矿物纤维增强覆膜砂的界面力学模型研究

摘要：

为深入了解纤维复合防砂技术中纤维复合砂体的增强作用机理，对纤维与覆膜砂表面树脂层的界面性质进行了研究。基于纤维增强复合材料的剪滞理论模型，对单纤维树脂层微元体进行了界面力学分析；根据矿物纤维覆膜砂体的特征，对剪滞理论模型进行了修正，建立了可定量计算纤维覆膜砂体抗压强度的剪滞理论力学模型。研究发现，覆膜砂体具有宏观颗粒多孔特征和树脂反应收缩产生的大量微裂缝和微孔隙，使砂体应力集中，导致其在60和80℃温度下的抗压强度分别为2.75和8.88 M Pa；矿物纤维与覆膜砂体为点接触，每个接触点的有效粘结长度为0.3 mm左右；覆膜砂体中加入0.2％矿物纤维后，纤维复合砂体的抗压强度比空白砂体提高了0.92 M Pa。研究结果表明，最大剪应力与纤维有效粘结长度呈双曲正切函数关系，纤维有效粘结长度等于所用覆膜砂粒的半径，修正模型从界面力学的角度解释了纤维增强覆膜砂的作用机理，并可在较小误差范围内定量计算适当纤维掺量下纤维复合砂体的抗压强度。

关键词：纤维、防砂、覆膜砂、增强机理、力学分析、界面力学

分类号：TE358+.1(油气田开发与开采)

资助基金：中国石油化工股份有限公司前瞻性项目“纤维在防砂堵调领域可行性研究”编号P13045;江苏高校优势学科建设工程项目资助。

在线出版日期：2014-09-09（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：86-90