近日，中科院武漢巖土力學(xué)研究所(以下簡(jiǎn)稱武漢巖土所)團(tuán)隊(duì)利用超臨界二氧化碳(CO2)對(duì)納米黏土材料進(jìn)行改性處理，提高了井筒水泥石耐久性。相關(guān)研究發(fā)表于《結(jié)構(gòu)與建筑材料》。
CO2捕集、利用與封存技術(shù)是現(xiàn)行最有效的CO2減排技術(shù)之一。CO2注入井、監(jiān)測(cè)井等井筒的固井水泥在CO2腐蝕作用下的耐久性是保障CO2長(zhǎng)期有效封存的關(guān)鍵。因此，開(kāi)發(fā)CO2注入和監(jiān)測(cè)井用水泥抗腐蝕劑、評(píng)價(jià)井筒水泥抗CO2腐蝕劑性能、闡明抗CO2腐蝕作用機(jī)理，可有效提高井筒水泥耐久性，保障CO2注入井和監(jiān)測(cè)井長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行。
針對(duì)上述需求，武漢巖土所CO2地質(zhì)封存組研究團(tuán)隊(duì)利用超臨界CO2對(duì)納米黏土材料進(jìn)行改性處理，通過(guò)透射電鏡與選區(qū)電子衍射分析，獲得了改性納米黏土的微觀結(jié)構(gòu)與納米晶體物相;利用高溫高壓反應(yīng)釜模擬高濃度CO2腐蝕環(huán)境，對(duì)添加改性納米黏土材料的井筒水泥石和對(duì)照組腐蝕過(guò)程進(jìn)行了研究，并基于微米CT表征手段，提出了CT切片特征分析算法，對(duì)改性納米黏土提升井筒水泥石耐CO2腐蝕的性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
研究結(jié)果表明，由于超臨界改性納米黏土材料的加入，井筒水泥石在長(zhǎng)期CO2腐蝕后其大孔隙的擴(kuò)展和水泥基質(zhì)的流失被控制;改性納米黏土阻礙了CO2向水泥石內(nèi)部的侵入，并對(duì)溶解區(qū)域具有一定的修復(fù)作用，使得井筒水泥石耐久性得以提高。
研究人員表示，為進(jìn)一步提高CO2利用效率、拓展其利用途徑，可利用超臨界CO2的獨(dú)特性質(zhì)，進(jìn)行新型超臨界CO2改性材料開(kāi)發(fā)，為高附加值、多元化利用CO2提供新思路。(見(jiàn)習(xí)記者荊淮僑)
關(guān)鍵詞： 提升封存CO2的井筒水泥耐久性 二氧化碳 井筒水泥石 納米黏土材料
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