淺析臨盤油田超細水泥和G級高抗水泥封堵技術

【摘 要】水泥漿擠封是最常用的方法。人們傾向于向地層擠注水泥是因為水泥強度較高，對地層環境適應性強，并且成本較低，施工簡便。因此其應用很難被其它技術完全取代。由于普通水泥粒度大，擠入深度受到限制，無法滲入較小裂縫和通道中去，因此普通水基水泥漿擠封成功率<30%；超細水泥平均粒徑為15um左右。能夠深入152um的微孔縫中去，且具有普通水泥2倍以上的強度。因此超細水泥漿擠封成功率>90%。

【關鍵詞】超細水泥；油井堵水；水泥漿

1.超細水泥及G級高抗油井水泥的特性

我國現行標準（GB10238-88）是國家技術監督局參照美國石油學會“油井水泥材料和試驗規 范10”（API SPEC.10-86）制定的。API規范將油井水泥按井深劃分A、B、C 、D、E、F、G、H和J九個等級。其中G級（高抗硫） 水泥為使用最廣泛的基本油井水泥，適用于0～2440m井深。目前使用的超細水泥由G級油井水泥（HSR）再粉碎加工而成。

2.現場應用情況及目前最突出的問題

措施工作量及實施效果。

2000年截止到6月底，我們采用超細水泥封堵油井13井次，一次成功12井次，成功率92.3%，采用普通水泥封堵1井次（S44-1），二次封堵成功。累計增油4760.1噸。共創經濟效益478。4 萬元。（其中原層生產井有9口，累計增油1879.1噸；灰封換層井3口，累計增油2881.0噸；長關井7口，累計增油489.5噸；）另外我們采用超細水泥漿及G級高抗油井水泥在7口注水井上進行了14次不同類型的封堵作業。

上半年油井堵水共發生主材費4.56萬元，勞務費82.1萬元，合計86.7萬元（其中長關井共發生費用30萬元）。水井堵水共發生主材費6.58萬元，勞務費57.2元，合計63.8萬元。

由上述數據可以看到，油井平均單井措施費用為7.29萬元，其中作業費為6.91萬元，材料費為0.38萬元，僅相當于作業費的1/15。注水井略高一些，單井平均為10.1萬元，其中作業費為9.1萬元，材料費為0.91萬元，僅相當于作業費的1/10。可見采用超細水泥及G級油井水泥是非常經濟的封堵工藝。

3.擠水泥封堵應該重視的幾個技術問題

3.1正確理解擠水泥封堵技術原理

擠水泥必須明確：水泥漿流向何處？是否擠入的水泥漿全部留在井眼周圍？能否用水泥漿封堵炮眼？如果向控制擠水泥用量？因為我們的封堵屬于低壓擠水泥技術，即施工所施加的壓力只要使水泥漿在炮眼以及可能存在的孔道和裂縫處脫水形成水泥餅即可。所以必須從思想上清除水泥漿全部進入地層的錯誤的擠水泥理論。這一錯誤的擠水泥理論導致人們強調水泥漿用量越多越好，最終擠入壓力越高越好。然而實際情況是，擠入水泥漿并不是在地層形成一層均勻攤開的水泥餅，而是水泥瘤（楔入炮眼），當擠水泥壓力超過被裂壓力時，水泥漿才進入地層裂縫，因此低壓擠水泥過程中只有水泥漿濾液進入地層而不是水泥漿全部進入地層。由于失水量未進行控制，故采用G級高抗油井水泥一次封堵不可能完全封堵所有炮眼。

3.2重視水泥漿流變性設計

水泥漿的流變性是指水泥漿流動及變形的特性，如塑性粘度、動切應力、表觀粘度、切力和觸變性等都屬于流變性。

我們知道剪切力與流速梯度成正比，而粘度不變的液體，稱為牛頓液體，若粘度是變化的（函數）則這種流體稱為非牛頓流體，一般將液體的流動分為四種流型，即牛頓流型，塑性流型，假塑性流型和膨脹流型。

