高温环境下油井水泥石力学性能试验

摘要

油井水泥石通常在地层深部高温环境下服役,其力学性能对于油气井的固井质量以及后续水力压裂施工有重要影响.按照深井高温油气井所用的常规水泥浆体系配方,在温度130℃、压力20.7 MPa的养护环境下,制备标准圆柱体水泥试样,开展常温单轴压缩试验,常温、80℃、130℃条件下的三轴压缩和循环加卸载试验,探究油井水泥石在高温下的强度、变形、破坏模式等特征.结果表明:常温下水泥石表现出显著的弹脆性特征,水泥石破坏后形成宏观裂缝;在80℃下水泥石的抗压强度没有明显减弱,弹性模量相对于常温下降低了11.1％;在130℃下水泥石的抗压强度和弹性模量均显著降低,相对于常温下分别下降17.4％和47.6％;80和130℃下水泥石的变形均以轴向压缩变形为主,侧向膨胀较小,不易形成明显宏观裂缝,表现出良好的抵抗变形破坏的能力,具有近似线弹性-理想塑性的特征;80和130℃下对水泥石的循环加卸载产生的塑性变形分别为0.9773％和0.5649％,是常温下的2.26倍和1.31倍,塑性变形主要形成于第1个加卸载循环.