煤层气的开采方式主要是通过排水降压使得煤层气解析,从而达到开采的要求。然而在排水降压过程中,水排不完的现象会严重降低煤层气开采的效率,固井质量不佳是导致这一现象发生的主要因素之一。固井质量低会使得地层水从隔水层界面上窜到煤储层中,出现排水排不完的现象。泥饼位于地层与水泥环之间且不会固化,是形成窜流通道的主要部位。本论文中煤层气井隔水层界面所指的是隔水层与水泥环之间的有效泥饼段。本论文首先分析影响隔水层界面封隔能力的因素,确定仿地煤岩心的制作配方,在此基础上建立室内模拟煤层气井固井隔水层界面窜流实验装置,结合土力学推导出泥饼渗透系数以及水的渗透力计算公式,计算出实验所需要数据,通过XRD以及ESEM分析手段说明泥饼渗透系数以及水的渗透力大小与隔水层界面封隔能力之间的关系,并初步分析隔水层界面的窜流机理,得到以下几点结论:1、可以通过得到不同泥饼厚度下岩样隔水层界面中泥饼的渗透系数以及水的渗透力大小来分析不同泥饼厚度对隔水层界面窜流的影响机理;同时确定仿地煤岩心的制作配方,即煤粉与水泥按照一定比例干混并加水搅拌制作出的仿地煤岩心最符合现场所取岩样,并在此基础上建立室内模拟煤层气井固井隔水层界面窜流实验装置。2、通过窜流实验得到不同泥饼厚度下岩样隔水层界面中泥饼的渗透系数以及水的渗透力大小,并分析得到随着干养天数增加以及泥饼厚度增加,泥饼的渗透系数以及水的渗透力大小也在不断增加。3、对未进行窜流实验的纯泥饼以及经过窜流实验的不同厚度泥饼进行XRD分析并作对比,得到在经过窜流实验后,隔水层界面中泥饼组分并未发生变化,依然为石英、方解石、伊利石以及蒙脱石,但石英、伊利石以及蒙脱石的成分却大量减少,说明在形成窜流通道的过程中,主要是泥饼中的石英以及粘土矿物的损失;对经过窜流实验后的岩样泥饼表面进行ESEM分析并作对比,得到随着干养天数以及泥饼厚度的增加,泥饼中的裂隙宽度在不断增加,这也说明了泥饼的渗透系数以及水的渗透力大小会随着干养天数以及泥饼厚度增加而增加的原因。同时分析了隔水层界面的窜流机理,在未干养条件下,泥饼中仍然还有部分水分,粘土矿物颗粒之间存在水化膜,使得颗粒之间有一定的作用力,在窜流实验过程中,水必须优先浸没粘土矿物颗粒并破坏颗粒之间的作用力,从而破坏水化膜,并携带颗粒,达到溶蚀粘土矿物颗粒的目的,形成窜流通道,降低隔水层界面封隔能力;在随着干养天数增加,粘土矿物颗粒之间的水化膜在逐渐变薄,甚至会消失,由于重力作用,颗粒之间会形成一定的拉扯而分离,产生龟裂现象,使得在未进行窜流实验之前,泥饼就已经形成了大大小小的裂隙,并且裂隙宽度会随着干养天数增加而增加,从而导致在进行窜流实验后,裂隙宽度进一步扩大并相互连通,更容易形成窜流通道;同时由于实验所用的钻井液为低密度钻井液,固相含量较少,因此随着泥饼厚度增加,疏松泥饼层厚度增加,甚至会出现虚泥饼层,其含有的粘土矿物颗粒更少,从而使得在窜流实验过程中,疏松泥饼层以及虚泥饼层中的粘土矿物更容易被溶蚀冲刷走,形成窜流通道,使得隔水层界面封隔能力降低。同时也解释了泥饼的渗透系数以及水的渗透力大小会随着泥饼厚度增加而增加,与泥饼中的裂隙宽度以及窜流通道的形成情况有关。