【摘要】：界面膠結(jié)一直以來都是一個非常熱門的研究課題,針對界面膠結(jié)失效機制,許多學(xué)者做了大量的界面失效研究,同時界面膠結(jié)失效也是工程中最難以控制的問題。本文以固井工程中密封完整性作為背景,以套管-水泥石環(huán)界面膠結(jié)為試驗對象開展相關(guān)的膠結(jié)失效理論分析、試驗探究以及相應(yīng)的數(shù)值模擬。主要從這三方面進行研究,一是從徑向界面膠結(jié)失效理論研究和縱向界面膠結(jié)失效理論研究;二是從界面膠結(jié)不在其他因素影響下純膠結(jié)強度大小,徑(法)向界面膠結(jié)失效和在沒有法向力作用下縱向界面膠結(jié)失效模式進行試驗研究;三是對套管-水泥石環(huán)縱向膠結(jié)面失效進行數(shù)值模擬。主要研究的內(nèi)容如下:(1)對界面膠結(jié)失效從徑(法)向和縱向進行理論分析研究,運用厚壁圓筒理論分析了套管-水泥石徑向界面膠結(jié)失效原理,通過相關(guān)界面剪切失效理論研究建立起套(鋼)管-水泥石環(huán)縱向膠結(jié)面失效力學(xué)模型。(2)對界面膠結(jié)失效分二個層次開展三個試驗進行探究界面膠結(jié)失效,由于在室內(nèi)試驗無法直接研究套管-水泥石環(huán)界面徑向膠結(jié)失效,故利用直接拉伸試驗和四點彎曲梁彎折試驗進行對徑(法)向膠結(jié)失效進行研究,研究表明四點彎曲梁彎折試驗要優(yōu)于直接拉伸試驗,四點彎曲梁彎折試驗試件在荷載中間處屬于純彎段,界面斷裂強度值即為界面膠結(jié)失效強度值,另外試驗表明彎折梁試驗界面膠結(jié)強度值偏大更接近實際值。(3)通過套(鋼)管-水泥石環(huán)界面縱向膠結(jié)失效試驗研究,試驗過程呈現(xiàn)出比較典型的三種界面膠結(jié)失效模式。第一種界面膠結(jié)失效模式是當(dāng)還沒有達到界面膠結(jié)失效強度時,水泥石環(huán)先發(fā)生了破壞;第二種是界面膠結(jié)失效完成后,水泥石環(huán)完好,套筒與水泥石環(huán)發(fā)生相對滑動,有一定大小的摩擦力,驗證了通過其他兩相界面膠結(jié)失效力學(xué)模型而建立的套(鋼)管-水泥石環(huán)界面縱向膠結(jié)失效力學(xué)模型;第三種是界面膠結(jié)力特別大,達到膠結(jié)峰值荷載后,界面膠結(jié)失效與水泥石環(huán)同時破壞。針對所述的三種破壞模式,結(jié)果表明強度值大小:第三種界面膠結(jié)失效強度第二種界面膠結(jié)失效第一種界面膠結(jié)失效。同時說明進行套(鋼)管-水泥石環(huán)界面縱向膠結(jié)失效試驗研究,要保證試驗成功率,對試驗試件要求高。(4)為了進一步驗證試驗的完整準(zhǔn)確性,更好的將試驗結(jié)合,同時開展對套(鋼)管-水泥石環(huán)縱向界面膠結(jié)失效數(shù)值模擬,在沒有定義徑(法)向力時,對比建立起的力學(xué)模型以及開展的試驗研究,結(jié)果表明,其吻合度高,驗證了力學(xué)模型的正確性和試驗實施的完美結(jié)合。
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE28
【圖文】：

圖2一1兩相界面模型

襲

厚壁圓筒力學(xué)計算模型

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本文編號：2770966