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氧化石墨油井水泥基复合材料的力学性能研究

编号:CPJS05985

篇名:氧化石墨油井水泥基复合材料的力学性能研究

作者:蒙飞 袁进平 丁煜翰 杨燕 李明 郭小阳

关键词: 氧化石墨 油井水泥石 劈裂拉伸强度 力学性能 增强机理

机构: 西南石油大学材料科学与工程学院 中国石油钻井工程技术研究院 中国石油冀东油田钻采工艺研究院 西南石油大学油气藏地质及开发国家重点实验室

摘要: 针对油井水泥石易脆裂而导致油气井水泥环层间封隔失效这一问题,实验研究了氧化石墨对油井水泥石力学性能的增强效果。利用SEM、EDS和XRD等手段对氧化石墨增强水泥石进行了表征,并探讨了氧化石墨增强机理。实验结果表明:氧化石墨可显著增强水泥石力学性能,氧化石墨掺量为0.05%时,增强水泥石的28 d抗压、抗折和劈裂拉伸强度较纯水泥石分别提高68.63%、17.44%和159.12%;氧化石墨对水泥浆的应用性能无不良影响,反而有助于改善水泥浆的沉降稳定性并降低水泥浆失水量。机理分析结果表明:水泥石在受外力破坏时,氧化石墨层内、层间均出现损伤;一方面氧化石墨层内破坏时其化学键必然断裂而耗能,另一方面氧化石墨层间剥离时需克服层间作用力而耗能,氧化石墨主要通过上述两方面的作用增强水泥石力学性能。研究结果可为解决油井水泥石易脆裂问题提供理论参考。

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