油井水泥
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（3）J级油井水泥由水硬性硅酸钙为主要成分的水泥 熟料，加入适量的硅质材料和石膏，磨细制成的产 品。
4、我国油井水泥分为A、B、C、D、E、F、G、H、
J九个级别，包括普通型、中等抗硫酸盐型和高抗硫 酸盐型三类。使用范围如下： （1）A级油井水泥
无特殊性能要求时，适应于自地面至1830m井深 的注水泥。仅有普通型。
三、API B级油井水泥
B级油井水泥与A级水泥相比，适用油井深 度相同，但B级油井水泥具有抗硫酸盐性能。 B级油井水泥分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐 型两种。
四、API C级油井水泥
C级油井水泥适用的井深范围为地面至1830m 深度，分为普通型、中抗硫酸盐型和高抗硫 酸盐型三种类型，其最突出的特点就是要求 水泥具有早强性能。为了满足早强和抗硫酸 盐的要求，一般是采用烧制特定组成的熟料 和高细磨来生产C级油井水泥。
（2）B硫酸盐型两种。 （3）C级油井水泥
要求具有高早强度时，适应于自地面至1830m井 深的注水泥。分为普通型、中抗硫酸盐型和高抗 硫酸盐型三种。
（4）D、E、F级油井水泥 G、H级油井水泥是一种基本水泥。适用与自地面
至2440m井深的注水泥，分为中抗硫酸盐型和高抗 硫酸盐型。与促凝剂或缓凝剂一起使用能适应于较 大的井深和温度范围。
1.其主要性能见表（课本）
2.其生产工艺
（1）原料质量要求
石灰石：CaO≧52% 粘土：Al2O3，13-14% 铁粉：Fe2O3≧55% 二水石膏：SO3≧40%
燃煤：灰分≦20% 热值≧25080kJ/kg
生料组成按计算熟料矿物组成为：C3S 53%-60%； C2S 20%-13%；C4AF 14%-12%；f-CaO≦1.0%配料较 好；生料细度≦10%；CaCO3滴定值±0.5%； Fe2O3 滴定值±0.2%。 （2）熟料的煅烧 严格稳定窑的热工制度，适当提高烧成温度；在稳 定料量前提下，采用“薄料快转长焰顺烧”的操作 方法，使得熟料结粒均齐。
(2)由特定组分配制的碱矿渣水泥对核素离子(如Cs) 有优先选择吸附作用，这是因为体系中的沸石和硅 灰对Cs有很强的吸附能力所致。
(3)核素离子与水化产物形成稳定的固溶体。研究表 明，在含Cs条件下，碱矿渣水泥固化体的主要水化 产物为含Cs的水化硅酸钙和水化铝硅酸钙。
谢 谢！
3）浆体密度范围适宜，以保证各种岩层构造的固 井施工需要。 4）浆体强度发挥较快，固井施工结束后浆体迅速 硬化，并保证长期稳定。 5）硬化浆体密实性好，不透气、不透水，且对各 类侵蚀介质具有良好的抗蚀能力。
油井越深，井底温度和压力越高，对油井水泥 的性能影响越大，尤其是温度的影响更为突出。
3、我国GB10238-1998将普通油井水泥分为9个级 别、三个类型。
1-通水泥泵 2-水泥浆 3-泥浆 4-木塞 5-井壁
油井水泥固井示意图
2、油井水泥必须具备以下主要技术性能： 1）流动性好，水泥浆具有较低的稠度，较高
的沉降稳定性和较低的游离水含量，有利于 作业中的泵送。 2）凝结时间适宜，对不同井温、井压条件， 水泥浆体有较长的稠化时间，保证固井结束 后能快速凝结，且初凝和终凝时间间隔短。
根据辐射和物质作用的原理，减弱和俘获中 子依靠材料中的轻元素，如氢和硼等；相反， 吸收γ射线和x射线则应尽量提高物质的重元 素含量，如钡和锶等。
一、钡水泥和锶水泥
钡水泥和锶水泥的密度较大，具有对γ射线和X射 线的良好防护性能。我国自60年代起开展钡水泥的 开发研制，并用于实际工程，取得了良好效果。
