油田擠注水泥封井施工工藝

【摘 要】擠水泥漿封井就是利用液體壓力擠壓水泥漿，將其擠入地層縫隙或多孔地層，且停止流動(dòng)并很快凝結(jié)硬化實(shí)現(xiàn)封堵，從而達(dá)到在地層內(nèi)部形成永久性隔離帶的目的。通過多次現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用總結(jié)出了一套較完善的擠水泥漿封井施工工藝技術(shù)，該施工工藝技術(shù)具有封堵效果好、成功率高、成本低，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用比較廣泛等特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】擠水泥漿;封井;施工工藝;現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

過去現(xiàn)場(chǎng)擠水泥漿都采用常規(guī)的油井水泥，因?yàn)樵撍嗑哂谐杀镜汀⒁兹苡谒⑺酀{的穿透能力和滲透能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，但有使用的局限性，有的地層孔隙小，普通水泥顆粒進(jìn)不去該孔隙，為解決這種情況;目前就采用成本比較高的超細(xì)水泥來進(jìn)行封堵。

1.擠水泥漿的適用范圍

1.1防止地層大量出水。油井在生產(chǎn)一段時(shí)間后，由于地層儲(chǔ)油量有限，地層中的可采量逐漸地減少，而地層水會(huì)逐漸地增加，對(duì)于水層用擠水泥漿的方法封死，可以避免地層水的大量涌入，達(dá)到提高含油比的目的。

1.2套管堵漏。由于長(zhǎng)期受地層作用和井內(nèi)流體的腐蝕等原因，造成套管出現(xiàn)孔洞，影響油井的正常生產(chǎn)，該孔洞可以用水泥漿封死。

1.3將水層與油層分開。有時(shí)地層中油層與水層較近，為了防止地層水侵入油層，在油層與水層之間用射孔彈射開，然后擠入水泥漿，這樣就在油層與水層之間形成灰面達(dá)到分隔的目的，同時(shí)后射開的井段也被封死，不影響下步的采油生產(chǎn)。

1.4可以封堵竄槽。由于固井質(zhì)量差、地層疏松膠結(jié)差或外力作用的原因，造成地層上下串通，這樣對(duì)油井的正常生產(chǎn)影響很大，這種現(xiàn)象可以用擠水泥漿的方式將竄槽封死，可以使油井能夠正常的生產(chǎn)。

2.擠水泥漿的方法

2.1光油管擠水泥漿法。光油管擠水泥法（也稱籠統(tǒng)擠水泥法），就是將欲封夾層以下井段用填砂或注懸空水泥塞的辦法全部掩蓋，光油管下至待堵井段以上10-15m，水泥漿自管內(nèi)注入，當(dāng)水泥漿快出油管時(shí)（一般控制灰漿離管柱底部約100m時(shí)），開始關(guān)套管閘門往地層正擠入水泥漿。擠完水泥漿后，正反替清水至射孔井段處，關(guān)油、套閘門，憋壓候凝。

2.2封隔器擠水泥法。此方法是下一個(gè)封隔器，將不需封堵的層段分隔開，對(duì)待堵井段進(jìn)行擠水泥的方法;如果設(shè)計(jì)要求封上層采下層，也可以用此方法，對(duì)下層采用人工填砂的方法進(jìn)行保護(hù)，為了使封隔器膠筒上下的壓差變小，在套管內(nèi)必須注入平衡液。

2.3橋塞注水泥法。丟掉一個(gè)橋塞，再下擠灰管柱，底部待入打開橋塞的中心管，用中心管將橋塞打開后擠入水泥漿，當(dāng)施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求后上提注灰管柱，使橋塞自動(dòng)關(guān)閉，不用放壓就可以直接提出注灰管柱，然后下鉆銑管柱鉆掉橋塞后鉆灰塞至設(shè)計(jì)井深。

3.擠水泥用量和頂替量的計(jì)算

3.1水泥用量的確定。擠水泥用量的多少要根據(jù)油層物理特性，也就是待堵層的有效厚度、封堵半徑、油層的有效孔隙度來確定。

V=h×π×r2×∮

式中：V-擠注水泥漿封井用量，m3;h-待封堵層的有效厚度，m;r-封堵半徑（為0.5-2m），m;∮-油層有效孔隙度，%。

以上公式所計(jì)算的用水泥漿量為理論量，在施工過程中，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行增加或減少擠水泥漿量。

3.2確定頂替量。當(dāng)打完設(shè)計(jì)的水泥漿量后，要用清水將水泥漿頂替至設(shè)計(jì)灰面深度，頂替量的準(zhǔn)確與否關(guān)系到擠灰的質(zhì)量，所以要求頂替量必須準(zhǔn)確，其計(jì)算方法為：

V=V油+V套+V地

式中：V-實(shí)際頂替量，m3;V油 -油管內(nèi)容積，m3;V套 -油管底部至設(shè)計(jì)灰面的套管內(nèi)容積，m3;V地 -地面管線內(nèi)容積，m3。

4.擠水泥漿的施工工序

4.1擠水泥漿的準(zhǔn)備工作

（1）井筒準(zhǔn)備。先提出井內(nèi)的管柱，為了檢查套管情況，要先下通井規(guī)通井至待堵井段以下50m，不足50m通井至人工井底。通井到位后要對(duì)封堵井段以上的套管進(jìn)行徹底的反洗井。

