【正文】 大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 適合纖維改性。 （ 3）聚丙烯纖維加量在 %，其流變性 能 、抗壓抗折強(qiáng)度 最佳 ， 加量為 %時(shí)其漏失性能 最佳 。 （ 5）加入纖維后會(huì)影響漿體的失水 率，在 %左右摻量時(shí)，降失水效果明顯 。原因：纖維長度相差太大 ，且種類不同，極易相互纏結(jié) ，造成分散困難，是性能不理想 。原因：復(fù)合結(jié)團(tuán)很大程度是因?yàn)閮煞N纖維都為柔性，用金屬纖維取代長型架橋纖維，能克服此情況。同時(shí)，我還要向 靳東旭 等 師兄以及實(shí) 驗(yàn)室的吳品華等 同學(xué)表示真誠的謝意，沒有他們的支持 、指導(dǎo)與合作，我的實(shí)驗(yàn)也不會(huì)那么順利進(jìn)行 。在實(shí)驗(yàn)和完成論文的過程中，他 們 鼓勵(lì)我積極思考，大膽動(dòng)手，勇于創(chuàng)新。原因： 基漿 有 一定黏度，此時(shí)加入纖維更易分散，降低結(jié)團(tuán)幾率 。 （ 7）復(fù)合纖維改性的效果， 并不是簡單的兩種纖維改性性能的疊加，所以在抗折抗壓過程中，纖維阻止破壞的作用次序有先后，并且相互影響。 %。故選擇最佳加量為 %177。 水泥灰篩否對(duì)水泥石的表面光潔度 和氣孔數(shù)量 有影響 ：未篩的水泥灰存在大量顆粒，不同的粒徑會(huì)產(chǎn)生大量孔隙，使氣泡產(chǎn)生，影響 水泥石 外觀、 品質(zhì) （如圖 、 ）。其性能測試如下： 表 復(fù)合纖維改性水泥漿系統(tǒng)分析 代號(hào) 陶瓷纖維 聚丙烯 纖維 流變性 抗折強(qiáng)度 MPa 抗壓強(qiáng)度 KN/cm2 備注 TP1 % % 140/76/53/29/2/1 分散不均 TP2 % % 150/89/60/32/3/1 分散不均，大部分陶瓷纖維未斷 TP3 % % 138/74/52/33/2/1 比較均勻 TP4 % % 147/90/58/34/2/1 分散均勻，一部分陶瓷纖維未斷 有上表可知： 抗折性能相對(duì)基漿水泥石都有所提升，但效果不夠理想。 復(fù)合纖維改性水泥漿及性能探討 19 堵漏 性能測定 上圖 為 堵漏試驗(yàn)的示意圖，纖維橋接于水泥漿縫隙之間，形成網(wǎng)絡(luò) ，固定固體粒子，從而起到堵漏作用。試驗(yàn)研究得出纖維的加入對(duì)漿的流動(dòng)性能有影響。 陶瓷纖維 斷面 陶瓷纖維水泥斷面 復(fù)合纖維改性水泥漿及性能探討 17 水泥斷面 流動(dòng)性能測定 在配水泥干灰時(shí)加入不同比例的陶瓷、聚丙烯纖維 %、 %、 %、等，攪拌均勻后稠化前后，分別測試其流動(dòng)性。 得出結(jié)果 ，纖維的加入對(duì)水泥石的抗折強(qiáng)度有很大影響，特別是在 %%時(shí)有很好的抗折強(qiáng)度。試驗(yàn)研究得出纖維的加入對(duì)水泥石的抗折性能有影響。試驗(yàn)研究得出纖維的加入對(duì)水泥漿的流變性能有影響。 圖 纖維改性水泥石斷面路徑 對(duì)比 情 況 得出結(jié)果 當(dāng)兩種纖維加量為水泥加量的 %左右時(shí)，水泥石的抗壓 強(qiáng)度明顯高于未加纖維時(shí)的水平。當(dāng)纖維加量在 %附近時(shí) 水泥石的抗壓強(qiáng)度 有增加 趨勢。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 抗壓性能的測定 在 配水泥干灰時(shí)加入不同比例的陶瓷、聚丙烯纖維 %、 %、 %、 %等，攪拌均勻后稠化、養(yǎng)護(hù)。 N流動(dòng)指數(shù) K稠度系數(shù) φ 300轉(zhuǎn)速為 300r/min 時(shí)粘度計(jì)的讀數(shù) n=（ φ 300/φ 100 ） K=（ φ 300/ 511） n 纖維加量范圍的確定 及性能測定 通過 多 次對(duì)比試驗(yàn)基本上確定了纖維的加量范圍，陶瓷纖維在 %177。 