环氧树脂胶结人造砂岩单轴力学性质研究

来源：石油科学通报杂志2023年第5期北京时间：

作者：晏敏；邓金根；田得粮；蔚宝华；肖强忠；陈卓

单位：中海油田服务股份有限公司,天津 300459%中国石油大学(北京)油气资源与工程国家重点实验室,北京 102249%中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300459

摘要：人造砂岩以其易于获取和性质可控的特点,在石油、岩土工程等领域具有广泛的运用.然而,人造岩心的力学性质与天然岩心之间仍然存在一定的差异.为研究环氧树脂胶结人造砂岩的力学性质,分别使用 3 种不同的环氧固化体系进行人造岩心的制备.通过对不同固化体系胶结岩心的单轴应力—应变曲线和破坏形式的对比,研究了固化体系对岩心力学性质的影响.通过改变固化剂比例、固化时间和促进剂含量,分析了影响脂环族环氧树脂胶结岩心脆性的主导因素.针对环氧树脂的老化问题,进行了岩心浸泡流体后的强度测试,研究了环氧树脂胶结人造岩心力学性质对流体的敏感性.结果表明:环氧固化物的力学性质与环氧树脂及固化剂的类型和结构有关,不同环氧固化体系胶结的人造岩心力学性质差异较大;使用脂环族环氧树脂胶结的人造岩心其脆性相对更好,岩心破坏后应变软化迅速,表面可见明显的破坏倾角;促进剂对脂环族环氧树脂胶结岩心的脆性和强度有较大影响,促进剂含量低会导致岩心塑性太强,含量过高则导致岩心强度下降,以DMP-30 作促进剂时用量 3%到 5%较为合适;岩心强度对水和矿物油均有不同程度的敏感性,其中水对强度的弱化作用较为显著,泡水 2 h可导致 50%左右的强度损失;对于涉及流体饱和的人造岩心力学性质的相关研究,应考虑岩心强度对流体的敏感性.本文的结果对于降低人造岩心与天然岩心之间的力学性质差异以及人造岩心在岩石力学实验方面的运用具有一定的指导意义.

关键词：人造砂岩,环氧树脂,力学性质,胶结剂,岩心制备