【摘要】：漂珠低密度水泥漿體系在低壓易漏地層具有重要的應(yīng)用,在固井過程中,低密度水泥漿注入套管與地層組成的環(huán)空中以后會凝結(jié)固化成水泥環(huán),固井水泥漿在環(huán)空中固化以后具有保護(hù)套管和封隔地層的作用,水泥環(huán)完整性對于井下生產(chǎn)安全至關(guān)重要。但是目前對漂珠低密度水泥漿體系的研究主要以滿足現(xiàn)場安全施工為主,對其力學(xué)性能的研究并不充分。本文對漂珠低密度水泥石進(jìn)行相關(guān)力學(xué)性能測試并進(jìn)行分析與討論,針對漂珠低密度水泥漿體系存在的力學(xué)完整性問題,通過對不同改性材料和纖維改性方法進(jìn)行研究,對其進(jìn)行力學(xué)改性,進(jìn)而提高低密度水泥環(huán)層間封隔能力。不同溫度和壓力條件下漂珠低密度水泥石抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度測試表明,漂珠低密度水泥石強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而升高;完整性實(shí)驗(yàn)表明,90℃條件下水泥石完整性不能滿足井下工況要求。三軸實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)溫度升高時(shí)漂珠低密度水泥石應(yīng)力-應(yīng)變值下降,90℃條件下應(yīng)變值較30℃條件應(yīng)變值降低0.1%,彈性模量升高579.5MPa。水泥石孔隙度實(shí)驗(yàn)表明90℃條件下孔隙度降低,這是由于隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高,漂珠低密度水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得致密。X射線衍射實(shí)驗(yàn)表明,漂珠低密度水泥石在水化過程中并沒有新物相生成;熱重分析表明,90條件下水化更加劇烈,因此其抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度更高。掃描電鏡實(shí)驗(yàn)表明,漂珠作為一種減輕材料不能抑制裂紋擴(kuò)展,因此有必要對其進(jìn)行改性處理。改性材料選擇纖維素纖維和碳纖維,接觸角分析表明碳纖維和纖維素纖維經(jīng)過等離子改性后親水性增強(qiáng),接枝改性纖維接觸角進(jìn)一步下降;比表面積實(shí)驗(yàn)表明改性后兩種纖維比表面積均增大。對兩種纖維分別進(jìn)行紅外測試分析和X射線光電子能譜分析,接枝改性處理后纖維表面產(chǎn)生-OH、-COOH、-C=O和C-O等基團(tuán),這也是纖維經(jīng)過處理后接觸角降低的原因。掃描電鏡分析表明改性處理后纖維表面變得粗糙,進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)論。接枝改性碳纖維主要機(jī)理是碳纖維表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新官能團(tuán),而纖維素纖維主要改性機(jī)理為等離子高速轟擊下,表面疏水性木質(zhì)素結(jié)構(gòu)被破壞,內(nèi)部親水性強(qiáng)的纖維素暴露在外,與水泥基材料結(jié)合更緊密。將改性后的兩種纖維分別加入漂珠低密度水泥漿內(nèi),.隨著纖維加量的升高,水泥漿體流動度和流變性降低;隨著纖維加量的升高,漂珠低密度水泥石抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度先降低后增加;完整性實(shí)驗(yàn)表明,加入改性纖維后水泥環(huán)層間封隔效果得到改善。水泥石三軸實(shí)驗(yàn)表明,加入改性纖維后漂珠低密度水泥石應(yīng)變值升高。X射線衍射實(shí)驗(yàn)表明水泥石內(nèi)部并無新的物相產(chǎn)生。掃描電鏡實(shí)驗(yàn)表明,碳纖維增韌機(jī)制主要為纖維橋接,纖維素纖維主要為纖維拔出,改性處理后纖維與基體之間結(jié)合情況得到改善;同時(shí)掃描電鏡實(shí)驗(yàn)表明,接枝改性處理后纖維表面附著更多的水化產(chǎn)物,纖維與水泥基體之間結(jié)合效果提高。
【圖文】：

圖１－１漂珠低密度水泥石力學(xué)性能與改性研宄技術(shù)路線逡逑

圖２－１邋（ａ）碳纖維邐圖２－１邋（ｂ）纖維素纖維逡逑
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE256.6

【參考文獻(xiàn)】

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1 李明;楊雨佳;郭小陽;;碳纖維增強(qiáng)油井水泥石的力學(xué)性能[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2015年03期

2 陳光;連進(jìn)報(bào);楊增民;任玲娟;吳晉波;時(shí)永會;石磊;;江蘇金壇鹽穴儲氣庫井低含鹽水泥漿固井技術(shù)[J];鉆井液與完井液;2014年03期

3 劉洋;嚴(yán)海兵;余鑫;馮予淇;范偉華;;井內(nèi)壓力變化對水泥環(huán)密封完整性的影響及對策[J];天然氣工業(yè);2014年04期

4 黎澤寒;李早元;劉俊峰;岳家平;李懷仲;郭小陽;;低壓易漏深井大溫差低密度水泥漿體系[J];石油鉆采工藝;2012年04期

5 滕兆健;邢秀萍;常燕;;空心玻璃微珠低密度水泥漿的初步研究[J];鉆井液與完井液;2011年S1期

6 雷宇;馬超;;低密度空心微球水泥漿的長期穩(wěn)定性評價(jià)[J];高校實(shí)驗(yàn)室工作研究;2011年02期

7 張穎;陳大鈞;李競;余志勇;萬偉;;塑性低密度水泥漿體系的室內(nèi)研究[J];鉆井液與完井液;2011年02期

8 賈成前;馮波;李毅;白雪峰;;粉煤灰—漂珠復(fù)合低密度水泥漿固井試驗(yàn)與應(yīng)用[J];世界地質(zhì);2011年01期

9 董黎麗;;微硅-漂珠復(fù)合低密度水泥漿體系的室內(nèi)研究與應(yīng)用[J];中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量;2011年02期

10 字銀東;;低密度水泥漿固井技術(shù)探討[J];現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè);2011年01期

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本文編號：2706645