低温下稻壳灰粒径对油井水泥早期水化特性的影响OA

南海深水油气资源丰富,但低温环境显著延缓油井水泥早期强度发展,制约固井安全与效率。为解决深水低温固井水泥早强不足问题,实现绿色低碳材料应用,将稻壳灰(RHA)作为绿色辅助胶凝材料引入G级油井水泥,在10℃低温条件下,系统研究4种粒径(11.4~56.9μm)与3种掺量(5%,10%,15%)的RHA对油井水泥早期水化特性、抗压强度、放热规律及微观结构的影响。通过抗压强度测试、等温量热测试、热重分析(TG)及扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS),揭示RHA粒径与掺量协同调控水泥水化的作用机制。结果表明:RHA掺量与粒径共同控制水化进程、微观结构演化及水化产物生成;随RHA掺量增加,水泥石强度先升后降,水化龄期1 d强度在5%掺量时最优,水化龄期3,7 d强度在10%掺量时最高;随粒径细化,水化龄期1,3 d强度持续升高,水化龄期7 d强度呈先升后降趋势,T1RHA整体表现最优。低掺量RHA依靠火山灰反应、成核位点效应与空间填充效应提升强度;高掺量RHA则因稀释效应与颗粒团聚导致性能下降;粒径越细火山灰活性越强、放热越显著,但过细颗粒会因早期快速形成C-S-H凝胶包裹水泥颗粒,抑制后期水化。研究明确了低温下RHA优化油井水泥早期水化的调控机制,为深水低温固井绿色水泥体系设计提供理论依据与技术支撑。