Measuring dynamic fracture toughness of cement rock using a short rod specimen

As Daqing Oilfield is developing oil layer with a big potential, the requirement for the quality of well cementation is higher than ever before. Cement rock is a brittle material containing a great number of microcracks and defects. In order to reduce the damage to cement ring and improve sealed cementing property at the interface, it is necessary to conduct research on the modification of the cement rock available. According to the principle of super mixed composite materials, various fillers are added to the ingredients of cement rock. Dynamic fracture toughness of cement rock will be changed under the influence of filler. In this paper, short rod specimens of cement rock are employed in the experiments to investigate the dynamic fracture toughness of cement rocks with different ingredients using split Hopkinson Pressure Bar, and partial experimental results are given. The results indicate that fiber reinforcement is an effective way to improve the impact resistance of cement rock.

固井工程中的抗窜研究

大庆油田属非均质、多油层的陆相砂岩油藏，进入开发中后期时，为保证连续高产、稳定，必须依靠技术进步开发以前不能够采出的薄油层。薄油层的一个显著特点就是层间封隔段短，如果射孔作业造成水泥环破裂，会严重地影响固井质量，地下各层之间窜通，直接影响出油的质量和数量，甚至使新打的油井报废。在井下数百米深处进行的射孔作业，对水泥环的损伤是一个极其复杂的问题。从力学角度分析，射孔弹的聚能射流以超高速撞击由套管、水泥环、地层组成的复合体时，应力将以波的形式在介质里传播。为了探讨射孔时水泥环的损伤机理，系统地进行水泥环抗窜的综合试验研究，设计了模拟固井射孔的综合试验装置和多功能材料动态性能测试装置，对原浆水泥石和几种改性水泥石的动态力学性能进行了实验研究和模拟固井射孔试验，给出了具有较好抗冲击性能的水泥石的动态力学性能指标和部分改性水泥石的力学性能。

用短棒试件测定岩石的动静态断裂韧度

采用自行设计的加载压头和粘接在V形切口短棒岩石断裂韧度试件上的2个半圆形钢片,实现了通过压头施加压缩载荷从而使裂纹尖端承受拉仲载荷的目的。用这种方法可测定岩石的断裂韧度。特别是可以在分离式霍布金生压杆装置上较方便地测定应力波加载时岩石的动态断裂韧度。研究了加载率对岩石断裂韧度等材料性能的影响,并给出大理岩动静态断裂韧度的测定结果。

直裂纹短圆棒拉伸试样的J积分估算公式

直裂纹短圆棒拉伸试样特别适用于芯棒一类原材料的断裂韧度测试。本文在局部化约束塑性条件下，采用Ｚａｈｏｏｒ的推导方法［１－３］，获得了这种试样的非线性断裂参数Ｊ积分的估算公式。

用实验方法研究水泥石动态断裂韧性

为了减轻射流侵彻对水泥环的破坏,改善界面的密封胶结性能,必须对现有的水泥石进行改性研究。根据超混复合材料的原理,我们在水泥石的配比中增加几种填料,通过填料影响改变水泥石的动态断裂韧性。将水泥石制成短棒试件,用分段式Hopk inson压杆对几种改性配方的水泥石的动态断裂韧性进行实验测定,给出了部分实验结果。采用反射式动态焦散线方法,对六种水泥石材料的动态断裂韧性进行了实验研究,给出了实验结果。并比较了短棒实验和动态焦散线法测量动态断裂韧性的结果,两者吻合较好。研究表明:纤维增强是提高水泥石抗冲击性能的有效途径。

用万能材料试验机进行岩石断裂韧度试验研究

本文通过在万能材料试验机上进行岩石短棒试件的断裂韧度试验,论证了用万能材料试验机代替伺服材料试验机进行岩石V形切口圓棒三点弯和短棒试验的可行性。通过多种岩石的短棒试验,得出了岩石的稳定“塑性”值,约为0.13。

水泥石动态断裂韧性的实验研究

随着大庆油田内部挖潜，开发薄油层，对固井质量提出了更高的要求。水泥石是“先天”带有大量微裂纹和缺陷的脆性材料。为了减轻射流侵彻对水泥环的破坏，改善界面的密封胶结性能，必须对现有的水泥石进行改性研究。根据超混复合材料的原理，我们在水泥石的配比中增加几种填料，通过填料影响改变水泥石的动态断裂韧性。将水泥石制成短棒试件，用分段式Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆对几种改性配方的水泥石的动态断裂韧性进行实验测定，给出了部分试验结果。研究表明：纤维增强是提高水泥石抗冲击性能的有效途径。