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题名压痕法评价煤层气井固井水泥石断裂力学性质
被引量:7
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作者
张典坤
陈立超
王生维
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机构
煤与煤层气共采国家重点实验室·晋煤集团
山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司
内蒙古工业大学矿业学院
中国地质大学(武汉)资源学院
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出处
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第3期115-122,共8页
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基金
国家科技重大专项“晋城矿区压裂裂缝形态观测及重点矿井井下压裂裂缝形成规律研究”(编号:2016ZX05067001-007)
山西省煤层气联合研究基金“沁水盆地南部煤储层压裂液滤失机理研究”(编号:2016012007)。
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文摘
深部煤层气井高压注入压裂、水平井分段压裂、CO2地质封存等复杂工况对井筒环空封隔能力提出了更高的要求。为了探究煤层气井固井水泥石本体破坏原貌特征、水泥石断裂力学性质对环空封隔失效的影响,通过实地解剖沁水盆地晋城矿区煤层气井的固井情况,基本查明了煤层气井井筒环空水泥环的破坏情况,并利用压痕法(IM)对该矿区煤层气井固井水泥石原样进行维氏硬度、断裂韧度的实验测试,研究其在不同载荷下的变化规律。研究结果表明:①该区煤层气井井筒封隔失效的主要形式包括固井水泥环的第一、第二界面的开裂形成流体通道,以及水泥环本体脆性断裂形成高角度垂向裂缝和断块体;②水泥石的高脆性导致硬度随载荷增加先降低再升高,现用固井水泥浆体系的高脆性是其在射孔、压裂环节封隔失效的关键内在因素;③断裂韧度随着载荷的增大逐渐升高,后期维持在0.71 MPa·m^1/2,抗裂性能较差;④射孔冲击在水泥石中形成辐射裂纹,压裂期间高压流体的挤注导致射孔辐射裂纹失稳扩展并形成垂向裂缝窜槽和断块。结论认为,采用抗冲击型高韧性复合水泥可以控制射孔阶段固井水泥石的辐射裂纹尺寸,有利于防止煤层气井井筒环空封隔失效。
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关键词
深部
煤层气井
固井
环空封隔能力
水泥石
断裂韧度
压痕法
抗冲击
高韧性水泥
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Keywords
Deep
CBM well
Well cementing
Sealing capacity of annulus
Set cement
Fracture toughness
Indentation method
Impact resistant
High-toughness cement
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分类号
TE256.7
[石油与天然气工程—油气井工程]
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