煤矿采空区煤层气钻井施工堵漏液研制

李彦明^1,2,3，郭小阳^1,2，李称心³，刘璐^1,2

1. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学)2. 西南石油大学石油与天然气工程学院3. 中煤科工集团重庆研究院有限公司

摘 要：为解决在煤矿采空区施工煤层气井时出现的钻井液恶性漏失、掉块卡钻、下套管遇阻等问题,以采空区覆岩特征为研究基础,通过对比激活剂、悬浮剂及降失水剂的不同添加量对堵漏液性能的影响,确定了各添加剂的最优添加量,形成了一种具有固化功能的无机胶凝材料钻井堵漏液,其配方为:100%水+5%激活剂+0.5%悬浮剂+3%降失水剂+54%矿渣。该堵漏液在30℃条件下流动度为21cm,稠化时间在61 min以内,1 d抗压强度大于6 MPa,其性能指标满足煤矿区煤层气浅井堵漏要求。为进一步分析该堵漏液的作用机理,采用扫描电镜、X-射线及热重分析等现代测试分析方法对形成的固化体进行测试,结果表明:堵漏液中的胶凝材料与水接触后发生水化反应生成C—S—H凝胶,随着时间的增加,C—S—H凝胶越来越多,最终水化产物的结构越来越致密形成了较高的抗压强度。宏观表征即:具有良好流动性的堵漏液通过泵送进入地层裂缝,浆液填充裂缝直至裂缝被充满,随着水化反应的进行堵漏液逐步失去流动性,最终原裂隙发育地层形成一个胶结具有承压能力的整体,实现了堵漏。

关键词：煤层气;采空区;堵漏;矿渣;固化体;