碳纤维增强油井水泥石的力学性能

来源：复合材料学报杂志2015年第3期北京时间：

作者：李明, 杨雨佳, 郭小阳,

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28 d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。

关键词：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,