擠注水泥工藝.ppt

1、擠、注水泥工藝技術(shù),主講人：蔡興奎,油井水泥使用條件和范圍,擠水泥工藝技術(shù),注水泥工藝技術(shù),井下管柱固封處理技術(shù),鋼固水泥事故事例分析,注水泥塞工藝技術(shù),擠水泥工藝技術(shù),油、氣、水井在生產(chǎn)開發(fā)過程中,由于受油、氣、水運移及地層各種應(yīng)力作用、腐蝕、地質(zhì)構(gòu)造、井身結(jié)構(gòu)不合理及施工措施等內(nèi)外諸多因素的綜合影響,一方面使新完井水泥返高不夠,固井質(zhì)量不合格；另一方面使生產(chǎn)井原固井水泥環(huán)遭到破壞,或造成油層竄通、地層膠結(jié)物被破壞,近井地帶形成空洞,或地層高含水淹沒油層，或因地層出水,套管破漏使油水井不能正常生產(chǎn),通過擠水泥工藝技術(shù), 使固井質(zhì)量不合格井、竄槽井,套管破漏、地層出水、高含水的油、氣、水井恢復(fù)

2、正常生產(chǎn)。,擠水泥的目的方法及應(yīng)用范圍,是利用液體壓力擠入一定規(guī)格、數(shù)量的水泥漿,使之進入地層縫隙或多孔地帶,套管破漏處、管外空洞等目的層,達到在地層或地層與套管之間形成密封帶,以承受各種應(yīng)力,滿足油、氣、水井注采需要及生產(chǎn)措施的一種工藝技術(shù),擠水泥工藝,擠水泥目的：,目的是恢復(fù)油、氣、水井正常生產(chǎn),擠入水泥的方法是：擠水泥施工作業(yè)中采取相應(yīng)工藝,使水泥漿到達目的層的一種工藝措施 按擠入方法分有擠入法、循環(huán)擠入法、控制擠入法等 按擠封結(jié)構(gòu)分有空井筒、鉆桿或油管、封隔器、橋塞承轉(zhuǎn)器法擠水泥等,擠水泥的目的方法及應(yīng)用范圍,擠入法：就是在井口處于封閉控制的狀態(tài)下,依靠泵注設(shè)備施加一定的擠入壓力通過液

3、體將水泥漿替擠到目的層的方法，為大修生產(chǎn)施工常用的方法。,平推法：井筒內(nèi)無任何結(jié)構(gòu),利用原油、氣、水井的套管作為擠水泥的過流通道,從井口直接擠水泥的方法。 優(yōu)點：是施工簡單,作業(yè)安全可靠。 缺點：不能分層作業(yè),套管壁上易留水泥環(huán)，擠入井內(nèi)的液體過多，需要地層有較強的吸收性。 適用范圍：多用于油、氣、水井上部套管較淺部位有損壞漏失點封堵或因地質(zhì)工程因素報廢井的擠封。,擠水泥的目的方法及應(yīng)用范圍,鉆桿(油管)擠入法：此法亦稱為光管擠水泥法。就是將鉆桿(油管)下到待擠封井段設(shè)計位置,利用鉆桿(油管)作為擠入水泥漿過流通道的一種擠入方法。 優(yōu)點：擠入過程不動鉆具,施工較簡單且易反洗井,套管壁不會有殘留

4、大段水泥環(huán)，安全可靠。 缺點：不能可靠的一次性擠封多層段間的竄槽和層段中間的封堵。 適用于中深井作業(yè),多用于中深井堵漏、擠封上部油層、封堵頂部水層,或與填砂、注水泥塞、橋塞技術(shù)相結(jié)合擠封油層頂部竄槽。 推薦擠水泥管柱組合：108mm套銑鉆頭（油管斜尖）+鉆桿(油管)串,單封隔器擠水泥法 單封隔器或與填砂、注水泥塞、橋塞技術(shù)配合擠水泥法,井下結(jié)構(gòu)較簡單,實現(xiàn)間隔層封堵,擠水泥針對性強,較好的保護非擠封層，對上部套管破損漏失及非常規(guī)井避免了上部套管承受擠封的高壓,做到了有目的擠封堵。 缺點：填砂或注水泥塞、下橋塞增大了作業(yè)量，對封隔器坐封要求高 單封隔器擠水泥適用擠封底部油層,與填砂、注水泥塞、橋

