80℃养护下纳米氧化镁/碳纳米管对油井水泥性能影响研究

发布时间：2023-02-18 16:29

　　页岩气开采是国家十三五能源计划的一个主要目标。水力压裂方法是一项有广泛应用前景的油气井增产措施,已经成为油气开采的主要方法。水力压裂方法中套管水压力最高可达上百兆帕,这对油气井固井水泥环(套管和岩层之间的水泥石)的力学性能提出了更高的要求。此外,由于油井水泥自收缩产生的微环隙是导致水泥环密封完整性丧失的主要原因。已有的研究表明,纳米添加材料能极大改善水泥基材料的物理力学性能和自收缩性质。但是,现有的研究缺乏对高温养护条件下,纳米添加材料对水泥基材料的水化行为、物理力学和收缩性能的研究。本论文工作拟将单一纳米氧化镁、单一碳纳米管、纳米氧化镁+碳纳米管这三类纳米材料添加到油井水泥中,在80℃条件下养护1、3、7天,通过油井水泥浆性能流变性能测试、宏观力学性能测试、和自收缩性能测试研究这三类纳米复合材料对油井水泥自收缩性能和物理力学性能的影响,确定这些纳米添加材料的最优配比。利用压汞法(Mercury intrusion porosimetry,MIP)、X射线衍射(X-Ray diffraction,XRD-精修(Rietveld)法、差热式热重分析(Thermo gravimetry-d...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 碳纳米管掺和水泥基材料的研究现状
        1.3.2 氧化镁掺和水泥基材料的研究现状
    1.4 论文研究内容和研究方法
    1.5 论文的技术路线
第2章 实验方法和原理
    2.1 实验原材料
        2.1.1 G级油井水泥和拌合水
        2.1.2 纳米材料
        2.1.3 论文所用外加剂及其作用机理
    2.2 实验方法
        2.2.1 油井水泥浆的制备
        2.2.2 流变性、游离液和密度测试
        2.2.3 抗压强度、抗折强度以及三轴实验
        2.2.4 波纹管自收缩实验
        2.2.5 微观实验
    2.3 实验设备
第3章 80℃养护下纳米氧化镁对油井水泥的性能影响研究
    3.1 外加剂含量的确定
    3.2 纳米氧化镁悬浮液的制备
    3.3 油井水泥石的自收缩
        3.3.1 自收缩的定义
        3.3.2 自收缩时间零点t₀的定义
        3.3.3 纳米氧化镁对时间零点和自收缩的影响
    3.4 纳米氧化镁对油井水泥石力学性能的影响
        3.4.1 纳米氧化镁对力学强度的影响
    3.5 本章小结
第4章 80℃养护下碳纳米管对油井水泥性能影响
    4.1 碳纳米管悬浮液的制备
    4.2 碳纳米管对油井水泥浆性能的影响
    4.3 碳纳米管对油井水泥石力学性能的影响
        4.3.1 碳纳米管对水泥石力学性能的影响
        4.3.2 三轴力学实验
    4.4 碳纳米管含量对水泥石自收缩的影响
    4.5 微观实验
        4.5.1 TG-DTA实验结果
        4.5.2 MIP实验结果
        4.5.3 Rietveld全谱拟合和XRD衍射图谱结果
        4.5.4 SEM实验结果
    4.6 本章小结
第5章 纳米氧化镁/碳纳米管对油井水泥性能影响
    5.1 复合纳米材料油井水泥浆的配比以及制备工艺
    5.2 复合纳米材料油井水泥浆的流变性和游离液测试
    5.3 复合纳米材料油井水泥石的自收缩实验
        5.3.1 复合纳米材料对自收缩时间零点t₀以及速率的影响
        5.3.2 复合纳米材料对自收缩的影响
    5.4 复合纳米材料油井水泥石的力学性能实验
    5.5 复合纳米材料油井水泥石的微观机理
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
发表论文和参与科研情况说明
致谢



本文编号：3745309