复杂应力环境下纤维水泥阻裂机理实验研究

摘要：

水泥环在井下复杂应力环境下易发生脆裂而引起"二次窜流".在水泥中加入纤维可以改善水泥环的韧性.利用电镜扫描的手段对纤维水泥石受拉、受压以及受射孔冲击破坏产生的裂纹进行的镜像分析实验表明:纤维的存在会使水泥石微裂纹处局部强度增加,从而增加了水泥石抗压强度.同时,纤维的加入使得水泥石的断裂应力强度因子降低,从而增强了水泥石的抗断裂能力.不论裂纹发展方向与纤维长度方向垂直还是一致,纤维-基体界面对裂纹的发展都有一定的阻挠作用.在纤维水泥石受压、受拉以及射孔的破坏过程中,纤维对裂纹的发展都起到了阻裂作用.这种阻裂作用增加了水泥石的韧性,一方面有助于射孔完井作业的顺利完成;另一方面有助于水泥承受复杂的井下应力,进而减少"二次窜流"现象的发生.根据纤维水泥阻裂的机理,建立了纤维水泥阻裂的力学模型.:纤维的存在会使水泥石微裂纹处局部强度增加,从而增加了水泥石抗压强度.同时,纤维的加入使得水泥石的断裂应力强度因子降低,从而增强了水泥石的抗断裂能力.不论裂纹发展方向与纤维长度方向垂直还是一致,纤维-基体界面对裂纹的发展都有一定的阻挠作用.在纤维水泥石受压、受拉以及射孔的破坏过程中,纤维对裂纹的发展都起到了阻裂作用.这种阻裂作增加了水泥石的韧性,一方面有助于射孔完井作业的顺利完成;另一方面有助于水泥承受复杂的井下应力,进而减少"二次窜流"现象的发生.根据纤维水泥阻裂的机理,建立了纤维水泥阻裂的力学模型.:纤维的存在会使水泥石微裂纹处局部强度增加,从而增加了水泥石抗压强度.同时,纤维的加入使得水泥石的断裂应力强度因子降低,从而增强了水泥石

关键词：水泥环、纤维水泥、阻裂作用、镜像分析、微裂纹、力学模型、实验研究

所属期刊栏目：29

分类号：TE256.7(钻井工程)

资助基金：国家高技术研究发展计划863项目2006AA092340

在线出版日期：2009-02-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：922-926