深层页岩气井高强度弹韧性水泥石力学性能研究

Study on Mechanical Properties of High Strength Elastic-Toughness Cement for Deep Shale Gas Wells

张佳滢 严俊涛 周迎春 张鹏 徐璞 张海志

ZHANG Jiaying YAN Juntao ZHOU Yingchun ZHANG Peng XU Pu ZHANG Haizhi

深层页岩气破裂压力高，压裂荷载大，分析认为在压裂荷载下水泥环可能发生界面胶结破坏和拉伸破坏。为了满足深层页岩气井在高压裂施工荷载下水泥环的密封完整性，需形成高强度弹韧性水泥石。在水泥浆中掺入弹性粒子、纳米硅灰和晶须，测试了水泥石的力学性能和微观结构。弹性粒子改善了水泥石的脆性，降低了水泥石的弹性模量；纳米硅灰填充水泥石中的孔隙，显著增加水泥石的抗压强度；长径比较大的晶须阻碍微裂缝的发展，起到桥链作用，提高水泥石的抗拉强度。三者复掺形成了弹性模量低且强度高的水泥石，有利于水泥环长期密封完整性。