注水泥塞工藝淺析

馮俊欽 李亞

摘要：本文簡單介紹了打水泥塞的相關概念，和相關技術，分析了在打水泥塞施工過程中暴露出的一些問題，對這些問題進行了探討，陳述了這幾次打塞的經過，分析了注水泥塞失敗的原因，計算了相關數據，結合以往經驗，總結出注水泥塞的施工注意事項。

關鍵詞：注水泥塞

一、常規注水泥塞工藝

1.1注水泥塞的工藝的定義

注水泥塞工藝是將一定量的水泥漿替到套管內或井眼的某一部位，使其形成滿足注采需要的新的人工井底或滿足工藝過程的臨時封閉某井段的工藝技術。是井下作業中常用的工藝技術之一。

1.2注水泥塞的目的及用途

（1）封閉已試油層上返新層試油，或進行分層作業時的封堵非目的層;

（2）封閉底部水層;

（3）找堵漏、找封竄、上部套管試壓等隔開封閉某一層段;

（4）堵塞報廢井及回填枯竭層位;

（5）出于安全目的的封閉層位（如封閉高壓層、有毒有害流體層）;

（6）特殊情況下的封堵。

1.3常規注水泥塞工序簡介

1.3.1注塞前準備：

（1）井內壓井液應處于穩定狀態，油套壓平衡。

（2）注水泥塞前，應充分循環洗井，其作用是降溫除氣。

（3）作好水泥漿與壓井液配伍性試驗，采取調整壓井液或水泥漿性能來解決，以及考慮隔離液等。

（4）必要時為了保證注水泥塞質量，在調整好壓井液性能基礎上應對水泥塞井段井壁泥餅油垢污物的清除及對套管的洗刷。

1.3.2注水泥塞工序：

將管柱下到預定的深度，擺水泥車，連接地面管線，并對井口管線試壓25.0-35.0MPa，打壓5分鐘不刺不漏為合格。配置水泥漿。調整好水泥漿的密度。打入前隔離液，注入水泥漿，然后打入后隔離液，泵入頂替液，頂替管線及流程的泥漿。上提管柱至塞面1.0-3.0m，座好井口，用修井液反洗出多余的泥漿。上提管柱到安全高度，裝好井口，關井侯凝48小時。

1.3.2注水泥塞注意事項：

為了確保注水泥塞工序的質量，避免井下事故發生，應注意以下注意事項。

（1）將注水泥管柱下至預計水泥塞底部，并循環洗井到進出口水質一致。

（2）按設計配制好水泥漿后按前隔離液，水泥漿、后隔離液、替置液順序和設計量注入井內。

（3）將水泥漿替置到設計位置，此時，管內外應處于平衡，上提管柱至預定水泥面以上1-3m。反循環洗井，洗出多余水泥漿。后起管柱至安全位置，座井口、灌滿壓井液、關井候凝。

（4）注水泥塞前最少要準備1.5倍于井筒容積的壓井液。

（5）填砂后，沉砂時間要足夠長，防止卡鉆事故。自溢量大的井盡量不用填砂方法。砂面達到設計要求后，要下管柱至砂面以上2.0-3.0m進行注水泥漿施工，由于注灰時有一定的下沖量，約1.0-2.0m，這樣就可以減少水泥漿下沉量，并且安全可靠。

（6）頂替完灰漿上提管柱時，起管柱時間不能太快，防止產生抽汲效應，將下部壓井液抽汲到灰漿中，造成注水泥塞失敗。

二、相關數據的計算

2.1水泥漿體積的計算

三、漏失層注水泥塞工藝淺析

注水泥塞技術的逐步完善，使其對復雜井況的適應能力不斷加強，應用范圍逐步拓展，在特殊情況下注水泥塞的施工成功率不斷提高。

漏失地層具有壓力較低的特點，在注水泥塞的施工過程中水泥漿容易倒灌入地層，造成常規注水泥塞工藝施工的一次成功率很低，嚴重時連續幾次施工都無法完成封堵任務。高滲透地層甚至出現向井內灌水時無法灌滿井筒，使常規注水泥塞工藝無法施工。而注水泥塞作業往往需要在漏失地層中進行。隨著漏失層注水泥塞作業工藝的不斷完善，施工成功率在不斷提高。常用的漏失層注水泥塞作業有以下幾種：

（1）填砂、填石子堵漏;

