潘河區塊高性能超低密度水泥漿研制及應用

馬騰飛 楊 剛 孫晗森

（中聯煤層氣有限責任公司，北京 100011）

0 引 言

中國煤層氣資源量豐富，煤層氣是一種潔凈的優質非常規天然氣，其開采與利用不僅具有重要的經濟價值，還可提高煤礦開采的安全性。山西沁水盆地是中國首個整裝1000×108m3規模儲量煤層氣田，該地區煤炭資源以巖漿熱變質作用下形成的無煙煤為主，具有儲層壓力小，煤體原生結構裂隙保存較好，割理、裂隙發育等特點，其中沁水盆地南部潘河區塊是中國最早具有良好經濟效益的規?；虡I開發的煤層氣田［1-3］。沁水盆地潘河地區煤層氣開采較早，2005 年第一階段工程在3#煤層布置并完成了40 口井及整體壓裂改造，形成了國內第一個經過大面積整體改造的煤層氣田。經過10 多年抽采，3#煤層壓力梯度降至約0.4 MPa/100m，已形成一個超低壓、裂縫性易漏地層。近年來，隨著對15#煤層煤層氣的加快開發，建井過程中面臨著突出的固井漏失問題，如何保證固井水泥漿返高和封固質量，成為制約15#煤層煤層氣能否順利開采的關鍵。

美國是煤層氣勘探開發最成功的國家，煤主要以中低煤階為主。在鉆完井過程中十分重視煤儲層保護，90%以上井均采用空氣—泡沫鉆井；固井采用低密度水泥漿實現“低壓固井”目標，使用的水泥漿體系主要有高強度低密度低失水水泥漿、泡沫水泥漿、斯倫貝謝LiteCRETECBM 體系等，并采用雙級注水泥工藝［4-7］。國內煤層氣固井主要以漂珠低密度水泥漿為主，但水泥漿密度較高（≥1.60 g/cm3），固井易發生漏失，對煤儲層傷害大，水泥石綜合力學性能較差，無法滿足產層固井要求［8-10］。……