碳纤维增强油井水泥石的力学性能

作     者：李明 杨雨佳 郭小阳 LI Ming;YANG Yujia;GUO Xiaoyang

作者机构：西南石油大学材料科学与工程学院成都610500 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2015年第32卷第3期

页      面：782-788页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：中国石油集团公司科学研究与技术开发项目(2014A-4212) 

主　　题：碳纤维增强油井水泥石 力学性能 抗拉强度 弹性模量 增韧机制 

摘      要：油井水泥石在井下易脆裂,造成油井层间封隔失效,进而影响油井开采。为了解决这一问题,需要对水泥石进行降脆增韧。首先,考察了甲基纤维素和羧甲基纤维素对碳纤维的分散效果;然后,研究了碳纤维对油井水泥石抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响,并模拟井下环境测试了水泥石单轴和三轴应力-应变曲线;最后,使用扫描电子显微镜对碳纤维增强水泥石的微观形貌进行观察,探讨碳纤维对水泥石的增韧机制。结果表明:0.2wt%的羧甲基纤维素溶液可有效分散碳纤维;养护28d后,0.3wt%碳纤维增强水泥石的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度较纯水泥石的分别提高8.6%、31.5%和52.4%,三轴直接加载条件下,其弹性模量较纯水泥石的低49.5%;经过分散的碳纤维在水泥石中乱向分布,形成三维网络结构,通过桥联、剥离及拔出耗能作用增强水泥石。研究结果为解决油井水泥石易脆裂的问题提供了理论参考。