钡水泥可以配制成均匀性和密实性较好的重混凝土， 用于各种放射性设施的防护层，例如防护墙、活动 屏蔽层、原子反应堆外壳的低温部分等，特别是对 一些防护层厚度有一定限制的工程。要达到同样的 防护效果，钡水泥较普通硅酸盐水泥具有明显的优 越性。
二、含硼水泥
硼元素具有很强的吸收慢化中子的特性，因而 在制造中子屏蔽材料时，硼是优先考虑的组分。 一般可将硼矿石作为混凝土集料或水泥混合材， 或者直接将含硼原料加人生料中，烧制含硼熟料。
六、API G级和H级油井水泥
基本油井水泥有两层含义，其一是这种水泥 在生产时除允许掺加适量石膏外，不得掺人 其他任何外加剂，其二是这种基本油井水泥 使用时能与多种外加剂配合，能适应较大的 井深和温度变化范围。G级和H级油井水泥均 分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型两类，G级、 H级油井水泥单独使用时的并深范围是自地面 至2440m的井深度，
（1）A、B、C、D、E、F级油井水泥是由水硬性 硅酸钙为主要成分的水泥熟料，加入适量的石膏 和助磨剂，磨细制成的产品。在粉磨混合D、E、 F级水泥的过程中，允许掺加适量的促凝剂。
（2）G、H级油井水泥是有水硬性硅酸钙为主要成分 的水泥熟料，加入适量的石膏和水，磨细制成的产 品，在混磨与混合过程中，不允许掺加任何其他外 加剂。
五、API D、E、F级油井水泥
D、E、F三个级别的油井水泥为适用于中深井和 探井条件下的水泥品种，其中D级水泥为中温中压 条件下1830-30 50m井深的注水泥；E级水泥为高 温高压条件下3050-4270m井深的注水泥；F级水泥 为超高温高压条件下3050-4880m井深的注水泥。 三种级别的油井水泥各自又分为中抗硫酸盐型和 高抗硫酸盐型油井水泥。
八、特种油井水泥
特种油井水泥是为了满足一些有特殊技术 要求的固井施工而研制生产的具有特定组 成和性能的油井水泥。这类水泥往往没有 正规统一的技术标准，主要以满足实际工 程需要为标准。 1．超深井水泥 2．低密度油井水泥 3．膨胀油井水泥
第五节 防辐射水泥
在原子核裂变时所产生的放射线α、β射线， 其蔽护比较简单，在很多场合下用铅板即可。 但原子反应堆所产生的大量的种子流和γ射 线，因具有强的穿透能力，它的蔽护复杂。
（3）水泥的制成与装运 水泥细度按比表面积控制为350-370m2/kg,0.8mm 方孔筛筛余4%-6%，水泥中SO3控制为2.2%-2.5%。 水泥的包装和储运应注意避免混入杂物和受潮。 3.A级油井水泥的应用 其泵送性好、凝结硬化快及早期强度高，对于高 压井效果特别好，有利防止油气上窜，提高固井 质量。
我国研究者以碱矿渣水泥为基材，掺入适当 的辅助材料并设计出待殊的成型方法，所制 得的高放废液固化体基本上符合上述性能要 求，能较好地解决高放废液的水泥固化问题。
碱矿渣水泥的固化机理
根据研究结果，碱矿渣水泥对核素离子具 有较理想的固化作用，其固化机理可从以下 三方面进行解释。
(1)碱矿渣水泥浆体结构十分致密，总孔隙率低，孔 径小，有害孔少，保证了固化体对核素离子的机械 密封作用。
三、高放核废液固化材料
固化方式：水泥固化、玻璃固化、陶瓷固化、岩石 固化等
从工艺方法简单和经济的角度来考虑，水泥固化最 有优越性，已广泛用于中、低放废液的固化处理。 但对于高放废液则由于按常规工艺制得的传统水泥 固化体为多孔结构，核素浸出率太高而受到极大的 限制。配制一种具有高强度、低水化热、结构致密、 水化产物稳定且溶解度低、耐久性好的水泥固化材 料具有重大的现实意义。
第四节 油井水泥
一、概述
1、油井水泥是石油、天然气勘探和开采 时，油气井固井处理的专用水泥品种。
