4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.4. Tác dụng của phụ gia hợp chất sắt trong ximăng giếng khoan
Phụ gia chứa sắt có tác dụng tăng cường độ, độ dẻo dai và bền nhiệt. Theo một nghiên cứu của Nick C Collier, dưới tác dụng của nhiệt độ cao, hydroxit sắt tham gia phản ứng với các sản phẩm thủy hóa của xi măng tạo thành các khoáng dạng ettringite có sự thay thế của sắt và có tính chất kết dính, kích thước nhỏ nên tăng độ bền của đá xi măng:
Fe(OH)3 + CaSO4.2H2O Ca6Fe2(SO4)3(OH)2.nH2O
Ngoài ra trong nghiên c ứu của minh, Nick C Collier còn tìm thấy một dạng sản phẩm kết tinh khi có mặt hydroxit sắt là Ca3AlFe(SiO4)(OH)8. Mặc dù vơi số lượng không lớn nhưng cũng đóng góp phần nào trong việc cải thiện cơ tính đá xi măng.
Như vậy ngoài khả năng đóng góp các khoáng kết dính, phụ gia sắt đưa vào còn làm giảm lượng sản phẩm Ca(OH)2 - là nguyên nhân gây hiện tượng trương nở thể tích về sau có ảnh hưởng xấu tới độ bền của đá xi măng - trong quá trình hydrat.
26
Hệ sắt là chất kìm hãm quá trình hydrat hóa c ủa xi măng và tạo cấu trúc gel không bền vững. Nó được dùng như một chất kìm hãm trong thời gian bơm trám giếng khoan.
Sắt tuy có phản ứng với các thành phần thủy hóa của xi măng nhưng phản ứng chậm ở nhiệt độ thường nên ở giai đoạn đ ầu chúng chính là các phần tử làm gián đoạn sự tạo khung cấu trúc làm chậm quá trình chuyển hóa từ hệ lỏng sang rắn. Do đó kéo dài được thời gian đông kết và thời gian đặc quánh.
Ngoài ra, các hạt keo sắt có kích thước rất nhỏ, hình cầu, do đó chúng có khả năng phân tán trong hệ xi măng – phụ gia – nước rất tốt. Sự phân tán các hạt hình cầu trong hệ làm tăng khả năng trượt lên nhau của các hạt trong hệ, hay nói cách khác là làm giảm lực ma sát nội tại, tăng tính lưu biến của dung dịch xi măng. Điều này rất quan trọng trong quá trình bơm trám giếng khoan.
Ở nhiệt độ cao hệ Fe2+
/Fe3+ có vai trò quan trọng trong việc làm tăng các khoáng chịu nhiệt của đá xi măng. Các nghiên cứu cho thấy khoáng CF có khả năng chịu nhiệt và chịu áp tốt.