5、塞技術(shù)相配合可擠封層間竄槽、擠封高含水層。 直接采用電橋或機橋塞擠水泥有利于簡化施工,提高井況適應(yīng)性及成功率，保障施工安全。 推薦擠水泥管柱組合：尾管+單封隔器+鉆桿(油管)串,擠水泥的目的方法及應(yīng)用范圍,雙封隔器擠水泥法 針對作業(yè)中施工需要保護上下非擠封層，必須隔封分層作業(yè)的擠注施工。 優(yōu)點：利用雙封隔器擠水泥根據(jù)施工作業(yè)需要可實現(xiàn)分層作業(yè)堵封, 保護非擠封層位，隨著橋塞技術(shù)的發(fā)展其下封隔器可采用電橋或機橋塞替代底水泥塞或填砂作業(yè),減少了作業(yè)量，提高了作業(yè)的安全性。 缺點：雙封隔器擠水泥對井況要求高，作業(yè)施工風險較大，對封隔器性能要求高，對施工作業(yè)工序操作要求高，操作繁瑣。 隨著橋塞技術(shù)的發(fā)

6、展，雙封隔器擠水泥在日常擠水泥施工中已經(jīng)不常使用。 雙封隔器擠水泥法：適用于油、氣、水井封竄及多油層中部擠封作業(yè)。,擠水泥的目的方法及應(yīng)用范圍,循環(huán)擠入法：利用泵注設(shè)備將一定數(shù)量的符合性能要求的水泥漿循環(huán)到設(shè)計位置,然后上提工具管柱后,施加一定液體壓力使水泥漿進入目的層的施工工藝，為擠水泥生產(chǎn)施工常用的方法。,擠水泥的目的方法及應(yīng)用范圍,循環(huán)擠入法重點解決兩方面的問題： 一、對擠封層段多,易單層突進的油、氣、水層采用循環(huán)擠入法能使水泥漿較均勻進入各擠封層,從而提高擠封效果。 二、對吸收性差、吸收量小,擠入壓力高的層段,采用循環(huán)擠入法一方面能有效控制擠入壓力,另一方面節(jié)約了水泥漿并可達到擠封目的

7、。 針對上述解決的兩方面的問題所使用的循環(huán)擠入法,其施工方法基本一致。不同的是第一種將一定水泥漿循環(huán)到設(shè)計位置不替置,緊接著再擠水泥漿后替置,其用水泥量大,多適用于多層同時擠封。第二種將一定量地面配制的水泥漿循環(huán)到設(shè)計位置,上提鉆具保障鉆具管腳干凈，關(guān)井按設(shè)計要求擠入,其用水泥量少,適用于單層擠封。,上述擠入法中,循環(huán)擠入法適用于井況較好,井筒內(nèi)相對穩(wěn)定的油、氣、水井作業(yè)。但隨著油田開發(fā)時間的增長,油、氣、水井井況日趨復(fù)雜,出水出砂現(xiàn)象日益嚴重,對于油、氣、水相對活躍,甚至采用高密度修井液壓不住井的油、氣、水井，采用上述兩種方法擠水泥,由于井內(nèi)穩(wěn)定性差,易吐噴,極易造成施工失敗，給施工帶來較大

8、的風險。 隨著橋塞技術(shù)的發(fā)展，利用井口井控裝置及井下插管橋塞技術(shù)（水泥承轉(zhuǎn)器）的帶壓不返吐噴施工作業(yè)法，目前已成功并在推廣使用。隨著井下作業(yè)工藝技術(shù)的完善,控制擠入法工藝進一步發(fā)展。 控制擠入法是在井口采用井控裝置與井下結(jié)構(gòu)配套,使擠水泥前后即使活動鉆具的情況下,井口、環(huán)形空間均處于受控狀態(tài)及水泥漿處于帶壓狀態(tài)下候凝的一種擠水泥工藝。（常用的方法為：插管橋塞承轉(zhuǎn)器不噴吐帶壓擠水泥法） 采用控制擠入法擴展了擠水泥工藝技術(shù),特別對高壓出砂、出水層擠封效果較好。由于井口、環(huán)形空間均受控, 對地層壓力較高,砂埋油層的油氣水井可沖開出砂層后,有的放矢地進行防砂作業(yè),從而進一步提高了擠封效果。 推薦作業(yè)施

