基于数值模拟的CO2对油井水泥石腐蚀规律研究

CO2对水泥石的腐蚀是长期以及多因素影响的过程.为研究 CO2 对水泥石的腐蚀规律,基于溶质运移理论、化学反应动力学定律和物料守恒原理,建立了CO2 腐蚀水泥石的溶质运移反应模型,以数值计算的手段再现了CO2 腐蚀水泥石的物理化学过程,并得出了适用于数值模拟的腐蚀深度测定方法及腐蚀区域的定量划分方式.研究结果表明:C-H在腐蚀过程中最先耗尽,当C-H大量消耗后C-S-H才开始参与反应.水泥石外侧溶蚀作用使水泥石性能劣化,而内部CaCO3 沉积使水泥石孔隙度降低.同时,温度升高加会加剧水泥石腐蚀,碳酸溶液中Ca2+摩尔浓度和pH值提高会抑制腐蚀,但溶液pH值只有在较低范围内(＜3)变化才会对腐蚀深度产生明显影响.