聚合物钻井液对固井水泥石力学性能的影响及机理研究

摘要

固井顶替过程中,钻井液难免会有残留,从而与固井水泥浆相互掺混.本文研究了不同钻井液掺量对水泥石抗压强度、抗折强度和抗拉强度及孔渗特性的作用规律,并利用扫描电镜、X-射线衍射仪、热重分析仪、红外光谱仪等分析了钻井液对水泥石性能和微观结构的影响及作用机理.研究结果表明:随着钻井液体积掺混量的增加,水泥石的力学性能及孔渗特性明显恶化;当钻井液掺量达30％时水泥石的抗压强度、抗折强度及抗拉强度均低于纯水泥石的50％,而渗透率超过纯水泥石的7倍,严重破坏了水泥环的层间封隔质量;其作用机理在于钻井液中含有大量与水泥浆化学不相容的羧酸盐(-COOK)、酰胺基(-CONH2)等官能团,与水泥浆接触后极易生成"絮凝结构",吸附于水泥颗粒表面、恶化水泥石的水化反应速率和内部结构的发展.