多元复合弹韧性固井水泥浆体系研究

页岩气、致密气等复杂井对水泥石弹韧性要求高，单一材料无法从多途径改善水泥石力学性能。为开发高效弹韧性水泥浆体系，分别研究碳纤维、胶乳液和橡胶粉对水泥石力学性能的影响，评价了掺入不同弹韧性改性材料对水泥石弹性模量和抗冲击强度的影响规律，并以不同弹韧性材料复合构建多元复合弹韧性水泥浆体系，对其性能进行评价。结果表明，碳纤维对水泥石韧性提高最大，橡胶粉可大幅度提高水泥石弹性，胶乳的作用效果介于碳纤维和橡胶粉之间。以3种弹韧性材料构建的多元复合弹韧性水泥浆体系失水量小于50 mL，稠化时间3～5 h，抗压强度大于26 MPa，弹性模量4.8 GPa，抗冲击强度达到2.2 kJ/m2，抗折强度大于8 MPa，弹韧性水泥石力学性能优异。应力应变行为分析表明，当水泥石遭受压应力时，弹韧性水泥石弹性特征明显，形变能力更强。研究成果可用于大规模压裂井等复杂井固井作业。