（2）擠注法注水泥塞工藝;

（3）長纖維物混入水泥漿中防漏失;

（4）云母片等規則雜物;

（5）墊稠泥漿或粘稠劑物質;

（6）底木塞;

（7）化學暫堵劑處理。

3.1填砂法注水塞工藝

（1）施工工序：探人工井底—>計算需要填砂數量—>將管柱下到被封堵層段上部20m—>向油管邊灌水邊填砂—>沉砂8小時，探砂面—>砂面符合要求后按常規注水泥塞方法注水泥塞。

（2）注意事項：

a、根據設計要求將管柱下到被封堵井段的上部20m，保證填砂作業能埋住被封堵井段不少于5m。

b、向油管正填砂，砂量是預先探人工井底后計算好的砂子數量，填砂過程中要將砂子用水滲透，向油管邊灌水邊填砂。

c、填砂后沉砂8小時，探砂面，保證砂面符合設計要求。

d、沉砂時間要足夠長，防止卡鉆事故。砂面達到設計要求后，要下管柱至砂面以上2-3m進行注水泥漿施工，由于注灰時有一定的下沖量，約1.0-2.0m，這樣就可以減少水泥漿下沉量，并且安全可靠。

3.2擠入法注水塞工藝

（1）施工工序：安裝井口裝置（采油樹四通或者防噴器）—>用光油管下入設計注塞位置以下5.0-10.0m;—>用清水充分循環洗井—>關閉井口，試擠一定量的前置液，記錄排量、壓力、累計流量和地層吸入量—>校核設計的水泥量—>注前置液—>擠注水泥漿—>替后置液、替頂替液—>上提管柱至設計塞面以上2.0-3.0m反循環循環出多余水泥漿—>打開回水閘門，起管柱至安全位置—>關井口，從管柱或環空擠入頂替液—>憋至設計壓力時關井侯凝。

（2）注意事項：

a、注水泥塞前需按井下溫度和壓力做水泥漿試驗，確定泥漿性能調整劑。

b、所有入井管柱確保丈量準確，水眼暢通;絲扣涂抹螺紋密封脂，按標準扭矩上扣，確保管柱的密封。

c、注入水泥漿后必須充分循環沖洗掉多余的水泥漿。水泥漿及混漿返出井口時要及時排放掉，嚴禁進入循環系統。沖洗干凈后，再循環半周，以確保井內管柱安全。

d、洗出多余水泥漿后，要上提管柱至安全位置。

四、油井水泥添加劑淺析

油井水泥的品種是有限的，為了滿足不同情況下注水泥塞作業施工及其質量的要求，須配合各種外加劑填加劑來調節水泥性能。目前常用的添加劑主要有：促凝劑、緩凝劑、降失水劑、減阻劑、加重劑、減輕劑、熱穩定劑、消泡劑、防漏失劑。

4.1常用油井水泥添加劑

（1）促凝劑：在淺井和井下溫度較低的注水泥塞或堵漏施工中，為了縮短水泥凝結時間及增加水泥早期強度，加入速凝劑，可縮短水泥漿稠化時間。常用的速凝劑有HR-5、氯化鈣，氯化鈉、氯化鉀和硅酸鈉等。

（2）緩凝劑：對于深井或地溫梯度高的井，由于水泥漿凝結時間縮短，流動性差，而施工時間比較長，常加入延長凝結時間（或稠化時間）的緩凝劑。常用的緩凝劑有HR20、HR12、葡萄糖酸鈣（鈉）、鐵鉻鹽、磺化丹寧、羧甲基羥乙基纖維素、酒石酸、硼酸鹽、磷酸鹽等。

（3）降失水劑：降失水劑能防止水泥漿急劇脫水、改善水泥漿中微粒的數量和級配。常用降失水劑有DR-13、DR-15、CMC、檸檬酸、羧甲基羥乙基纖維素、粘土等。

（4）減阻劑（分散劑）：減阻劑的加入能改善水泥漿的流動性，降低水泥漿流動阻力，有利于水泥漿在低速低壓下進入紊流狀態，提高注水泥質量。常用的減阻劑有b-萘磺酸甲醛聚合物、鐵鉻木質素磺酸鹽、木質素磺酸鹽等。

