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
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
1.3 CLQC体系性能评价
1.3.1 CLQC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1 CLQC体系水泥浆性能
| 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 |
图1 1.20g/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）
1.3.2 CLQC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内的静胶凝强度发展很慢，5h后则快速成发展，静胶凝强度从48Pa~240Pa“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。
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