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