（5）加重劑：在有高壓地層情況下擠注水泥，常加入密度大的添加劑來增加水泥漿密度。主要有重晶石粉、赤鐵礦粉、鈦鐵礦粉和石英砂粉等高密度的惰性材料。

（6）降密度劑（減輕劑）：井下有低壓漏失層時，注水泥時可能發生井漏，以引出更多的麻煩，因而常加入降密度劑，降低水泥漿密度。常用降密度添加劑有膨潤土、硅藻土，瀝青粉、膨脹珍珠巖、火山灰、粘土粉、瀝青粉等密度小、吸水性強的混合材料。

（7）熱穩定劑：熱穩定劑的加入可使水泥石在較高溫度下保持一定強度。常用的熱穩定劑有：硅粉，其摻入量占干水泥質量的30%-40%。對熱穩定劑的性能要求：270℃，35MPa條件下48小時強度不衰減為合格。

（8）消泡劑：防止水泥漿產生氣泡的物質稱為消泡劑。常用的消泡劑有：甘油聚醚、山梨醇甘油酸脂、磷酸三丁酯及硅醚油等。

（9）防漏失劑：井下有低壓漏失層時，也可以加入與泥漿堵漏劑相同的物質，也可用膠質水泥漿。常用添加劑有碎木片、樹皮、鋸木等纖維狀物質，還有顆粒狀物質如硬瀝青，塑料及珍珠巖等，還有片狀材料如云母、玻璃紙片等。

4.2添加劑的選擇及注意事項

選擇填加劑時還必須注意以下問題：

（1）在填加劑時，不僅要使水泥漿某項性能要求能達到要求，還應考慮填加劑對其它性能的影響。如在使用緩凝劑時，往往使水泥早期強度下降;使用速凝劑時，往往使水泥漿流動性變差，所以必須對水泥漿全面性能進行檢查。

（2）填加劑品種的選選和用量的確定，事先應作室內試驗，取得基本數據，以指導現場施工。有些填加劑用量比例都有極限，超過此限，則會起相反的作用，應引起注意。

（3）在選用填加劑時還應注意施工條件。如用量過大或過于靈敏都會給現場施工帶來困難。

五、躍新372井的打水泥塞分析

5.1、躍新372井基礎數據

5.2、施工工序及分析

5.2.1施工工序：

1、封堵管柱組合：Φ73mm外加厚油管157根×1606.54m+補心差×1.22m=1607.76m。

2、測吸水指數：擠注前對封堵層測吸水值數，排量控制在300-500L/min，吸水值為：102L/min，壓力15MPa。

3、試擠清水：排量300-500L/min，試擠過程中觀察擠注壓力變化;

4、施工參數：該區塊地層等壓梯度：0.022Mpa/m，井段地層最低破裂壓力為24.601MPa Mpa，打塞中施工最高泵壓不能超過15Mpa，排量不超過300-500L/min。

5、擠灰封堵：

（1）、用鹽水17m3徹底循環洗井一周。

（2）、用清水0.5m3打前隔離液，注1.85g/cm3水泥漿1m3，用清水0.5m3打后隔離液。

（3）、用鹽水4.06m3頂替水泥漿至1515.00m，起打塞管柱至井深1322.72m，關閉套管閘門。

（4）、用密度為1.23g/cm3的鹽水0.85m3正擠水泥漿至1500m，擠注排量200-300L/min，擠注過程中壓力不能超過15Mpa。

（5）、憋壓15MPa，關井侯凝48h。

6、要求：

（1）封堵前對井口試壓，保證井口無滲漏。

（2）從配置水泥漿至關井，時間控制在120分鐘以內。

（3）調配水泥漿用的清水清潔干凈，PH值7.5-8.5之間

（4）施工負責人在施工前做好施工技術交底。

（5）人員分工明確，每道工序有專人把關，每個崗位任務明確，頂替量必須計量準確，有兩人計量。根據現場實際情況相應調整施工措施。

5.2.2經驗分析：

該井注水泥塞封堵井段為封堵1512-1500m。該井段平均孔隙度為21.20%，屬于高漏失井段。在井深在1537.82-1540.21m井段破損，采油一廠技術科通知用油水井水泥對破損井段以下進行封堵，2013.8.19-2013.8.22日分兩次用密度為1.85/cm3的水泥漿進行封堵，共泵入水泥漿1.80m3，封堵后塞面：1500.12m，對1500.12m以上套管進行試壓，打壓20MPa，穩壓30min，無壓降。