頁巖氣開采是國家十三五能源計劃的一個主要目標。水力壓裂方法是一項有廣泛應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)護條件下,納米添加材料對水泥基材料的水化行為、物理力學和收縮性能的研究。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1、3、7天,通過油井水泥漿性能流變性能測試、宏觀力學性能測試、和自收縮性能測試研究這三類納米復合材料對油井水泥自收縮性能和物理力學性能的影響,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 實驗方法和原理
    2.1 實驗原材料
        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理
    2.2 實驗方法
        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 抗壓強度、抗折強度以及三軸實驗
        2.2.4 波紋管自收縮實驗
        2.2.5 微觀實驗
    2.3 實驗設(shè)備
第3章 80℃養(yǎng)護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 自收縮時間零點t₀的定義
        3.3.3 納米氧化鎂對時間零點和自收縮的影響
    3.4 納米氧化鎂對油井水泥石力學性能的影響
        3.4.1 納米氧化鎂對力學強度的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 80℃養(yǎng)護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性能的影響
        4.3.1 碳納米管對水泥石力學性能的影響
        4.3.2 三軸力學實驗
    4.4 碳納米管含量對水泥石自收縮的影響
    4.5 微觀實驗
        4.5.1 TG-DTA實驗結(jié)果
        4.5.2 MIP實驗結(jié)果
        4.5.3 Rietveld全譜擬合和XRD衍射圖譜結(jié)果
        4.5.4 SEM實驗結(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 復合納米材料油井水泥漿的配比以及制備工藝
    5.2 復合納米材料油井水泥漿的流變性和游離液測試
    5.3 復合納米材料油井水泥石的自收縮實驗
        5.3.1 復合納米材料對自收縮時間零點t₀以及速率的影響
        5.3.2 復合納米材料對自收縮的影響
    5.4 復合納米材料油井水泥石的力學性能實驗
    5.5 復合納米材料油井水泥石的微觀機理
    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
發(fā)表論文和參與科研情況說明
致謝



本文編號：3745309