一种煤层气固井水泥浆体系CLQC的研究与应用

1、一种煤层气固井水泥浆体系CLQC的研究与应用论文导读：研制了一种煤层气固井水泥浆体系CLQC，评价了该体系水泥浆性能、静胶凝强度开展、水泥石强度以及低密度水泥浆的沉降稳定性，并进行了现场应用。结果说明：CLQC体系在1.10g/cm3和1.20g/cm3密度下均表现出良好的沉降稳定性，API失水量23mL，稠化时间在262280min之间，在40低温下表现出优异的直角稠化;性能，30Bc100Bc的过渡时间;30min，静胶凝强度从48Pa240Pa过渡时间;很短，水泥石强度与常规水泥石的性能接近，现场应用3口井，声幅测试接近优质。关键词：煤层气固井，水泥浆体系，CLQC我国的煤层气资源量丰富

2、，其中山西、陕西、内蒙古等西部省区煤层气资源量最大。煤层气不仅热值高，而且不污染环境，具有广阔的应用前景【1】。但目前对于煤层气的固井主要是借鉴石油天然气的固井技术，针对我国煤层特殊的三低;当水泥浆顶替就位后，会在其内部迅速形成一种具有一定强度的、与地层和套管外表搭接的空间网架结构，发生形成水泥浆整体胶凝悬挂失重效应，从而失去与地层压力系统的平衡状态，极易发生窜流现象。固井时的水/气窜流问题严重影响固井质量，是一直困扰石油工程油气井固井领域的一大难题。本文采用静胶凝强度/超声波抗压强度分析仪测试了CLQC体系的静胶凝强度。从图2 中可看出，CLQC体系开始约5h内的静胶凝强度开展很慢，5h后那

3、么快速成开展，静胶凝强度从48Pa240Pa过渡时间;很短，从而赋予CLQC较强的防止水/气窜流能力。论文大全。图2 密度为1.10g/cm3的CLQC体系静胶凝强度开展曲线本文测定体系水泥石的抗压强度和水泥石的冲击韧性k，实验结果见表2 和图3所示。分析实验结果可知，CLQC体系的抗压强度开展较快，特别在温度较低室温时，其24h抗压强度明显高于常规密度1.90g/cm3水泥浆体系，到达了低温早强的目的；通过静胶凝强度/超声波抗压强度分析仪所测试的抗压强度也可看出，体系在40下约5h时就具有强度指标，15h34min其强度到达了5.54MPa，具有低温强度开展较快的特点；表2 CLQC体系水泥

4、石性能 密度 (g/cm3) 室温23抗 压强度/MPa 40抗压 强度/MPa 50抗压 强度/MPa 弹性模量/GPa 冲击韧性 k/(J/cm2) 24h 48h 24h 48h 24h 48h 40、72h 40、72h 1.10 3.70 5.27 6.21 10.13 8.33 11.28 17.39 1.62 1.20 4.23 6.30 7.54 11.46 9.70 12.71 18.02 1.70 常规水泥浆 3.20 - 9.39 - 15.51 - 18.62 1.85 图3 密度为1.10g/cm3的CLQC体系超声波强度开展曲线为了尽量真实反映水泥浆的稳定性，采用了

5、模具为上直径为25mm、下直径为25mm、高度为250mm的圆形钢筒由两个半圆筒组成中，并通过测定凝固后的水泥石密度变化来反响体系的稳定性。其结果如下列图4 所示：图4 水泥浆体系沉降稳定性能测试从图4可看出，无论是密度为1.10g/cm3或是密度为1.20g/cm3的超低密度水泥浆体系，其水泥石上下密度差都不超过0.016g/cm3，而对于常规密度水泥浆的稳定性要求一般认为水泥石上下密度差应小于0.08 g/cm3。论文大全。这充分说明本文的超低密度早强水泥浆CLQC体系具有优异的沉降稳定性能。2 现场应用应用煤层气完井技术研究与应用工程所开发的超低密度水泥浆CLQC体系成功固井五龙FH1、

6、L30、H2共3口井，固井质量接近优质。固井质量情况如下：l五龙FH1井：该井完钻井深1022米，水平位移100米，139.7mm套管固井，水泥设计返高400 m，实际返高543m；声幅情况：543m-600m15%-20%，600m-井底 0-5%。lL30井：完钻井深892m，139.7mm套管固井，水泥设计返高452 m，实际返高561.2m；声幅情况：根本一条线。lH2井：完钻井深1095m，139.7mm套管固井，水泥设计返高685 m，实际返高776.7m；声幅情况：776.7m-930m，5%-20%，930m-井底 0-5%。3 结论1CLQC水泥浆体系1.10g/cm3和1.20g/cm3密度下均表现出良好的沉降稳定性，API失水量23mL，稠化时间在262280min之间，在40低温下表现出优异的直角稠化;性能，30Bc100Bc的