SiO2；A——Al2O3； F——Fe2O3；M——MgO；H——H2O； S——SO3；CH——Ca(OH)2。
2.2 波特兰水泥
一、水泥的生产和化学组成
➢水泥生产流程：
CaO+SiO2 Al2O3 Fe2O3 1450~165泥的生产和化学组成
波特兰水泥是研磨得很细的含钙的无机化合物的 混合物，在水中能水化和硬化，是目前最常用的水硬 性胶凝材料。
制造波特兰水泥的原材料是石灰石和粘土或页岩 类。石灰石中CaO的质量分数应高于45%，粘土矿物 按质量分数SiO2为60%~70%，Al2O310%~20%， Fe2O34%~9%。如果粘土矿物中SiO2不足时可加入硅 石、火山灰、硅藻土等。粘土和页岩中含铁、铝不够 时，尚须加入一定量的铁矿石和含铝高的原材料。在 这些原材料中加入少量的矿化剂(如荧石)可以改善煅烧 条件。
2.2 波特兰水泥
一、水泥的生产和化学组成
➢波特兰水泥的生产流程： 原料混配、粉碎、煅烧、冷却、熟
料研磨等单元。 ➢波特兰水泥的生产工艺： （1）干法 （2）湿法
2.2 波特兰水泥
一、水泥的生产和化学组成
➢干湿法生产流程：
原料混配、粉碎流程
2.2 波特兰水泥
一、水泥的生产和化学组成
➢干湿法生产流程：
第二章 油井水泥及外加剂
本章的主要内容：
2.1 概述 2.2 波特兰水泥 2.3 API油井水泥分级方法及性能 2.4 油井水泥外加剂及作用原理 2.5 介绍几种特殊水泥体系 2.6 前置液
第二章 油井水泥及外加剂
2.1 概述
➢固井的作用： (1)封隔油、气、水层，阻止地层间流体
相互窜流，保护生产层； (2)封隔严重漏失层或其它坍塌等复杂地
2.2 波特兰水泥
二、水泥熟料矿物的组成
通过了解水泥的生产过程，能更好地理解熟料矿物的结构特征。水泥 熟料矿物中主要成分C3S和C2S属硅酸盐矿物，硅酸盐晶体结构很复杂， 它不是化学上按偏硅酸盐，正硅酸盐或多硅酸盐分类，而是根据晶体硅 氧四面体(用[SiO4]来表示)在结构排列方式的不同来分类的。经过大量硅 酸盐晶体的结构分析发现，硅酸盐结构中Si4+与Si4+之间不存在直接的键， 而键的联系是通过氧来完成的，每一个Si4+存在于四个O2-为定点的四面 体的中心，构成[SiO4]四面体，也可用[SiO4]4-的络阴离子形式来表示。 它是硅酸盐晶体结构的基础。硅酸盐中[SiO4]四面体的结合有岛状、组 群状、链状、层状和架状等五种形式。水泥熟料矿物中主要成分C3S、 C2S及其各种晶形，属于岛状结构。这一类结构之所以称为岛状是因为 [SiO4]四面体各个顶角并不互相连接，每个O2-除已经与一个Si 4+相接外， 不再与其它的硅氧四面体中的Si4+相配位。这样，每个O2-剩下的一价可 与其它金属离子相配位而达到电价的满足。例如C3S或C2S中的氧可以和 Ca2+、Mg2+、Fe2+等配位而组成八面体或十二面体。
原料：石灰石 粘土 大理石 粘土质页岩 铁矿石等
水泥组分 3CaO SiO2(简写C3S)硅酸三钙 2CaO SiO2(简写C2S)硅酸二钙
3CaO Al2O3（简写C3A）铝酸二钙
4CaO Al2O3 Fe2O3（简写C4AF） 铁铝酸四钙
＋石膏 （CaSO4 2H2O)
1.5%~3.0% 研磨
水泥
640℃
MgCO3
MgO+CO2↑
960℃
CaCO3
CaO+CO2↑
2.2 波特兰水泥
一、水泥的生产和化学组成
在1000℃为放热带，主要是固相反应：
CaO + Al2O3 1000℃ CaO Al2O3 + QP （放热） （CA）
2CaO + Fe2O3 1000℃ 2CaO Fe2O3 + QP （放热） （C2F）