概述 作为天然气的主要成分，甲烷是导致全球变暖的主要因素之一。井筒水泥中的应力诱导裂缝会形成甲烷或二氧化碳泄漏的高风险通道，油气井的逃逸排放进而造成甲烷释放失控。因此，了解和减少泄漏途径对于最大限度地降低泄漏井对环境的影响至关重要。 本项目研究人员使用扫描电子显微镜（SEM）和显微计算机断层扫描（micro-CT）技术量化峰值压应力前后熟化高温触变水泥试样裂缝的 2D 和 3D 几何参数，提出一种量化应力诱导真实三维裂缝对水泥渗透率影响的模拟方法。 亮点 使用 SEM 图像量化 2D 水泥裂纹将水泥 micro-CT 图像导入 Simpleware 软件量化 3D 裂纹含纤维水泥可限制裂纹的大小和扩展2D 和 3D 裂缝分析方法为定量表征块体水泥中应力诱导裂缝的潜在过程提供了重要见解 单轴压缩试验 用 G 级水泥、40% 硅粉（按水泥重量计）、添加剂混合制备试样，水灰比为 0.48。固化后加工得到长 100mm，直径 50mm 的圆柱体。为研究纤维对改善水泥性能的影响，在相同的条件下还制备了两个含纤维的试样，按共混物的重量加入 0.25% 的纤维。然后采用 GCTS RTX-1000 测试系统进行单轴压缩测试，测量轴向和径向的应变。 图1：单轴压缩试验获得7个试样的应力应变曲线，其中试样A为对照；B和C为峰值前样品；D和E为峰值后样品；F1和F2为含纤维试样，分别被压缩到与D和E相同的应变水平。 与峰值后样品相比，含纤维试样在高应变时应力下降较慢且不明显。这表明含纤维试样比未改性的峰后样品具有更好的延展性，在相同应变条件下断裂会更少。 SEM技术表征2D裂纹 在阿尔伯塔大学实验室准备好试样薄片，使用蔡司 Sigma 系列场发射扫描电镜获得 2D 图像。为确保试样表征的精确性、一致性和测量结果的真实性，收集每个薄片在 6 种不同放大倍数和 8 个不同位置下的 SEM 图像。 图2：（a）水泥薄片（b）扫描区域（蓝色）（c）不同放大倍数下SEM图像的尺度（d） 625倍率时的SEM图像（e）对2D裂缝进行标记和编号 对于每个选定的位置，扫描电镜的放大倍率依次逐渐增大。由于没有明确的标准技术用来区分孔隙和裂缝，因此在对裂缝的测量中也包括了孔隙。特别是当它们尺寸相近时，例如裂缝状孔隙和收缩裂缝。使用 ImageJ 软件手动画线，然后根据放大倍数计算裂缝长度。 Micro-CT扫描技术表征3D裂纹 […]
