纳米流体复合水泥固结导热及力学性能试验研究

地热井固井水泥材料的力学强度及导热特性是目前众多研究者的关注重点。本工作开展了纳米流体复合水泥材料研制、固结导热特性评价及机理分析，选用铁粉为基本导热填料，研究了纳米流体种类、颗粒质量分数、纳米流体用量对铁粉复合水泥石力学及导热性能的影响，最终得出优化配方：G级油井水泥+15%铁粉(以水泥用量外掺)+20%Al₂O₃-水纳米流体(以拌合用水用量内掺，纳米颗粒质量分数0.5%,水灰比0.44)。性能测试结果表明：添加Al₂O₃-水纳米流体能够降低水泥石孔隙率，提高中、后期抗压强度，提升导热性能近32%,而干混式加入Al₂O₃纳米颗粒对水泥石力学强度及传热性能几乎无提升。观察了水泥石的微观结构，分析了其物相成分，对纳米流体复合水泥的固结导热机理进行了研究。分析结果表明：纳米流体中均匀分散的Al₂O₃纳米颗粒起到促进水化、填充孔隙的作用。纳米流体的使用为地热井固井水泥材料的力学及导热性能优化提供了新思路。