2、固井作业的具体过程是当钻井深度达到设计要 求后，将钢质套管下人并内，然后注人水泥浆， 依靠水泥浆压力把井内泥浆从套管与井壁间隙 中强制排除，替代的水泥浆体随后使套管与井 壁紧密固结为一体，将地层内不同的油、气、 水层封隔起来，形成通畅的袖流通道。
七、APIJ级油井水泥
J级油井水泥具有耐高温特性，适用于超高温高压 条件下3660-4880m井探的固井施工。应用J级油井 水泥的关键是保证水泥浆体在承受深部地层高温、 高压条件下，仍具有较高的强度。
配制J级水泥时，国外一般采用高C3S含量的硅酸盐 油井水泥中掺加适量硅质材料和缓凝剂的方法；我 国则采用贝利特水泥中掺加适量硅质材料的方法， 不加缓凝刑。
国内制造含硼水泥的方法是采用铝酸盐水泥为 基材，掺加适量锻烧硼镁石和天然硬石膏共同混 合粉磨而成、工艺方法简单，水泥性能良好。
含硼水泥混凝土具有较高的硼含量和化学结 晶水，对快中子的慢化及热中子的吸收明显 优于普通混凝土和普通重混凝土。除此以外， 通过采用重骨料和含硼骨科来配制含硼重混 凝土，不仅能够进一步改善含硼混凝土对中 子的防护性能，而且可以便混凝土具有防γ 射线的能力，即具备防混合辐射的能力。
（5）J级油井水泥 J级油井水泥适用于超高温高压条件下的
3660～4880m井深的注水泥。与促凝剂或缓凝 剂一起使用，能适应与较大的井深和温度范 围。
二、API A级油井水泥
A级油井水泥属于硅酸盐水泥系列，只有普通 型一种（相当于ASTM C1501型），适合于无特殊 性能要求的、自地面至1800m井深的固井作业。
根据API规范规定，APIG级和H级油井水泥为常 用的基本油井水泥品种，D、E、F级油井水泥可以 通过在G级或H级水泥基础上掺人适当的缓凝利配 制而成。
中国建材研究院采用自制的CR-2和CR-5型缓凝 剂，分别与G级、H级油井水泥调配，成功地配制 了性能优良的D、E、F级油井水泥。这种方法工艺 简单，可在工厂配制，也可直接在井场灵活调配 使用、大大提高了工作效率，降低了生产成本。
4、我国油井水泥分为A、B、C、D、E、F、G、H、
J九个级别，包括普通型、中等抗硫酸盐型和高抗硫 酸盐型三类。使用范围如下： （1）A级油井水泥
无特殊性能要求时，适应于自地面至1830m井深 的注水泥。仅有普通型。
三、API B级油井水泥
B级油井水泥与A级水泥相比，适用油井深 度相同，但B级油井水泥具有抗硫酸盐性能。 B级油井水泥分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐 型两种。
四、API C级油井水泥
C级油井水泥适用的井深范围为地面至1830m 深度，分为普通型、中抗硫酸盐型和高抗硫 酸盐型三种类型，其最突出的特点就是要求 水泥具有早强性能。为了满足早强和抗硫酸 盐的要求，一般是采用烧制特定组成的熟料 和高细磨来生产C级油井水泥。
（2）B硫酸盐型两种。 （3）C级油井水泥
要求具有高早强度时，适应于自地面至1830m井 深的注水泥。分为普通型、中抗硫酸盐型和高抗 硫酸盐型三种。
（4）D、E、F级油井水泥 G、H级油井水泥是一种基本水泥。适用与自地面
至2440m井深的注水泥，分为中抗硫酸盐型和高抗 硫酸盐型。与促凝剂或缓凝剂一起使用能适应于较 大的井深和温度范围。
1.其主要性能见表（课本）
2.其生产工艺
（1）原料质量要求
石灰石：CaO≧52% 粘土：Al2O3，13-14% 铁粉：Fe2O3≧55% 二水石膏：SO3≧40%
燃煤：灰分≦20% 热值≧25080kJ/kg
生料组成按计算熟料矿物组成为：C3S 53%-60%； C2S 20%-13%；C4AF 14%-12%；f-CaO≦1.0%配料较 好；生料细度≦10%；CaCO3滴定值±0.5%； Fe2O3 滴定值±0.2%。 （2）熟料的煅烧 严格稳定窑的热工制度，适当提高烧成温度；在稳 定料量前提下，采用“薄料快转长焰顺烧”的操作 方法，使得熟料结粒均齐。
