一种煤层气固井水泥浆体系CLQC的研究与应用.docx

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一种煤层气固井水泥浆体系CLQC的研究与应用

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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、静胶凝强度发展、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。结果表明: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262~280min之间,在40℃低温下表现出优异的“直角稠化”性能,30Bc~100Bc的“过渡时间”<30min,静胶凝强度从48Pa~240Pa“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

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我国的煤层气资源量丰富,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”(低压、低饱和、低渗透)地质条件相适应的固井基础理论研究薄弱,缺乏适用于煤层气固井的低温油气井外加剂,煤层气固井水泥浆体系和性能比较单一,使得煤层气固井质量不合格,严重影响煤层气的开采[2,3]。本文通过大量室内实验研究开发了一种水泥浆体系CLQC,该体系密度低,可实现水泥浆近平衡固井减少对储层的伤害;在煤层气低温环境下具有稠化时间可调、过渡时间短、直角稠化的特点,同时水泥石强度发展快,强度接近常规水泥,很好的满足了煤层气的固井要求。

1室内实验

1.1主要仪器及试剂

仪器:OWC-9360型水泥浆恒速搅拌器(沈阳泰格石油仪器设备有限公司),ZNN-D6型六速旋转粘度计(青岛海通达专用仪器厂),OWC-9850型常压稠化仪(沈阳泰格石油仪器设备有限公司),7116型增压稠化仪(美国CHANDLER公司),ZNN-D6型旋转粘度计(青岛海通达仪器厂),NYL-300型压力试验机(无锡建材仪器厂),电子天平BS2202S(北京赛多利斯仪器系统有限公司),低温恒温槽DC-2006(上海恒平科学仪器有限公司),静胶凝强度/超声波抗压强度分析仪(美国Chandler公司生产,型号5265U)等。

试剂:嘉华G级油井水泥;CP-52减轻剂(河南卫辉化工厂生产);油井超细水泥;早强稳定剂CM-P;胶凝强度促进剂CM-G;减阻剂CF40S;降失水剂CM-L;消泡剂。

1.2煤层气的固井水泥浆体系CLQC配方

通过大量室内实验优选出各类外掺料和外加剂的最优加量,确定出煤层气的固井水泥浆体系CLQC配方并测试了体系各项性能[4-6],具体如下:

l密度ρ=1.10g/cm3体系:35.27%CP-52+16.17%油井超细水泥+7.35%G级水泥+1.18%CM-P+2.35%CM-G+0.29%CF40S分散剂+1.4%CM-L+0.7%消泡剂+35.27%水

l密度ρ=1.20g/cm3体系:29.25%CP-52+21.94%油井超细水泥+10.23%G级水泥+1.6%CM-P+2.57%CM-G+0.3%CF40S分散剂+1.3%CM-L+0.64%消泡剂+32.17%水

1.3CLQC体系性能评价

1.3.1CLQC体系水泥浆性能

实验室对CLQC水泥浆的密度、API失水量、流变性能、稠化时间等性能进行了评价,见表1和图1所示。从实验结果可得出,CLQC体系具有较好的流动性、较低的初始稠度和动切应力,有利于减少注水泥时的泵压,防止压裂弱胶结煤以及减少水泥浆漏失;CLQC体系的API失水量很小(≤23mL),有利于防止CLQC体系因失水量过大而改变水灰比致使水泥浆突然变稠,避免注水泥施工过程中出现事故,同时水泥浆失水量小可有效减少注水泥过程中对煤层气产层的伤害,有利于保护煤层气产层;CLQC体系稠化时间在262~280min之间,即使在40℃这样较低的温度下稠化时间表现出优异的“直角稠化”性能,30Bc~100Bc的“过渡时间”小于30min,说明CLQC体系的胶凝强度发展很快,使水泥浆具有较强的防窜能力。论文大全。

表1CLQC体系水泥浆性能

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密度(g/cm3)

流动度(cm)

初始稠度(Bc)

40℃、API失水量(mL)

40℃稠化时间(min)

30~100Bc过渡时间(min)

1.10

21

15

20

280

28

1.20

22

13

23

262

25

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图11.20g/cm3CLQC体系高压(15MPa)稠化曲线图

(配注:常规水泥浆为G油井级水泥+44%水,ρ=1.90g/cm3,以下也相同)

1.3.2CLQC体系静胶凝强度发展性能

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、与地层和套管表面搭接的空间网架结构,发生形成水泥浆整体胶凝悬挂失

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