复杂应力环境下纤维水泥阻裂机理实验研究
步玉环 穆海朋 王瑞和 沈忠厚
(中国石油大学石油工程学院 山东东营257061)
摘要：水泥环在井下复杂应力环境下易发生脆裂而引起“二次窜流”。在水泥中加入纤维可以改善水泥环的韧性
。利用电镜扫描的
手段对纤维水泥石受拉、受压以及受射孔冲击破坏产生的裂纹进行的镜像分析实验表明：纤维的存在会使水泥石微裂纹处局部强
度增加，从而增加了水泥石抗压强度。同时，纤维的加入使得水泥石的断裂应力强度因子降低，从而增强了水泥石的抗断裂能力
。
不论裂纹发展方向与纤维长度方向垂直还是一致，纤维 基体界面对裂纹的发展都有一定的阻挠作用
。在纤维水泥石受压、受拉
以及射孔的破坏过程中，纤维对裂纹的发展都起到了阻裂作用。这种阻裂作用增加了水泥石的韧性，一方面有助5-射孔完井作业
的顺利完成；另一方面有助于水泥承受复杂的井下应力，进而减少“二次窜流”现象的发生。根据纤维水泥阻裂的机理，建立了纤维
水泥阻裂的力学模型。
关键词：水泥环；纤维水泥；阻裂作用；镜像分析；微裂纹；力学模型；实验研究
