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在固井水泥自修复应用中,通常采用遇油气触发型自修复作为固井微裂缝修复的主要方法。水泥基渗透结晶型防水剂(简称CCCW)作为一种独特的刚性防水材料,因其防水效果持久、自愈性能良好等特点,具有广阔的工程应用前景。传统水泥基渗透结晶防水剂主要作为涂料,或者粉剂添加到混凝土中,以达到防渗、防水的目的。本文在建筑基防水材料研究的基础上,改性合成了适用于油井水泥的遇水结晶型自修复剂CW。通过对固井工程遇水型自修复剂的开发与机理的研究并得到具有自主知识产权的油井水泥遇水型自愈合剂,对提高我国固井工程自修复方面的研究具有重大的现实意义。本文主要围绕以下内容进行展开:首先查阅文献了解中外固井水泥环自愈合研究状况,并对现有建筑类渗透结晶防水母料进行分析,将渗透结晶型自修复材料组分大致分为羧酸、含硅助剂和无硅助剂三类,采用“恒压造缝”与“一字造缝”两种室内水泥石微裂缝造缝方式,以水泥石裂缝修复前后水泥石渗透率的变化率为主要评价指标,通过正交实验确定了具有自修复活性的苹果酸。其次,以苹果酸、聚乙二醇、浓硫酸等为主要原料,通过酯化反应得到了改性产品CT。通过单因素实验,优化出CT合成条件为:苹果酸:聚乙二醇:浓硫酸为1:2:0.8%,反应温度为90℃,反应时间为3h,并对分离提纯后的CT进行分子结构的分析表征。最后将CT通过与其他活性助剂组合得到油井水泥遇水型自修复剂CW,CW与其他外加剂调配于拌浆过程添加到水泥浆中,能够满足油田固井水泥浆基本性能要求,对水泥浆综合性能无明显影响,对水泥石后期抗压强度等无影响。CW自修复实验结果表明:在温度80℃的条件下,抗压强度恢复率达92.8%,渗透率修复率达94.0%。通过与空白样、遇烃自修复相比,SEM、XRD等显示CW能在裂缝处生成枝蔓结晶,掺有自修复剂的水泥浆其裂缝自修复能力较空白样、遇烃自修复显著,且具有较好的二次自修复作用。最后结合孔结构分析讨论了自修复剂CW的渗透结晶修复机理。CW主要促进基体裂缝表面水化硅酸钙的形成,从而实现水泥石微裂缝的自修复作用。