纳米SiO_(2)/酚醛树脂复合材料裂纹扩展行为分析及力学性能研究

摘要

油气井出砂是疏松砂岩油气藏开采面临的主要矛盾。树脂固结人工井壁防治细粉砂效果优良,可实现复杂井况下的无筛管防砂,是目前油田应用最广泛的化学防砂方法,决定其防砂成败的关键是树脂的固结性能。借助扩展有限元(XFEM)对裂纹经过单个粒子、一对粒子、均匀分布的多个粒子进行数值模拟,研究纳米粒子对裂纹扩展路径和损伤耗散能量的影响,发现纳米SiO_(2)对裂纹影响区间为5个纳米粒子直径,纳米SiO_(2)的最佳质量分数为树脂基体的3%。树脂样条的抗冲击强度和树脂防砂体的抗压强度的测定结果表明,纳米SiO_(2)质量分数为3%时,树脂样条抗冲击强度提高39%左右,树脂防砂体抗压强度提高36%左右,显著改善了酚醛树脂的力学性能。