李云杰，李黔，徐建军

（1.西南石油大学石油与天然气工程学院，成都 610500；2.大庆油田有限责任公司重庆分公司，重庆 402660）

近年来，随着大型体积压裂技术的发展，致密油气水平井、页岩油气水平井压裂完成后，套管外水泥环的密封失效引起的生产及安全隐患问题已经凸显，开展压裂井井筒外水泥环完整性方案研究已刻不容缓。目前，解决该问题的主要研究重点是提高固井水泥石的弹韧性，以抵抗多级大型压裂时套管内高压循环加载卸载对管外水泥环造成的损坏，防止水泥环破裂形成连续裂缝，进而为油气水上窜提供通道。在提高水泥石弹韧性方面，纤维、胶乳、橡胶颗粒等增韧材料先后被应用于固井水泥以增强其韧性，除此之外，研究者们也尝试采用体积更小的纳米维度的材料来提高水泥石韧性，其中碳纳米管（CNTs）由于其超高的抗拉伸强度和较高的弹性应变，成为研究的热点之一[1-3]。当前研究表明，增韧剂及增韧水泥对大型压裂后水泥环的完整性的保持具有较好的益处，但需要注意的是，上述水泥浆应用的工况为水平井固井，注水泥完成后水泥凝固过程中天然收缩亦极有可能在水平段形成连续的微间隙，造成油气水乱窜的严重后果。对于抑制水泥石收缩，主要采用加入膨胀剂的方式来实现，常用的膨胀剂有晶格型和发气型两种[4]，张清玉等[5]、李东旭等[6]、吴秀田等[7]分别研发了多种性能优越的固井水泥膨胀剂。但是，对于膨胀剂与增韧剂协同作用下的效果以及配伍性影响，目前的研究涉及较少，而水泥石收缩与脆性强是水泥环同时存在的两种天然属性。……