頁巖氣開采是國家十三五能源計(jì)劃的一個(gè)主要目標(biāo)。水力壓裂方法是一項(xiàng)有廣泛應(yīng)用前景的油氣井增產(chǎn)措施,已經(jīng)成為油氣開采的主要方法。水力壓裂方法中套管水壓力最高可達(dá)上百兆帕,這對油氣井固井水泥環(huán)(套管和巖層之間的水泥石)的力學(xué)性能提出了更高的要求。此外,由于油井水泥自收縮產(chǎn)生的微環(huán)隙是導(dǎo)致水泥環(huán)密封完整性喪失的主要原因。已有的研究表明,納米添加材料能極大改善水泥基材料的物理力學(xué)性能和自收縮性質(zhì)。但是,現(xiàn)有的研究缺乏對高溫養(yǎng)護(hù)條件下,納米添加材料對水泥基材料的水化行為、物理力學(xué)和收縮性能的研究。本論文工作擬將單一納米氧化鎂、單一碳納米管、納米氧化鎂+碳納米管這三類納米材料添加到油井水泥中,在80℃條件下養(yǎng)護(hù)1、3、7天,通過油井水泥漿性能流變性能測試、宏觀力學(xué)性能測試、和自收縮性能測試研究這三類納米復(fù)合材料對油井水泥自收縮性能和物理力學(xué)性能的影響,確定這些納米添加材料的最優(yōu)配比。利用壓汞法(Mercury intrusion porosimetry,MIP)、X射線衍射(X-Ray diffraction,XRD-精修(Rietveld)法、差熱式熱重分析(Thermo gravimetry-d...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 碳納米管摻和水泥基材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 氧化鎂摻和水泥基材料的研究現(xiàn)狀
    1.4 論文研究內(nèi)容和研究方法
    1.5 論文的技術(shù)路線
第2章 實(shí)驗(yàn)方法和原理
    2.1 實(shí)驗(yàn)原材料
        2.1.1 G級油井水泥和拌合水
        2.1.2 納米材料
        2.1.3 論文所用外加劑及其作用機(jī)理
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 油井水泥漿的制備
        2.2.2 流變性、游離液和密度測試
        2.2.3 抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度以及三軸實(shí)驗(yàn)
        2.2.4 波紋管自收縮實(shí)驗(yàn)
        2.2.5 微觀實(shí)驗(yàn)
    2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
第3章 80℃養(yǎng)護(hù)下納米氧化鎂對油井水泥的性能影響研究
    3.1 外加劑含量的確定
    3.2 納米氧化鎂懸浮液的制備
    3.3 油井水泥石的自收縮
        3.3.1 自收縮的定義
        3.3.2 自收縮時(shí)間零點(diǎn)t₀的定義
        3.3.3 納米氧化鎂對時(shí)間零點(diǎn)和自收縮的影響
    3.4 納米氧化鎂對油井水泥石力學(xué)性能的影響
        3.4.1 納米氧化鎂對力學(xué)強(qiáng)度的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 80℃養(yǎng)護(hù)下碳納米管對油井水泥性能影響
    4.1 碳納米管懸浮液的制備
    4.2 碳納米管對油井水泥漿性能的影響
    4.3 碳納米管對油井水泥石力學(xué)性能的影響
        4.3.1 碳納米管對水泥石力學(xué)性能的影響
        4.3.2 三軸力學(xué)實(shí)驗(yàn)
    4.4 碳納米管含量對水泥石自收縮的影響
    4.5 微觀實(shí)驗(yàn)
        4.5.1 TG-DTA實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.5.2 MIP實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.5.3 Rietveld全譜擬合和XRD衍射圖譜結(jié)果
        4.5.4 SEM實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.6 本章小結(jié)
第5章 納米氧化鎂/碳納米管對油井水泥性能影響
    5.1 復(fù)合納米材料油井水泥漿的配比以及制備工藝
    5.2 復(fù)合納米材料油井水泥漿的流變性和游離液測試
    5.3 復(fù)合納米材料油井水泥石的自收縮實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 復(fù)合納米材料對自收縮時(shí)間零點(diǎn)t₀以及速率的影響
        5.3.2 復(fù)合納米材料對自收縮的影響
    5.4 復(fù)合納米材料油井水泥石的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)
    5.5 復(fù)合納米材料油井水泥石的微觀機(jī)理
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參與科研情況說明
致謝



本文編號：3745309