氧化石墨烯增强增韧固井水泥浆研究

摘要

氧化石墨烯作为具有高强度和韧性的二维纳米材料,可用于提高井筒水泥环的力学性能,本文通过测定比较掺入氧化石墨烯前后水泥抗压强度、抗折强度、弹性模量等参数,研究氧化石墨烯对油井水泥石力学性能的影响规律.采用SEM和MIP测定掺入氧化石墨烯前后的微观结构,研究氧化石墨烯增强增韧的作用机理.当氧化石墨烯掺量为0.02％～0.05％时,水泥石的抗压强度和抗折强度均显示出良好的增强效果.当掺量为0.03％时,28天水泥石抗压强度和抗折强度分别提高15.8％和35.5％,弹性模量下降18.3％.微观研究表明,一方面氧化石墨烯在促进水化产物的形成中起到了模板作用,另一方面纳米化石墨烯进一步填充了水化产物之间的孔隙改善水泥石的孔结构,并最终改善了水泥的机械性能,为固井质量的进一步提升提供保障.