钻井液与完井液

作者：李成嵩,李社坤,范明涛,张海雄,袁明叶,雷刚

单位：1.中国石化集团新星石油有限责任公司, 北京100083；2.中石化中原石油工程有限公司固井公司, 河南濮阳457001；

关键词：深层页岩气, 弹性剂, 加重剂, 水泥浆, 固井

基金：中石化集团公司项目“深层页岩气固井关键技术研究与应用”（JPE19017-3）；中石化集团公司项目“地热井增注增采与分层采灌技术研究”（JP22001）

深层页岩气具有埋藏深、地温高、破裂压力高等特点，压裂过程中，大排量、高泵压的施工方式导致气井环空带压问题较为突出。相较于浅层页岩气，深层页岩气井由于气层高压，水泥浆需要进行加重以满足现场施工需要，水泥环不仅是由纯水泥构成，还包含加重剂以及弹韧性改造用的弹性剂。因此，为从水泥浆配方上改善深层页岩气井水泥环的力学性能，针对高密度弹韧性水泥浆体系建立了相应的细观力学模型，初步分析了外掺料的加入对水泥石力学性能的影响。研究发现：①加重剂与弹性剂由于其刚度的差异，改变了水泥环的宏观力学性能；②水泥浆体系设计需考虑弹性剂与加重剂的几何尺寸，并提高弹性材料与水泥基体的胶结强度；③优选类菱形加重材料及亲水性弹性材料，通过合理配比设计出密度为2.3 g/cm3的高密度弹韧性水泥浆，该水泥浆48 h抗压强度大于20 MPa，弹性模量小于7 GPa，实现了深层页岩气水泥环低弹性模量、高强度的力学性能改造目标。研究成果对深层页岩气水泥浆体系的设计具有重要指导意义。

来源：2023年第2期

《钻井液与完井液》期刊编辑部

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