重力效应对煤层气水平井固井顶替的影响研究

Study on the Influence of Gravity Effect on Cementing Displacement of Coalbed Methane Horizontal Wells

陈东 包莉军 张毅 张慧 刘富 魏凯

CHEN Dong BAO Lijun ZHANG Yi ZHANG Hui LIU Fu WEI Kai

水平井技术是高效开发煤层气资源的重要方式，受水平段套管自重和下套管工艺的影响，水平段环 空偏心问题严重，固井质量难以保证，严重影响了煤层气水平井后期的压裂、排水采气等工序。针对水平井偏心环 空注水泥顶替时的偏心特点和重力效应，基于LevelSet 理论建立了水平井固井注水泥顶替界面控制模型，采用数 值方法对模型进行了求解，分析了重力效应对顶替界面形态变化的影响，为水平井固井注水泥设计提供了理论支 撑。研究结果表明，水平井偏心环空注水泥时存在着严重的上部指进、下部滞流现象，随着顶替时间的增加，指进 高度增大；重力效应能够降低偏心效应引起的指进现象，水泥浆与前置液的相对密度越大，偏心效应引起的指进现 象越不明显；但对于煤层气储层来说，水泥浆密度过大容易导致煤层伤害，仅仅依靠提高水泥浆密度无法实现稳定 顶替，还需要通过水泥浆流变性的调整实现。