交变载荷作用下固井水泥石抗拉强度实验方法研究及应用

抗拉强度是评价固井水泥石力学性能的关键指标,对保障固井质量和井筒长期密封完整性具有重要意义。为了克服目前固井水泥石抗拉强度测试方法普遍存在应力集中、结果误差大、重复性差、不能研究交变载荷作用工况等方面的不足,创新研发了固井水泥石拉头,优选了高强度结构胶,形成了一种固井水泥石抗拉强度直接测试方法,弥补了现有测试手段的不足。通过对纯水泥和韧性水泥浆体系开展评价实验发现,形成的固井水泥石抗拉强度测试方法消除了应力集中的影响,提高了实验结果的准确性和可重复性,具有安全可靠、成功率高、可研究交变载荷作用工况等优点。其中纯水泥比韧性水泥浆体系具有更高的抗拉强度,约高出近40%;但因其弹性较差,导致在10～30轮次循环加载的工况下,其强度衰减比韧性水泥浆体系快,最高降幅达47.73%。该方法在川渝地区页岩气固井中现场应用效果良好,具有广阔的应用前景。