(2)由特定组分配制的碱矿渣水泥对核素离子(如Cs) 有优先选择吸附作用，这是因为体系中的沸石和硅 灰对Cs有很强的吸附能力所致。
(3)核素离子与水化产物形成稳定的固溶体。研究表 明，在含Cs条件下，碱矿渣水泥固化体的主要水化 产物为含Cs的水化硅酸钙和水化铝硅酸钙。
谢 谢！
3）浆体密度范围适宜，以保证各种岩层构造的固 井施工需要。 4）浆体强度发挥较快，固井施工结束后浆体迅速 硬化，并保证长期稳定。 5）硬化浆体密实性好，不透气、不透水，且对各 类侵蚀介质具有良好的抗蚀能力。
油井越深，井底温度和压力越高，对油井水泥 的性能影响越大，尤其是温度的影响更为突出。
3、我国GB10238-1998将普通油井水泥分为9个级 别、三个类型。
1-通水泥泵 2-水泥浆 3-泥浆 4-木塞 5-井壁
油井水泥固井示意图
2、油井水泥必须具备以下主要技术性能： 1）流动性好，水泥浆具有较低的稠度，较高
的沉降稳定性和较低的游离水含量，有利于 作业中的泵送。 2）凝结时间适宜，对不同井温、井压条件， 水泥浆体有较长的稠化时间，保证固井结束 后能快速凝结，且初凝和终凝时间间隔短。
根据辐射和物质作用的原理，减弱和俘获中 子依靠材料中的轻元素，如氢和硼等；相反， 吸收γ射线和x射线则应尽量提高物质的重元 素含量，如钡和锶等。
一、钡水泥和锶水泥
钡水泥和锶水泥的密度较大，具有对γ射线和X射 线的良好防护性能。我国自60年代起开展钡水泥的 开发研制，并用于实际工程，取得了良好效果。
钡水泥可以配制成均匀性和密实性较好的重混凝土， 用于各种放射性设施的防护层，例如防护墙、活动 屏蔽层、原子反应堆外壳的低温部分等，特别是对 一些防护层厚度有一定限制的工程。要达到同样的 防护效果，钡水泥较普通硅酸盐水泥具有明显的优 越性。
二、含硼水泥
硼元素具有很强的吸收慢化中子的特性，因而 在制造中子屏蔽材料时，硼是优先考虑的组分。 一般可将硼矿石作为混凝土集料或水泥混合材， 或者直接将含硼原料加人生料中，烧制含硼熟料。
六、API G级和H级油井水泥
基本油井水泥有两层含义，其一是这种水泥 在生产时除允许掺加适量石膏外，不得掺人 其他任何外加剂，其二是这种基本油井水泥 使用时能与多种外加剂配合，能适应较大的 井深和温度变化范围。G级和H级油井水泥均 分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型两类，G级、 H级油井水泥单独使用时的并深范围是自地面 至2440m的井深度，
（1）A、B、C、D、E、F级油井水泥是由水硬性 硅酸钙为主要成分的水泥熟料，加入适量的石膏 和助磨剂，磨细制成的产品。在粉磨混合D、E、 F级水泥的过程中，允许掺加适量的促凝剂。
（2）G、H级油井水泥是有水硬性硅酸钙为主要成分 的水泥熟料，加入适量的石膏和水，磨细制成的产 品，在混磨与混合过程中，不允许掺加任何其他外 加剂。
五、API D、E、F级油井水泥
D、E、F三个级别的油井水泥为适用于中深井和 探井条件下的水泥品种，其中D级水泥为中温中压 条件下1830-30 50m井深的注水泥；E级水泥为高 温高压条件下3050-4270m井深的注水泥；F级水泥 为超高温高压条件下3050-4880m井深的注水泥。 三种级别的油井水泥各自又分为中抗硫酸盐型和 高抗硫酸盐型油井水泥。
八、特种油井水泥
特种油井水泥是为了满足一些有特殊技术 要求的固井施工而研制生产的具有特定组 成和性能的油井水泥。这类水泥往往没有 正规统一的技术标准，主要以满足实际工 程需要为标准。 1．超深井水泥 2．低密度油井水泥 3．膨胀油井水泥