（2）選擇擠水泥方法。如果要將井段全部封死且井段以上套管無損壞，可以采用光油管擠水泥法。如果要求封下層采上層，就要用下封隔器法擠水泥;如果封上層采下層，就可以采用先人工填砂，后封堵的方法，填砂前要注意核實(shí)人工井底的實(shí)際深度，通過計(jì)算得出填砂量，而在填砂過程中要慢些，用水泥車向油管內(nèi)灌水，同時(shí)緩慢倒砂;如果套管有水返出，說明油套已經(jīng)暢通，這樣可以防止砂堵管柱和提高填砂效果，待沉砂一段時(shí)間后探砂面，如果砂面填高，還得沖砂。

（3）管柱和井口準(zhǔn)備。將擠灰管柱下至設(shè)計(jì)深度，要求井口的各個(gè)閘門必須靈活好用，且耐高壓而不漏失，與泵車相連接的管線必須用硬管線，并且要試壓25Mpa不刺不漏為合格，嚴(yán)禁用水龍帶作擠灰管線。

（4）工具、用具和動(dòng)力設(shè)備的準(zhǔn)備。擠灰前必須保證作業(yè)機(jī)及游動(dòng)系統(tǒng)完好，便于起下作業(yè)。400型壓裂車3臺(tái)及地面管線（水龍帶、由壬、活動(dòng)彎頭）相配套。13m3計(jì)量罐2個(gè)，5方的計(jì)量灰漿攪拌罐1個(gè)，鋼板尺、計(jì)算器、密度計(jì)各1個(gè)，氯離子化驗(yàn)設(shè)備1套，15m3水罐車3輛。

4.2擠水泥漿技術(shù)參數(shù)的確定

（1）在擠水泥漿前要對(duì)地層進(jìn)行吸水指數(shù)測(cè)試，測(cè)試的方法為當(dāng)泵車的排量一定時(shí)，用打入單位量的清水除以所用時(shí)間得出的值，再除以該排量下的泵壓為地層的吸收性。同時(shí)要確定該排量下的泵壓，以后要逐漸增大排量，從而確定最高泵壓和擠水泥漿的最佳排量。

（2）頂替量的計(jì)算必須準(zhǔn)確，要保證將水泥漿全部送出油管，并送至預(yù)計(jì)灰面位置。

5.擠水泥漿施工

擠水泥需要400型泵車兩臺(tái)（施工時(shí)兩臺(tái)泵車連接好，一臺(tái)施工，一臺(tái)備用），一臺(tái)打平衡、15方水罐車三輛。為保證施工質(zhì)量和防止卡管柱，在擠水泥漿前必須將套管灌滿，如果擠灰管柱是光油管，就將套管閘門打開，正打入清水直至套管有液體外溢為止;如果擠灰管柱帶封隔器，就從套管注入平衡液，然后再進(jìn)行擠灰工作。

擠灰前要先打2m3隔離液才能擠入灰漿，有時(shí)測(cè)地層吸水指數(shù)時(shí)泵壓比較高，為了灰漿能夠更多地進(jìn)入地層，擠水泥漿時(shí)如果是光油管，就可以先打開套管閘門，預(yù)計(jì)灰漿離管柱底部約100m時(shí)，開始關(guān)套管閘門往地層擠灰漿，此時(shí)要注意觀察泵壓、排量、灰漿密度，如果泵壓高就降低排量，反之則提高排量。當(dāng)泵壓升至12-13Mpa時(shí)，必須馬上開始頂替，因?yàn)榇蚧覞{壓力達(dá)到12-13Mpa時(shí)說明地層已經(jīng)接近填滿，頂替管柱中的幾方灰漿壓力就能升到20-22Mpa甚至更高;如果打灰漿壓力達(dá)到13Mpa時(shí)，繼續(xù)往井內(nèi)打灰漿，頂替時(shí)就有可能達(dá)到25Mpa以上的壓力，甚至頂替不成功造成先放壓然后反洗井，洗出管內(nèi)的灰漿，如果反洗不通就要直接上提管柱，所以必須看好壓力。灰漿密度要控制在1.8-1.9g/cm3之間。

擠灰完畢后，要在井口裝上壓力表，觀察壓力是否下降，如果下降就先不要放壓，待壓力下降比較低時(shí)再放壓;如果壓力不降，就打開閘門放壓（注意閘門不易開得過大）。這樣可以防止地層過多地往外吐灰漿。待壓力放凈后進(jìn)行反洗井一周半，上提管柱100m，關(guān)井候凝24h以上候凝時(shí)井口螺栓必須上緊，閘門必須關(guān)嚴(yán)。探灰面時(shí)需加壓20-30KN，如果灰面高出實(shí)際深度，就起出擠灰管柱下入鉆灰塞管柱，鉆灰塞至設(shè)計(jì)深度。如果灰面沒有完成封堵地層，就要重新擠灰直到合格為止;當(dāng)灰面合格后，如果是全部封死井段，還要進(jìn)行套管試壓。

6.結(jié)束語

擠水泥漿施工只要選擇的方法正確，擠水泥漿的用量和頂替量計(jì)算準(zhǔn)確，按照實(shí)際測(cè)得地層吸水指數(shù)確定泵壓和排量，另外在施工中要按操作規(guī)程操作，擠水泥漿的效果會(huì)很好的、成功率也很高的，一定會(huì)得到事半功倍的效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司人事服務(wù)中心.井下作業(yè)工[M].北京：石油工業(yè)出版社，2018.

作者簡(jiǎn)介：張興瑞（1966-），男，高級(jí)技師，從事油田修井工作。