9、工常用的管柱組合：插管+(油管)串+鉆桿串；插管橋塞坐封設(shè)計要求位置。,控制擠入法,擠水泥的作用：,擠水泥的目的方法及應(yīng)用范圍,對油、氣、水井封堵某一出水層位或高含水層,解決在生產(chǎn)過程中注水開發(fā)形成的矛盾。 對油、氣、水井層間竄通,油層與非油層竄通,生產(chǎn)井與鄰井竄通,通過擠水泥封竄槽。 通過擠水泥彌補油水井因套管破損不能承受各種應(yīng)力作用,填補地層虧空。 封堵某井段漏失,保護油氣資源。 對固井質(zhì)量不合格的油、氣、水井,通過擠水泥使其達到完井質(zhì)量標準。 對油、氣、水井地層出砂井段,采用擠水泥及其添加劑實現(xiàn)人工井壁防砂。 對某些因地質(zhì)、工程因素需暫閉井及油田井網(wǎng),生產(chǎn)層調(diào)整需上返或回采的油水井進行擠

10、封。 側(cè)鉆井需對開采虧空的射孔井段進行擠封。,擠水泥工藝技術(shù),擠水泥施工方法的確定 擠水泥的工藝施工方法較多,在確定具體施工方法時應(yīng)綜合考慮油層的地質(zhì)物性,擠封層段吸收性、位置,套管完好情況,井內(nèi)裝況等諸多因素,有針對性的選擇擠入法。 套管平推擠水泥法:適用于堵漏、封層、封竄、防砂等，推薦使用條件:封堵井段地質(zhì)物性、地層吸收性好，上部套管完好,封堵深度小于500m,封堵長度不大于5m，近年針對1000m以內(nèi)層段也多用此法施工。 光管柱擠水泥法:適用于堵漏、封層、封竄、防砂等，使用條件:封堵井段以上套管完好,封堵長度不大于5m主要是針對單層作業(yè)。 封隔器擠水泥法:適用于封竄、封層、防砂等，推薦使

11、用條件:封堵層位以上套管完好程度差(低于擠入壓力有滲漏),或套管使用時間較長但可順利通井的油水井。 循環(huán)擠入法:適用于封層、防砂或吸收量低于200L/min,擠人壓力高的孔、洞、縫型破漏井的封堵，推薦使用條件:井內(nèi)穩(wěn)定,封層、防砂時封堵層厚度大于5m的油水井。 控制擠入法:適用于井內(nèi)不穩(wěn)定、出砂、礫較嚴重的井。,擠水泥工藝技術(shù),擠水泥時的水泥用量的相關(guān)計算 擠水泥時需用的水泥量與地層物性、生產(chǎn)歷史、擠封目的、各種擠封井況等有關(guān),應(yīng)綜合考慮。 1、 擠封射孔井段(防砂) V=(3.84.7)R2h 式中 V水泥漿用量,m3 R擠封半徑,m 有效孔隙度,% h封堵層厚度,m 2、 封竄 V=(3.

12、84.7)(R2-r2)h 式中 V水泥漿用量,m3R一一原裸眼半徑,m r套管半徑,mh封竄段長度,m,擠水泥工藝技術(shù),針對上述不同擠水泥目的計算出水泥漿用量后按下式計算干水泥用量： t=1.465V(r水泥漿-1) 式中t一一干水泥用量,t V一一水泥漿用量,m3 r水泥漿一一設(shè)計水泥漿密度,g/cm3,堵漏時 V=KV1 式中V水泥漿用量,m3 K系數(shù),14 V1水泥漿基數(shù)(2.4m3),擠水泥施工 確定擠入方法,擠水泥用量后,擠水泥施工直接關(guān)系到擠封的成敗。 施工前準備 1) 地面設(shè)備:擠水泥前檢查好動力、絞車、傳動起升系統(tǒng),做到起下鉆具不發(fā)生任何故障，水泥車(組)工作可靠，必要時考慮

