固井的主要目的是封隔井眼内的油层、气层和水层,防止其相互窜流。水泥石的各种静态动态力学性能决定了水泥环在井底服役时候的承载变形的能力,是判断水泥环胶结情况和封固质量的重要依据。目前对于水泥石的强度测试仅限于静载荷,而没有考虑到水泥石在井底服役时所受的动态冲击。下套管和继续钻进时套管和钻头对水泥石的碰撞冲击也会对水泥石产生不同程度的影响,这些动载荷冲击将使水泥环自身的结构受到破坏。水泥石属于非均质脆性材料,在载荷作用下容易因脆而开裂。如何准确全面的评价水泥石的力学强度,对正确认识水泥石的各种力学性能有着重要影响。目前人们对水泥石材料的力学性能评价局限于静载荷下的评价,实验室内部常用的强度测试仪器都是缓慢加载的静载荷,对于动载荷(SHPB)下水泥石的强度及其裂纹扩展规律的研究甚少,所以有必要对其进行研究。首先,以水泥石在不同增韧材料加量、不同养护温度和不同养护周期下的强度和浆体基本性能为最初的配方筛选指标,研究了不同的油井水泥石配方,初步筛选出温度在60℃,养护周期为14天,增韧材料最优加量的水泥石进行下一步的动静载荷对比试验。其次,研究了动静载荷对比下三种不同配方水泥石的力学响应机理,以及不同晶须水泥石在动载荷下的力学损伤机理。结果表明:动载荷下,三种配方水泥石的强度有所提高,但是增韧机理发挥并不明显;不同水泥石在动载荷下强度差别大,这与它们内部所含的晶须增韧材料有关,静载荷下增韧性能最优的纤维素水泥石,在动载荷加载条件下强度反而最低。最后,探索了纤维素和碳纤维以及改性后的不同加量的纤维素和碳纤维水泥石在动载荷下(水固比为0.44,增韧纤维加量为0wt%-0.5wt%)水泥石的应力应变、时间应力及破裂形式和微观破裂形貌的变化。通过动态冲击及SEM等手段分析了增韧水泥石的动态破裂规律和机理。测试结果表明:纤维素和改性纤维素在动态冲击下的最优加量有所差别,纤维素的最优加量是0.3%,改性纤维的最优加量是0.2%;碳纤维和改性碳纤维在动态冲击下的最优加量都为0.3%。含纤维增韧材料的水泥石内部增韧机理在动载荷与静载荷下的机理还是有所不同。静载荷加载情况下,增韧纤维的主要增韧机制有裂纹弯曲、偏转、纤维脱粘、纤维拨出和纤维桥接等;动载荷加载情况下,纤维的的弯曲和偏转特性相对较弱,可以从微观扫描电镜上看出,主要发挥的增韧机制为拨出和桥接。