冯颖韬, 张 浩, 崔 策, 温达洋, 陈 宇, 王有伟

(中海油田服务股份有限公司油田化学研究院， 廊坊 065201)

随着世界经济的高速发展，人类对油气能源的消耗与日俱增，油气开发逐渐向深海、极地和大陆深处进军，固井作业也随之面临更加严峻的挑战。在油气井固井作业中，固井水泥浆是确保油气井功能完整性的关键材料[1]，具有支撑套管、封闭地下复杂地层和密封地下油、气、水层，防止层系串通，保护产层的重要作用[2-4]。固井水泥环的耐久性是油气井使用寿命和综合生产成本控制的重要影响因素，直接关系到油气资源能否安全、可靠、经济、高效、长期地开采[5-6]。而孔隙结构和力学性能是评价固井水泥环的耐久性的重要指标，针对固井水泥石孔隙结构发育规律和力学性能展开研究，可为固井水泥浆的设计提供参考依据。

近年来，学者们主要采用实验测试手段，针对固井水泥浆孔隙率和力学强度来展开水泥浆孔隙结构发育规律的研究。范坤等[7]采用压汞法测试了水泥浆的孔隙率和孔径分布，并讨论了水泥浆微观结构的发育情况对力学强度发展规律的影响。Dousti等[8]采用压汞法测试了漂珠低密度水泥浆孔结构参数，并结合分形理论和Menger海绵模型研究了孔体积分形维数对孔隙率和力学性能的影响。文献[9-10]探讨了超低水灰比条件下水泥浆总孔隙率与抗压强度的关系。

HYMOSTRUC3D[11-15]是一款水泥水化数值模拟软件，以矢量化的球体代表构建水泥颗粒的三维图像，将水泥水化分为相-界面反应和扩散控制两个阶段，量化了水泥颗粒分布、矿物组成、水泥浆体液相分布状态和温度等对水泥颗粒反应速度的影响。……