13、儲備另一套泵注設(shè)備備用。 2) 井眼準備:井筒應(yīng)暢通,上部套管試壓合格,井內(nèi)相對穩(wěn)定,所下工具達到設(shè)計要求。 3) 工具及材料準備 井下結(jié)構(gòu):入井結(jié)構(gòu)尺寸準,管柱上扣達到上扣要求力矩,若下雙封隔器,中間篩管接在下封隔器頂部位置，尾管不宜太長，且底部不允許帶絲堵，采用封隔器時應(yīng)在室內(nèi)組裝試壓合格后方可下入。 材料準備:應(yīng)備有大于設(shè)計用量的合乎性能的壓井液、水泥、添加劑、清水等。,擠水泥工藝技術(shù),擠水泥工藝技術(shù),擠水泥施工 1) 洗井暢通,如下封隔器井待洗凈后再座封。 2) 試擠:求出擠封前地層吸收情況,進一步核定施工設(shè)計，試擠以壓力平穩(wěn)計時,時間不得低于10min,試擠量不少于2m3，試擠的目的

14、是既可觀察擠入量,確定用水泥漿量,又可清洗擠封段通道。 3) 擠水泥施工 套管內(nèi)平推擠水泥：從井口直接推擠水泥漿,頂替壓井液,候凝。 光管擠水泥： 擠水泥管柱管腳下至欲擠封井段300m左右,試擠后擠水泥漿、正反擠水泥漿至設(shè)計位置、關(guān)井憋壓候凝。 循環(huán)擠水泥：擠水泥管柱管腳下至欲擠封井段以下5m10m左右，循環(huán)注入設(shè)計要求的水泥漿，頂替到位，上提管柱管腳至欲擠封井段以上100300m左右，控壓反洗、正反擠水泥漿至設(shè)計位置，關(guān)井憋壓候凝。 封隔器擠水泥： 按設(shè)計量擠入水泥漿,按設(shè)計量替置壓井液,擴壓,上提擠水泥管柱至擠封段頂部以上30m控壓反洗,反洗量應(yīng)大于擠封管柱內(nèi)容積3倍,提出井內(nèi)擠水泥結(jié)構(gòu)管

15、柱,灌滿修井液,候凝。 控制擠入法: 其擠水泥方法與光鉆具擠水泥同,但擠水泥或活動管柱必須在井口及環(huán)形空間受控狀態(tài)下進行。采用插管橋塞進行不反吐擠水泥施工后，反洗量應(yīng)23倍擠封管柱內(nèi)容積,提出井內(nèi)擠水泥結(jié)構(gòu),灌滿壓井液,候凝。,擠水泥工藝技術(shù),擠水泥施工要求 擠水泥過程中,最高壓力不得超過套管抗擠強度的70%， 整個施工時間不得超過水泥漿初凝時間的70%。 擠水泥后需余留水泥塞時，塞面位置應(yīng)高于封堵井段3050m或滿足設(shè)計位置要求。 候凝時間2448h。 施工前應(yīng)取樣做水、添加劑對水泥漿性能的影響試驗。 在高礦化度介質(zhì)的修井液（如：鹽水等）中擠水泥施工，應(yīng)保證水泥漿與高礦化度修井液充分隔離，防

16、止相互摻混改變水泥漿性能，導(dǎo)致井下事故的發(fā)生。,擠水泥工藝技術(shù),擠水泥施工注意事項： 擠水泥施工是一個生產(chǎn)風險較高的作業(yè)工序，施工必須縝密嚴謹，慎之又慎，稍有不慎都可能造成井下管柱固封（鋼固水泥，俗稱插旗桿）等惡性事故的發(fā)生，為避免擠水泥過程中造成井下管柱固封及其他井下事故，在擠水泥作業(yè)中應(yīng)注意下述事項： 1、擠水泥前,必須對射孔井段以上的套管進行試壓，試壓不合格則選擇插管橋塞擠水泥，若條件無法滿足則需下入封隔器對上部套管進行保護，個別井因井況不能試壓，擠水泥后必須提出井內(nèi)擠水泥結(jié)構(gòu)。 2、入井擠水泥結(jié)構(gòu)應(yīng)有詳細紀錄，數(shù)據(jù)齊、全、準，且管柱絲扣達到上扣扭矩，擠注前確認管柱無卡阻。 3、在高密度

