氧化石墨油井水泥基复合材料的力学性能研究

硅酸盐通报 , 2016, 35(1): 39-51.

氧化石墨油井水泥基复合材料的力学性能研究

蒙飞 ^1, , 袁进平 ^2, , 丁煜翰 ^3, , 杨燕 ^4, , 李明 ^5, , 郭小阳 ^6,

1.西南石油大学材料科学与工程学院,成都,610500

2.中国石油钻井工程技术研究院,北京,102206

3.西南石油大学材料科学与工程学院,成都,610500

4.中国石油冀东油田钻采工艺研究院,唐山,063000

5.西南石油大学材料科学与工程学院,成都,610500

6.西南石油大学油气藏地质及开发国家重点实验室,成都,610500

基金项目: 中国石油集团重大科技项目(2014A-4213) 冀东油田项目(JDYT-2014-JS-140) 西南石油大学大学生课外开放性实验校级重点项目(KSZ14118)

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

Mechanical Properties of Graphite Oxide Oil Well Cement-based Composite Material

Keywords： graphite oxide , oil cement stone , splitting tensile strength , mechanical property , reinforcement mechanism

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.

参考文献

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