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摘要
为了解决渝东地区常压页岩气水平井用生产套管固井时易漏及分段压裂后环空带压的技术难点，研究了机械充氮泡沫水泥浆固井技术。通过优选发泡剂、稳泡剂，设计了泡沫低密度水泥浆；基于高压气体状态方程，进行了泡沫水泥浆全过程平衡压力及浆柱结构设计，建立了井筒压力条件下的泡沫水泥浆密度计算模型，形成了机械充氮泡沫水泥浆固井技术。泡沫低密度水泥浆的密度调整范围为0.80～1.55 kg/L，水泥浆中泡沫的半衰周期为33.8 h，泡沫水泥石的弹性模量为4.6 GPa。泡沫水泥石在循环载荷测试条件下的残余应变为0.21%，具有良好的力学性能；采用全过程平衡压力固井技术和分段注气泡沫低密度水泥浆注结构设计方法，能满足固井防漏要求。渝东地区20口常压页岩气水平井应用了机械充氮泡沫水泥浆固井技术，固井过程中未发生漏失，固井质量优良率100%，且压裂后未出现环空带压现象。研究和现场应用表明，采用机械充氮泡沫水泥浆固井技术可以解决渝东地区常压页岩气水平井生产套管固井时的漏失问题，且泡沫水泥石具有良好的弹性变形性能，能够防止压裂后环空带压。