17、壓井液中下入結(jié)構(gòu)施工，擠封前應(yīng)活動管柱，所下的封隔器應(yīng)在施工前坐封，防止井口落物掉入井內(nèi)。 4、擠水泥施工中必須保證設(shè)備運轉(zhuǎn)正常，盡可能的準備一套備用泵注設(shè)備，井口和井控設(shè)施滿足承受的擠入壓力，關(guān)井憋壓候凝不刺不漏。,擠水泥工藝技術(shù),擠水泥施工注意事項： 5、根據(jù)施工設(shè)計要求加入一定比例的添加劑，中深井作業(yè)要考慮井溫、擠注壓力對水泥漿稠化時間的影響，井下作業(yè)公司重點井管理辦法，作業(yè)井深達1500m井必須加入緩凝劑。 6、擠水泥施工，若后續(xù)候凝條件無特殊要求和采用插管橋塞擠封完畢后，應(yīng)提出井內(nèi)擠水泥結(jié)構(gòu)。 7、光管循環(huán)擠水泥應(yīng)在上提管腳至要求位置后，反洗井確認管腳干凈無水泥后關(guān)井將水泥漿擠至設(shè)計

18、位置，憋壓候凝。 8、施工中提升系統(tǒng)故障，應(yīng)及時盡可能反洗凈井內(nèi)水泥漿，循環(huán)泵注設(shè)備故障，應(yīng)及時提出井內(nèi)注水泥管柱。 9、發(fā)現(xiàn)擠水泥后掉落鉆具事故，應(yīng)立即下鉆，先洗井后打撈，若反洗不通則正洗，若無法循環(huán)可采用試擠清水措施，將泥漿稀釋推遠。正洗井時應(yīng)活動鉆具。 10、水泥候凝時間未到位，禁止盲目下鉆探水泥塞。,擠水泥工藝技術(shù),薄壁套管擠水泥 薄壁套管由于多為有縫管，承受壓力低加之注采過程油水的運移，受各種應(yīng)力的影響極易變形破漏，因此薄壁套管擠水泥，解決擠封過程中套管承壓問題是一個關(guān)鍵。 在對薄壁套管進行擠水泥作業(yè)，應(yīng)在擠封段以下注水泥塞，上部用封隔器保護上部套管或用雙封隔器卡出擠封段，施工中采用

19、低壓擠注或循環(huán)擠入法,水泥漿中加入一定量的添加劑,提高水泥漿的流動性,降低水泥漿密度,以控制施工壓力。一般壓力控制在1OMPa左右,施工完畢不能長時間憋壓應(yīng)及時活動井內(nèi)結(jié)構(gòu)并起出。,特殊井擠水泥，應(yīng)考慮特殊井的特點及特殊性,擠水泥工藝技術(shù),高壓高含水,嚴重出砂井擠水泥 對高壓高含水,嚴重出砂井擠水泥,優(yōu)先選用插管橋塞施工，常規(guī)擠水泥方法除保證水泥漿進入目的層外,關(guān)鍵應(yīng)有一個使水泥漿相對穩(wěn)定的凝結(jié)固化環(huán)境。由于受注水開發(fā)的影響,高壓出水層有一個源源不斷的水源。油層由于受水沖刷膠結(jié)物被破壞又造成地層坍塌,嚴重出砂,地層虧空。因此擠水泥工藝多采用控制擠入法且考慮地層虧空擠水泥前在管外填砂,墊稠泥漿或

20、先擠部分水玻璃。在井控裝置及管柱止回閥的配合下,滿足了水泥有相對穩(wěn)定的凝結(jié)硬化環(huán)境的條件,從而提高施工成功率。但應(yīng)考慮施工過程中有止回閥不能反洗井的因素,并考慮擠入過程由于環(huán)形空間密封鉆具上頂?shù)姆理敶胧?擠水泥工藝技術(shù),吸收性差的漏失井擠水泥 對地層致密,吸收量差的漏失段擠封,一般采用循環(huán)擠入法,既要保證水泥漿有效地進入地層,又要防止擠入壓力過高擠毀套管，施工作業(yè)中將水泥漿密度控制在1.7g/cm3左右(根據(jù)井深淺選擇水泥類型,可采用低密度水泥)且加入部分減阻劑；或采用以滿足特殊封堵竄施工要求的，水泥顆粒直徑5m以下的超微細顆粒水泥，將配制好的泥漿循環(huán)到目的層頂替后,在一定泵壓下擠入,漏失井

