大庆油田属非均质多油层的陆相砂岩矿油藏进入开发中后期时，为保证连续高产、稳产，必须依靠技术进步开发以前不能够采出的薄油层。薄油层的一个显著特点就是层间封隔断短，如果射孔作业造成水泥环破裂，会严重地影响固井质量，地下各层之间窜通，直接影响出油的质量和数量，甚至导致新的油井报废。因此，研究水泥石在高速变形下的动态力学性能和破坏机制，成为石油开采，特别是薄油层开采的一个重要课题。

　　水泥石是“先天”带有大量微裂纹和缺陷的脆性材料，它们的非弹性响应十分复杂。为了减轻射流侵彻对水泥环的破坏，改善界面的密封胶结性能，必须对现有的水泥石进行改性研究。根据超混复合材料的原基金项目：黑龙江省自然科学基金项目（A9856）理，我们在水泥石的配比中增加几种填料，通过填料影响改变水泥石的动态力学性能。水泥石材料的改性，必须了解原浆水泥石和各种改性水泥石的动态力学性能，射孔作业中水泥环不破裂或裂纹限制在局部范围的动态力学指标，才能筛选出佳的改性水泥石配方。本课题选取了动态弹性模量、破碎吸收能、动态断裂韧性等几项参数来反映水泥石的抗冲击性能。本文采用SHPB对各种配方水泥石材料的动态弹性模量、破碎吸收能进行了。当空气动力枪内子弹以某一速度撞击输入杆时，会在杆内产生入射脉冲（t）。此脉冲沿杆传播到试件上，使其产生高速变形，与此同时产生往回传播的反射脉冲（t）和向前的透射脉冲eT（t）。输出杆后面的吸收杆是为了避免输出杆末端界面反射的脉冲波影响应变测量结果。SHPB.经过微机数值计算可以得出水泥石的动态弹性模量和泊松比如表1所示。所示的是水泥石试件的动态应力应变关系。

　　表1不同配方水泥石的动态弹性模量和破碎吸收能试验数据表（采用A级油井水泥WC=0材料号水泥石配方弹性模量Gpa动态静态泊松比破碎吸收能/.°胶胶胶胶胶胶胶胶25 55乳乳乳乳乳乳乳乳4-韦茨隹隹隹隹隹隹隹隹隹隹隹隹隹棉棉纤纤纤纤纤纤纤纤纤纤纤纤纤原石石碳碳碳碳碳碳碳碳碳碳碳碳碳压缩试验波形水泥石的动态应力-应变关系由于水泥石的动载试验是破坏性试验，加上材质微观结构的相对不均匀性，因此与金属材料的试验比较，水泥石试验曲线的离散性较大。为保证。

　　3实验结果分析）Hopkhson压杆试验中各种配方水泥石试件破坏的主要形式都是纵向劈裂，这是由于试件在纵向压应力作用下泊桑效应导致横向拉伸变形，造成横向拉伸破坏。

　　由表1数据可以看出，同种配方的水泥石动态弹性模量比静态弹性模量提高了20~30，说明水泥石材料在冲击载荷作用下与静载荷作用下的力学性能存在较大的差异。

　　从表1中的结果可以看出，不同填料的配方确实能在一定程度上改变水泥石的动态力学性质。适度增加碳纤维的含量，可提高材料的动态弹性模量（如4 7、8号材料）。比较1、2和3号材料的性质，显然可以看出适度地增加石棉的含量，可使材料的动态弹性模量略微降低。由11 ~14号材料的结果可以发现，若增加乳胶的含量，可大大降低材料的动态弹性模量；而若同时增加碳纤维的含量（如13 16号材料），还可减小降低的程度。

　　从表1中还可以发现，水泥石的泊松比都比较小，弹性模量比较大，因此其弹性变形能力比较小。

　　由可以看出，由于水泥石的配方不同，其应力-应变曲线的形态也呈现差别。原浆水泥石呈现明显的脆性断裂行为，纤维及乳胶的加入可在不同程度上使脆性得到改善。

　　从表1中的破碎吸收能的结果来看，在水泥石配方中加入填料可以提高材料的破碎吸收能。只添加碳纤维对破碎吸收能的增加影响较小。若同时添加碳纤维和适量的乳胶可使破碎吸收能进一步提高。而添加石棉对水泥石的破碎吸收能的提高影响较大。

　　4结语多功能SHPB材料动态性能测量装置及相应的配套系统，是研究和测量水泥石在高应变率下的力学性能的有效实验技术。它通用于测量应变率在102 ~14/s量级范围内材料应力和e的关系。该装置实用可靠，数据处理容易，可在各种相关领域广泛使用。

　　Hopkinson动态压缩实验证实，水泥石的动态应力-应变曲线具有典型脆性材料应力-应变曲线的特征。为了减轻射流侵彻对水泥环造成的破坏，改善界面的密封胶性能，必须对现有材料进行改性研究。Hopkinson拉、压杆试验装置对测量改性材料的动态力学性质、本构关系，研究宏观力学行为与材料微观结构的关系提供了一种重要试验手段。

　　水泥石中所包裹的未被水化的水泥颗粒和空隙，其位置、形状、大小的分布具有随机性，因而反映其力学性能的强度、弹性模量等材料性能指标是一个统计值。这样取值的目的是为了将这种具有大量原始微裂纹和缺陷的水泥石材料近似看成是均质连续体。

　　大量的实验数据表明，加入纤维或乳胶能显著地改善水泥石的弹性和变形能力。