高溫環(huán)境下油井水泥石力學(xué)性能試驗

作者:王磊; 曾義金; 張青慶; 徐峰; 楊春和; 郭印同; 陶謙; 劉杰 頁巖油氣富集機理與有效開發(fā)國家重點實驗室; 北京100101; 中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國家重點實驗室; 湖北武漢430071; 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院; 北京100101; 中國石油管道有限責(zé)任公司西氣東輸分公司; 上海200122; 重慶大學(xué)煤礦災(zāi)害動力學(xué)與控制國家重點實驗室; 重慶400044

摘要:油井水泥石通常在地層深部高溫環(huán)境下服役,其力學(xué)性能對于油氣井的固井質(zhì)量以及后續(xù)水力壓裂施工有重要影響。按照深井高溫油氣井所用的常規(guī)水泥漿體系配方,在溫度130℃、壓力20.7MPa的養(yǎng)護環(huán)境下,制備標準圓柱體水泥試樣,開展常溫單軸壓縮試驗,常溫、80℃、130℃條件下的三軸壓縮和循環(huán)加卸載試驗,探究油井水泥石在高溫下的強度、變形、破壞模式等特征。結(jié)果表明:常溫下水泥石表現(xiàn)出顯著的彈脆性特征,水泥石破壞后形成宏觀裂縫;在80℃下水泥石的抗壓強度沒有明顯減弱,彈性模量相對于常溫下降低了11.1%;在130℃下水泥石的抗壓強度和彈性模量均顯著降低,相對于常溫下分別下降17.4%和47.6%;80和130℃下水泥石的變形均以軸向壓縮變形為主,側(cè)向膨脹較小,不易形成明顯宏觀裂縫,表現(xiàn)出良好的抵抗變形破壞的能力,具有近似線彈性-理想塑性的特征;80和130℃下對水泥石的循環(huán)加卸載產(chǎn)生的塑性變形分別為0.9773%和0.5649%,是常溫下的2.26倍和1.31倍,塑性變形主要形成于第1個加卸載循環(huán)。

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中國石油大學(xué)學(xué)報·社會科學(xué)版

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