21、段應(yīng)留有水泥塞。 選擇插管橋塞擠水泥，保護上部非擠封段，適當?shù)奶岣邤D入壓力，改造地層吸收性，以確保水泥漿被擠入地層，滿足施工要求。,注水泥工藝技術(shù),注水泥的目的 新鉆完成的油、氣、水井固井,老區(qū)油、氣、水井由于生產(chǎn)層位調(diào)整,大修井下襯管、側(cè)鉆下尾管后均需注水泥。注水泥工藝技術(shù)應(yīng)用于油、氣、水井內(nèi)形成新的人工井底,應(yīng)用于固套管,襯、尾管形成能密封油、氣、水層及隔層的人工井壁,從而滿足注采需要。,注水泥工藝技術(shù),注水泥的方法 注水泥的方法很多,根據(jù)不同的井況應(yīng)采用不同的方法。 1) 常規(guī)注水泥：是注水泥的基本方法,其他注水泥工藝均在此基礎(chǔ)上發(fā)展衍生。所謂常規(guī)注水泥是將一定量水泥漿頂替到目的位置(井

22、段)至管外預(yù)定的環(huán)形空間的一種施工工藝。其優(yōu)點是施工簡單,容易掌握。 2）多級注水泥：對于深井、熱采井及部分漏失等特殊層,為滿足注采需要,往往采用多級注水泥工藝。多級注水泥工藝是根據(jù)不同的井段(層位)分別添加一定數(shù)量的添加劑,以提高注水泥效果,滿足注采需要。 3) 環(huán)隙法注水泥： 在井眼與套管環(huán)形空間下小直徑管柱進行注水泥稱為環(huán)隙法注水泥,多用在管外出油氣水而與井內(nèi)不連通的油水井及水源井,使水泥返高到地面,封閉表層。 4) 襯(尾)管注水泥：油水井大修過程中,下襯(尾)管固井后，由于上部需倒開且喇叭口處要試壓，從而形成了襯(尾)管懸掛及注水泥工藝技術(shù)，由于襯(尾)管與井眼環(huán)形間隙小,注水泥一方

23、面要保證質(zhì)量達到試壓標準,另一方面上部鉆具要起出,井筒內(nèi)要不留或少留水泥漿,采用懸掛器膠塞碰壓及雙掛鉤膠塞碰壓固井技術(shù)成功地滿足了襯(尾)管注水泥工藝的需要。,注水泥工藝技術(shù),注水泥機理 各種不同注水泥的目的,方法歸納起來,就是根據(jù)不同井徑及套管、襯(尾)管尺寸,通過計算將一定量的水泥漿通過循環(huán)的方式頂替出壓井液(鉆井液),使水泥漿在環(huán)形空間(或井筒內(nèi))一定高度與地層(或井壁)通過一定時間有一個相對穩(wěn)定的環(huán)境逐步膠凝、凝固,使其凝結(jié)固化,封閉油、氣、水層及隔層達到適應(yīng)注采（或修井）需要的目的，注水泥的過程實質(zhì)上就是用水泥漿頂替井內(nèi)壓井液到達套管外環(huán)形空間的過程。,注水泥工藝技術(shù),注水泥計算 所

24、有注水泥工藝均應(yīng)通過計算,才能準確地將一定量的水泥注到目的層位，達到施工目的，襯(尾)管固井是油層套管固井方法的一種,它只下入全井長度的一部分套管,套管與鉆桿通過正反扣接頭連接下人井內(nèi),然后注水泥，下面通過襯(尾)管固井,計算注水泥用量。,注水泥工藝技術(shù),水泥漿用量計算：,式中：V水泥漿體積 D井眼平均直徑,m d1襯(尾)管外徑,m d2襯(尾)管內(nèi)徑,m H襯(尾)管環(huán)形空間高度,m h1水泥塞高度,m h2喇叭口以上水泥返高,m k1附加系數(shù)(1.21.5),注水泥工藝技術(shù),式中： V壓井液頂替壓井液量,m3 H1鉆具頂替壓井液長度,m H2襯(尾)管頂替壓井液長度,m d1鉆具內(nèi)徑,m