其中確定了 PP、陶瓷纖維改性水泥漿體復(fù)合纖維改性水泥漿及性能探討 13 系的加量問題，并且 發(fā)現(xiàn)了不少諸如水泥灰細(xì)度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響、纖維混合方式對(duì)其配伍性的影響等問題。 ③ 啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，關(guān)閉液壓油開關(guān)，保持壓力加量為 25N。 ③ 啟動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)，待試驗(yàn)條折斷，記錄數(shù)據(jù)。 ③ 將稠化好的水泥漿均勻倒入模具（長方形、圓柱形）中，密封好。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 ⑥ 從打開底閥至用量筒收集濾液 7分半鐘。 ④ 從加熱筒中取出失水儀漿筒并關(guān)閉其頂閥。 ⑦ 洗凈設(shè)備。 ④ 將 水泥漿倒入常壓稠化儀漿杯中。 ⑦ 洗凈設(shè)備，擦干待用。 復(fù)合纖維改性水泥漿及性能探討 11 ④ 從漿液到達(dá)外筒刻度秒開始， 60s 后讀出刻度盤上的讀數(shù)，然后立即將儀器轉(zhuǎn)換到 300r/min 的轉(zhuǎn)速檔， 20s后讀出刻度盤上的讀數(shù)，再將儀器立即轉(zhuǎn)換到200r/min 的轉(zhuǎn)速檔， 20s 后讀出刻度盤上的讀數(shù) ，依次為 200r/min、 6r/min、 3r/min。 ② 在試驗(yàn)溫度下攪拌水泥漿 20min 后，移去攪拌葉片，在常壓稠化儀中用攪拌棒攪拌水泥漿 5s。 ④ 將樣品杯外殼洗凈、擦干，然后將密度計(jì)放在支架上，移動(dòng)游碼，使游梁處于平衡狀態(tài)。 ② 將蓋子放在樣品杯上，打開蓋子上的單向閥。 500r/min） ,繼續(xù)攪拌 35177。 利用 140 目篩子細(xì)化水泥干灰后， 稱取600/800/1200gG 級(jí)水泥， 264/352/528g水，外加劑采用外摻法，水摻量為占水泥干灰 總重的百分?jǐn)?shù) 44%（ %， BWOC）。 （ 5）確定了復(fù)合改性纖維的尺寸后改變加量，調(diào)整水泥漿的穩(wěn)定性重復(fù)復(fù)合纖維改性水泥漿的各項(xiàng)性能評(píng)價(jià)測試，得到一種滿足固井工程應(yīng)用的復(fù)合纖維改性水泥漿體系。 研究內(nèi)容 通過對(duì)現(xiàn)有復(fù)合纖維改性油井水泥的歸類研究，結(jié)合本文的研究思路開展對(duì)常規(guī)密度的油井水泥漿進(jìn)行改性，主要研究工作包括以下幾個(gè)方面： （ 1）根據(jù)不影響常規(guī)水泥漿的穩(wěn)定性的原則，確定陶瓷纖維的最佳加量，將陶瓷纖維摻混水泥干灰配制油井水泥漿。此時(shí)，纖維的作用可看作是一反作用于裂紋面上的閉合力。在荷載尤其是沖擊動(dòng)荷載作用下，材料內(nèi)部缺陷或微觀裂紋尖端附近將出現(xiàn)應(yīng)力的奇異性，巨大的應(yīng)力集中降低了材料的強(qiáng)度尤其是抗沖擊韌性，于是宏觀裂縫便產(chǎn)生了。 纖維材料堵漏機(jī)理分析 提高漏失井段的承壓能力，必須根據(jù)地層漏失特性和原理，選擇適合的堵漏材料和相關(guān)體系及施工措施。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 纖維材料的選擇 用于油井水泥中的增韌纖維按其性能分為兩類：一類是彈性模量高于水泥的高強(qiáng)纖維，用于顯著提高強(qiáng)度和韌性，如鋼纖維、碳纖維、石棉、玻璃纖維，陶瓷等，其中陶瓷纖維在普通硅酸鹽水泥基體中可長時(shí)間 (至少一年 )保持其抗彎增強(qiáng)效果，耐久性 大大優(yōu)于抗堿玻纖，并且價(jià)格低廉；另一類是彈性模量低于水泥的纖維，如尼龍纖維、纖維素纖維 ，大部分天然纖維 等。 研究思路 國 內(nèi)外研究 雖然一直在說纖維改性水泥漿體系的優(yōu)越性能，但沒有具體介紹纖維加量的對(duì)水 泥漿（石）的影響規(guī)律。 