弹性自愈合水泥浆对环空带压的修复作用及应用

针对四川WY页岩气区块页岩气井固井、压裂后出现环空带压问题,开展弹性自愈合水泥浆体系实验研究,从而改善固井质量和提高水泥环的长效密封能力。本文开展套管损坏原因分析,通过现场和室内模拟实验装置揭示套管损坏、环空带压原因;采用弹性自愈合材料优化原有水泥浆体系,降低水泥环的弹性模量,提高水泥环的环空填充度,预防水泥环失效导致的环空带压;通过现场重点井应用,自愈合水泥浆段固井优良率72%,未发生套管损坏、环空带压现象。弹性自愈合水泥浆体系的应用,为防止页岩气井环空带压提供了新的技术手段,具有良好的工程意义和推广价值。

储气库井弹性自愈合水泥浆体系及其性能评价

由于储气库存在季节性调峰需求,其工作时井筒水泥石会受到交变载荷作用,导致密封完整性易被破坏。针对这一问题,优选了自愈合评价方法,研究选择了一种结晶型自愈合剂(JHR-1),分析了其自修复原理并以其为主体,在优选复配纤维JX46-12、丁苯胶乳PLT-100及其他外加剂的基础上,形成了密度1.89 g/cm^3的弹性自愈合水泥浆体系,并对其性能进行了评价。结果表明,在养护14 d后其裂缝最大愈合宽度超过150μm,28 d后超过250μm;7 d压折比与抗冲击韧性分别为4.52、3.87 J/cm^2,韧性较好,7 d胶结强度达到6.76 MPa;弹性模量仅5 018 MPa,弹性极限应力与应变分别为39 MPa、0.67%,弹性表现好;循环应力加载第5周弹性恢复率达50%以上,弹性恢复性能好,水泥石疲劳强度高。在储气库井口压力为13～39 MPa条件下可保持水泥石完整性,在载荷超过了水泥石弹性极限应力产生了微裂缝情况下也能快速修复裂缝。