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水泥石是构成井下水泥环的主要材料，它和套管共同起到层间封隔的作用。但聚能弹射孔作业时产生的强大应力波，会造成水泥环内部断裂或胶结界面脱开，层间发生窜通，严重时井眼封隔失效。纤维材料在水泥浆体中能起到增强、增韧、阻裂和抗收缩等作用。因此，通过纤维材料和水泥的复合提高水泥环的韧性，从而达到提高层间封隔质量的目的。本文利用混杂短纤维研制成功油井水泥增韧剂FR，该增韧剂能够明显克服水泥石固有的脆性，大幅度提高水泥环韧性。通过测试水泥石试件的抗折强度，确定了课题所涉及的13种纤维材料的最佳掺量，并从中筛选出了增韧效果显著的高弹模纤维（KB、KH）和低弹模纤维（D）。为最大限度地提高水泥石的韧性，分别将KB纤维、KH纤维与D纤维复配，并通过抗折试验、冲击功试验及射孔试验确定油井水泥增韧剂FR的主要组成为KB纤维和D纤维，最终形成了油井水泥增韧剂FR的配方及其在水泥中的最佳掺量（1.6％，BWOC）。本文力图从油井水泥石的力学性能及水泥浆体的工程性能两方面表征油井水泥增韧剂FR的性能，并与国内某品牌的油井水泥增塑剂S进行比较。试验结果证实：油井水泥增韧剂FR的增韧效果显著；油井水泥增韧剂FR能够改善水泥浆体的工程性能，在推荐掺量下，使得水泥石的抗折强度提高10.26％～24.74％，冲击功增加7.39％～34.54％，压缩弹模降低幅度在10.95％ ～21.62％。经聚能射孔弹射孔检验，掺有FR的水泥环未出现可见裂纹，水泥浆密度、流动度正常，析水率、滤失量减少，流变性良好，稠化曲线成直角，而且FR还具有一定的后期微膨胀作用，可以部分补偿水泥石的体积收缩。油井水泥增韧剂FR与其他常用的油井水泥外加剂配伍性好，当FR与降滤失剂J（1.0％）复配使用时，增韧作用和综合工程性能更佳。借助扫描电镜对油井水泥增韧剂FR的微观形貌，纤维在水泥石中的分布及纤维与水泥基体的粘结情况进行了观察。研究表明：纤维与水泥基体粘结良好，纤维材料的存在使得水泥石结构更加致密，纤维跨接在裂缝的两端，起到桥接和传递应力的作用。针对江苏油田和大港油田的地层特性，进行了实用水泥浆配方设计、水泥浆性能的现场测试以及地面混灰和注水泥模拟试验。室内评价和现场试验表明：掺有增韧剂FR水泥浆的综合性能指标满足固井施工的技术要求，地面混灰及注<WP=4>水泥过程顺利，无需特殊的施工工艺，并且所混配的水泥浆（石）体的性能与室内研究结果相当吻合。