煤层气井固井水泥冲击断裂特征与破坏模式

分类： 力学 >> 固体力学 提交时间： 2023-06-21 合作期刊: 《应用力学学报》

陈立超 王生维 张典坤

摘要： 射孔冲击下固井水泥断裂行为与破坏失效模式是煤层气井井筒固井水泥环整体防护亟待解决的关键问题。以聚乙烯醇纤维固井水泥为对象,本研究利用霍普金森压杆装置对水泥试样进行高应变率加载,获取材料在4级应变率下裂缝扩展及破坏模式信息。研究表明:冲击荷载下纤维固井水泥断裂失效过程包括受压变形、裂缝起裂、裂缝扩展、裂缝贯通4阶段。纤维水泥的断裂速率范围在137.93～513.37 m?s-1间,存在应变率提升纤维水泥断裂速率增大的规律; 纤维水泥冲击破坏形式包括张性劈裂、剪切破坏及混合破坏3类; 随应变率增大,冲击下纤维水泥由剪切向混合式、劈裂式破坏过渡,材料粒度变细、破坏程度加剧,破坏机制由塑性破坏过渡为半脆性破坏。

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