第五节 防辐射水泥
在原子核裂变时所产生的放射线α、β射线， 其蔽护比较简单，在很多场合下用铅板即可。 但原子反应堆所产生的大量的种子流和γ射 线，因具有强的穿透能力，它的蔽护复杂。
（3）水泥的制成与装运 水泥细度按比表面积控制为350-370m2/kg,0.8mm 方孔筛筛余4%-6%，水泥中SO3控制为2.2%-2.5%。 水泥的包装和储运应注意避免混入杂物和受潮。 3.A级油井水泥的应用 其泵送性好、凝结硬化快及早期强度高，对于高 压井效果特别好，有利防止油气上窜，提高固井 质量。
我国研究者以碱矿渣水泥为基材，掺入适当 的辅助材料并设计出待殊的成型方法，所制 得的高放废液固化体基本上符合上述性能要 求，能较好地解决高放废液的水泥固化问题。
碱矿渣水泥的固化机理
根据研究结果，碱矿渣水泥对核素离子具 有较理想的固化作用，其固化机理可从以下 三方面进行解释。
(1)碱矿渣水泥浆体结构十分致密，总孔隙率低，孔 径小，有害孔少，保证了固化体对核素离子的机械 密封作用。
三、高放核废液固化材料
固化方式：水泥固化、玻璃固化、陶瓷固化、岩石 固化等
从工艺方法简单和经济的角度来考虑，水泥固化最 有优越性，已广泛用于中、低放废液的固化处理。 但对于高放废液则由于按常规工艺制得的传统水泥 固化体为多孔结构，核素浸出率太高而受到极大的 限制。配制一种具有高强度、低水化热、结构致密、 水化产物稳定且溶解度低、耐久性好的水泥固化材 料具有重大的现实意义。
第四节 油井水泥
一、概述
1、油井水泥是石油、天然气勘探和开采 时，油气井固井处理的专用水泥品种。
2、固井作业的具体过程是当钻井深度达到设计要 求后，将钢质套管下人并内，然后注人水泥浆， 依靠水泥浆压力把井内泥浆从套管与井壁间隙 中强制排除，替代的水泥浆体随后使套管与井 壁紧密固结为一体，将地层内不同的油、气、 水层封隔起来，形成通畅的袖流通道。
七、APIJ级油井水泥
J级油井水泥具有耐高温特性，适用于超高温高压 条件下3660-4880m井探的固井施工。应用J级油井 水泥的关键是保证水泥浆体在承受深部地层高温、 高压条件下，仍具有较高的强度。
配制J级水泥时，国外一般采用高C3S含量的硅酸盐 油井水泥中掺加适量硅质材料和缓凝剂的方法；我 国则采用贝利特水泥中掺加适量硅质材料的方法， 不加缓凝刑。
国内制造含硼水泥的方法是采用铝酸盐水泥为 基材，掺加适量锻烧硼镁石和天然硬石膏共同混 合粉磨而成、工艺方法简单，水泥性能良好。
含硼水泥混凝土具有较高的硼含量和化学结 晶水，对快中子的慢化及热中子的吸收明显 优于普通混凝土和普通重混凝土。除此以外， 通过采用重骨料和含硼骨科来配制含硼重混 凝土，不仅能够进一步改善含硼混凝土对中 子的防护性能，而且可以便混凝土具有防γ 射线的能力，即具备防混合辐射的能力。
（5）J级油井水泥 J级油井水泥适用于超高温高压条件下的
3660～4880m井深的注水泥。与促凝剂或缓凝 剂一起使用，能适应与较大的井深和温度范 围。
二、API A级油井水泥
A级油井水泥属于硅酸盐水泥系列，只有普通 型一种（相当于ASTM C1501型），适合于无特殊 性能要求的、自地面至1800m井深的固井作业。
根据API规范规定，APIG级和H级油井水泥为常 用的基本油井水泥品种，D、E、F级油井水泥可以 通过在G级或H级水泥基础上掺人适当的缓凝利配 制而成。
中国建材研究院采用自制的CR-2和CR-5型缓凝 剂，分别与G级、H级油井水泥调配，成功地配制 了性能优良的D、E、F级油井水泥。这种方法工艺 简单，可在工厂配制，也可直接在井场灵活调配 使用、大大提高了工作效率，降低了生产成本。