水泥漿的流型可以塑性流型描述，其流動特性是：當對水泥漿施加的切應力大于某一初始值時，泥漿才開始流動，這一初始值也叫靜切應力（簡稱切力或“凝膠強度”），這時泥漿流動時的粘度隨切應力（或流速遞度）的增加而減少，當繼續增大切應力時，塑性流體的粘度卻不再增加，這時的粘度即塑性粘度。此時水泥漿表現出牛頓流體的特性，即切應力與流速度成正比。將直線型流變曲線反向延長與切應力軸的交點就是屈服值（動切應力）。

由此可見，水泥漿流變性的兩個重要參數是塑粘性度和屈服值。塑性粘度主要受體種固含量之影響，泥漿中固含量越高則塑性粘度越大，其次因素是固相顆粒的分散度和增粘劑的影響。水灰比越小，比重越大，則水泥漿動切應力就越大。其流動性就越差。

所謂觸變性即剪切變稀特性。意思是水泥漿攪拌變稀（切力降低，即靜切應力減少，也即用較小的切應力就可使其流動），而靜置后變稠的特性（即靜切應力切力增大，也即靜止一段時間后，要用較大的切應力才能使其流動）。水泥漿分段擠入工藝的重要理論依據是它具有一定的觸變性。

觸變性影響因素：表觀粘度隨流速梯度增大而降低的現象叫剪切稀釋，泥漿體系的塑性粘度越低，動切應力越高，則其剪切稀釋能力越強，即流能力與成正比。研究還發現：水泥漿的初始稠度低，即流變性好，其28d抗壓強度最高。超細水泥塑性粘度小，動切力小，具有一定觸變性，密度高時觸變性較明顯。

水泥漿流變性的測量和研究是非常困難的，而流變模式的優選在很大程度上決定了施工參數的選擇，它直接影響到固井施工的安全和水泥環的膠接質量。

4.對擠水泥封堵技術的幾點建議

（1）超細水泥具有水化速度快、失水低、強度高、抗滲力強等優點。超細水泥封堵封竄工藝簡單有效，費用較低，是低壓擠注條件下有效的高強度淺封堵手段，有繼續推廣應用價值，我們應逐步掌握其適用條件，應繼續摸索完善其配套工藝。建議將這項工藝大規模推廣應用。

（2）應加強水泥漿體系的基本研究，應具備起碼的實驗手段。能進行水泥漿失水特性、粘度分析、稠化時間及促凝、緩凝劑的研究，建議首先購入高溫高壓失水儀、濕篩儀、針入度試驗器等實驗設備。這些設備不僅能用于水泥漿實驗，而且在我廠油改領域有普遍迫切的需求。

（3）油水井套管破損點修復最簡單的辦法是擠水泥，下步應該研究將破損點定位及描述技術、破損段預處理技術、水泥漿封堵技術這三項關鍵環節，有效結合起來應用，可有望解決我廠大部分套管破漏點修復問題。

（4）建議采油廠改善水泥施工配套設備，特別是大灰量擠水泥的配灰池攪拌器應該配備。

（5）建議對封漏失井或長井段井或灰量難以控制的井進行施工采用可鉆式擠水泥橋塞技術。對長井段油層封堵應加強水泥漿體系流變性的研究，優化施工工藝，可考慮分段二次擠封方案。

（6）建議改善油井找水技術落后的局面。目前采用的封隔器找漏、找串及井溫找水問題不少，尤其是井溫找水。在細分油水層上誤差太大。建議廠里引進、推廣較新的找水技術。如碳氧比、硼中子等找水技術及聲波變密度測井找串技術。

（7）考慮到擠水泥施工工序多、工期長、對井筒要求高，應考慮其技術發展方向之一是朝著簡化工序、降低勞動強度及成本的方向發展。因此有必要在適當的井上引進或試驗帶封不留或少留塞封堵工藝，同時可采用不留塞工藝開展大斜度井或小井眼井封堵試驗攻關。

（8）建議下步開展小粒徑水泥選擇性堵水的工藝研究和試驗。對我廠的大段合采油井有推廣價值。

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