2020年 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院針對(duì)因射 孔和增產(chǎn)措施使油井水泥環(huán)產(chǎn)生脆性破壞，從而帶來層 間 流體竄流和套管損失率上升的問題，研制出了一種新型復(fù)合纖維增韌劑 SD。 目前，該體系在大港油田內(nèi)外已成功應(yīng)用了 10口井，油層套管固井質(zhì)量良好，低壓易漏油氣藏的固井成功率達(dá)到 100％。由于采用了獨(dú)特的纖維表面處理，使長達(dá) 36毫米的化學(xué)纖維具有了較強(qiáng)的親水性能，克服了石棉、玻纖等普通纖維不易分散、污染大的缺點(diǎn)。維持水 泥環(huán)密封性能，延長油氣井生產(chǎn)壽命，大港鉆采院當(dāng)年開始進(jìn)行。 1995年 陶瓷纖維作為一種高彈模無機(jī)纖維改進(jìn)．主要用作高溫窯爐的耐高溫絕熱材料。在常規(guī)固井過程中，該水泥漿體系也具有很好的堵漏作用。在漏失地層中，纖維能形成一種惰性纖維網(wǎng)狀物，有效防止固井過程中的漏失，不但能降低補(bǔ)救擠水泥作業(yè)幾率，而且纖維水泥漿對(duì)地層無傷害。這些易分散的纖維 組成纖維網(wǎng)作為橋接固體粒子的平臺(tái)，防止進(jìn)一步出現(xiàn)漏失。因此，水泥漿的有關(guān)性能一般均是在模擬井下溫度壓力的情況下測定的 。水泥的水化反應(yīng)是一個(gè)不斷進(jìn)行的過程。在油井水泥中，對(duì)水泥的凝結(jié)與硬化起主導(dǎo)作用的是以下四種礦物成分：硅酸三鈣（ C3S）、硅酸二鈣（ C2S）、鋁酸三鈣（ C3A）和鐵鋁酸四鈣（ C4AF）。美國石油學(xué)會(huì)（ API）規(guī)定了 8 種級(jí)別的油井水泥，我國也參照 API 標(biāo)準(zhǔn)制定了油井水泥的標(biāo)準(zhǔn)。一些傳統(tǒng)的方案是在低密度水泥體系下開口井鉆井或固井階段期間實(shí)施水泥堵漏，包括在固井期間使用堵漏材料（ LCM）。傳統(tǒng)方法包括下列顆粒、纖維和片狀材料與鉆探階段的鉆井液或鉆井、固井時(shí)的水泥漿混合。 堵漏 漏失是指鉆井液體在鉆井、完井或修井中，完井液或水泥泥漿進(jìn)入高度滲透結(jié)構(gòu)（如：砂巖） ， 海綿狀結(jié)構(gòu)（例如：灰?guī)r） ， 以及天然或誘發(fā)性斷折層（例如， 白云巖）時(shí)的全部或部分損失行為。 固井作業(yè)被認(rèn)為是一口井在整個(gè)施工過程中最重要的組成部分，而固井質(zhì)量是影響油井產(chǎn)能的最重要因素。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 固井 、 堵漏 及油氣井水泥 固井 向井內(nèi)下入套管柱，并向井眼和套管柱之間的環(huán)形空間注入水泥的施工作業(yè)稱為固井。 針對(duì)上述問題，固井工程必須解決水泥漿漏失和水泥石增韌的問題。此外， 在油氣井長期生產(chǎn) 過程中，當(dāng)套管受到高溫高壓作用時(shí) (如酸化、壓裂以及注蒸等 )將沿徑向和軸向膨脹，軸向力將在水泥和套管的膠結(jié)面上產(chǎn)生剪切應(yīng)力，引起膠結(jié)面破壞或使水泥環(huán)產(chǎn)生徑向破裂。 關(guān)鍵詞： 固井水泥 陶瓷纖維 聚丙烯纖維 性能 抗壓抗折 堵漏 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 Abstract At present, oil field exploitation of the environment and technology get more and more plex at home and abroad, solidwater slurry (Stone) is forced higher and higher performance requirements. In this paper, modified in recent years on