›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (S2): 346-350.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

二氧化碳储存环境对油井水泥性质影响之研究

李冠颖1,郭俊志1,谢其泰2,向性一1,王建力1   

  1. 1. 成功大学 资源工程系,台湾 70101;2. 台湾大学 地质科学系,台湾 10167
  • 收稿日期:2011-05-19 出版日期:2011-08-10 发布日期:2011-08-26
  • 作者简介:李冠颖,男,1987年生,硕士研究生,主要从事油井工程及二氧化碳地质封存的研究工作
  • 基金资助:

    行政院国家科学委员会(台湾) (No. NSC 98-3114-E008-003)

Study of mechanical and microscopic properties of API G cement with additives exposed to CO2- rich environment

LEE Kuan-yin1, KUO Chun-chin1, HSIEH Chi-tai2, HSIANG Hsing-i1, WANG Chein-lee1   

  1. 1. Department of Resources Engineering, Cheng Kung University, Taiwan 70101, China; 2. Department of Geosciences, Taiwan University, Taiwan 10167, China
  • Received:2011-05-19 Online:2011-08-10 Published:2011-08-26

摘要: 二氧化碳存入地下以地质封存方式进行减量是一项可行的工程手段。干燥情况下二氧化碳基本没有危害。然而在进行地质封存时,气井通常在地下水层、盐水层等潮湿的环境下操作,二氧化碳与水结合会形成碳酸,形成一个酸性的环境。实验室将API G级油井水泥添加包括飞灰、膨润土、重晶石与硅粉,在潮湿(100%)、饱和二氧化碳(常压,70 ℃)环境条件下养护28 d,研究其力学性能、化学成分及微观结构之间的关系。试验项目包括抗压强度、微观结构分析、X射线衍射及EDS扫描电镜。观察其养护样品发现,API G级添加飞灰的水泥呈现出最佳抗压强度及最深的碳化深度。而API G级添加膨润土的水泥现出最低抗压强度及最浅的碳化深度

关键词: 二氧化碳, API G级油井水泥, 碳化

Abstract: Storing CO2 underground by geological reservoirs is one of the ways to reduce atmospheric greenhouse gases. In the dry situation, CO2 has not harmed. But, when doing the geological reservoirs, the situation was often on the aquifers or deep saline aquifers. CO2 combined with water will become the carbonic acid (H2CO3) that makes cement alkalinity and compressive lower. This paper attempts to study the mechanical properties, chemical compositions, and microscopic structures of API G cements with different additives in the saturated-CO2 condition (atmospheric pressure, 70 ℃). The additives under investigation include fly ash, bentonite, and barite with silicate that try to find better well cements in CO2 operation wells. The evolution of the mechanical properties including compressive strength and microscopic structure analysis including XRD, EDS, and SEM, were recorded over a period of 28 days. The carbonized depths of the samples over time were also observed. This study finds that the API G cement with fly ash displays the best compressive strength with deepest penetrating depth of carbonization. The API G cement with bentonite with higher water content has the lowest compressive strength with shallowest penetrating depth of carbonization.

Key words: carbon dioxide, API G cement, carbonization

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