微硅粉能提高油井水泥的熱穩(wěn)定性是由于微硅粉含有95%以上的SiO2,它的加入改變了水泥的C/S比,使水泥的水化產(chǎn)物C—S—H的組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。實驗證明,在微硅粉的存在下,C3S粒子周圍存在著三層不同C/S的C—S—H疑膠,最內(nèi)層C/S為115左右,最外層C/S小于1。C/S不同,產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)不同,其性能也不相同。Eilers等人認為,在加入金石微硅粉的水泥中,隨加量和環(huán)境溫度不同,可得到一系列熱穩(wěn)定性好、強度高、滲透率低的水化產(chǎn)物。當微硅粉加量在35%左右,水泥體系C/S接近于1時,如溫度高于120℃,主要形成雪硅鈣石,當溫度高于150℃時,則主要形成硬硅鈣石和少量白鈣沸石,它們在400℃以內(nèi)均穩(wěn)定存在。除此之外,產(chǎn)物中少量白鈣鎂沸石,針鈉鈣石、片柱鈣石等對水泥的熱穩(wěn)定性也有一定作用,因此提高了水泥的耐高溫性能。
微硅粉是以活性SiO2為主要成份的無機粉末材料,可作為低密度水泥漿的高溫穩(wěn)定劑。在上述水泥漿中加入45%的微硅粉,水泥石在350℃、20MPa下養(yǎng)護3天,強度達1211MPa。