25、 d2襯(尾)管內(nèi)徑,m。,干水泥用量計算 t=1.465V(r水泥漿-1),頂替壓井液量,注水泥工藝技術(shù),注水泥的基本要求 注水泥過程中除按要求作出施工設(shè)計并對施工井有關(guān)資料、數(shù)據(jù)收集準確、齊全外還應(yīng)做到: 1) 用合乎性能要求的壓井液充分洗井,保證井內(nèi)穩(wěn)定、不噴、不漏、不塌。 2) 用合乎性能的水泥漿及添加劑,使水泥返高達到設(shè)計位置。 3) 水泥漿性能好,與井壁、套管能很好凝結(jié),不竄漏。,注水泥工藝技術(shù),影響注水泥質(zhì)量的原因 注水泥過程中水泥漿的竄槽是影響注水泥質(zhì)量的主要原因。 為了保證注水泥過程中水泥漿不竄槽, 就要求有較好的頂替效率。 頂替效率就是水泥返高位置的環(huán)空水泥漿體積與其環(huán)形空

26、間體積之比值。 現(xiàn)場施工中注入水泥漿量與替出壓井液量大致相等(留水泥塞部分除外),即頂替效率接近1時,才能保證有較好的注水泥質(zhì)量。,注水泥工藝技術(shù),影響注水泥質(zhì)量的原因在于:套管井眼套管不居中時產(chǎn)生的影響 1) 套管是否居中 注水泥漿過程中存在壓井液的流動阻力,壓井液推動水泥漿驅(qū)動力，當所下套(襯、尾)管居中時,環(huán)形空間阻力無變化、截面上流速均等,且壓井液與水泥漿二者之間存在壓力差, 使壓力梯度大于阻力梯度,這樣不存在水泥漿竄槽。 當套管不居中時:如圖所示 產(chǎn)生剪切力。 接觸面的牽引力。 上下壓力差引起的向上推力及密度差產(chǎn)生的浮力。 產(chǎn)生間隙差,窄間隙處流動阻力大使流速變小。寬間隙處流動阻力小

27、,流速增大,當水泥漿的驅(qū)動力小于流動阻力時,小間隙處壓井液靜止不動,極易形成竄槽。,注水泥工藝技術(shù),流型、流態(tài)的影響 鉆 、修井液、水泥漿均屬非牛頓流體,按其流動形態(tài)分為不流、塞流、不完全層流、完全層流、紊流等五種。 通過水泥漿流型圖可看出,注水泥過程中不同流態(tài)對頂替效率影響是較大的。 塞流時(即雷諾數(shù)Re=64時)無殘留壓井液,但其流速小,壓力梯度小,推進力小, 頂替效率較低。 處于層流時,其流速是中間高兩邊低,壓力梯度、推進力均屬中等,其頂替效率是最差的。 當雷諾數(shù)Re=21003000時,即處于紊流狀態(tài)時,其流速大,壓力梯度大,推進力大, 頂替效率最高。 注水泥達到紊流時,由于增加了推動

28、力,所以套管居中與否都有效果。,注水泥工藝技術(shù),水泥漿、壓井液性能對頂替效率的影響 1) 粘度、切力的影響。 當套管不居中,若壓井液粘度、切力高,使其推動阻力增加,頂替困難，頂替率不高。若水泥漿的粘度、切力高,相應(yīng)的推動力大,頂替效率相對較好。 2) 失水量的影響。 若水泥漿失水量大,大量自由水滲透到地層,形成水帶、水道,使其頂替效率降低。 水泥漿失重的影響 固井模擬試驗證明：管外環(huán)形空間大,失重速度慢；水泥漿密度小,失重速度慢；同一性能水泥漿溫度高者失重快,加速凝劑的水泥漿失重速度快,加緩凝劑的失重慢。 由于水泥漿失重,水泥漿液柱壓力降至低于地層中油氣水層壓力某一值時,地層的油氣水就可能侵入

29、,造成水泥漿竄槽。 綜上所述,頂替效率直接影響水泥漿是否竄槽,而竄槽與否又直接關(guān)系到固井質(zhì)量,所以為了保證固井質(zhì)量,必須提高頂替效率,注水泥工藝技術(shù),提高頂替效率,保證固井質(zhì)量的技術(shù)措施 1) 盡量采用紊流注水泥工藝技術(shù) 常用的水泥漿當雷諾數(shù)小于100時表現(xiàn)為塞流,超過1200時呈紊流，水泥漿在紊流時,由于各質(zhì)點強烈地互相混合,質(zhì)點運動不規(guī)則,除了有沿液流總方向的運動外,還有橫向運動,有旋渦,使整個液體都均勻推進，因此水泥漿上返時呈紊流狀態(tài)能大大地提高對窄邊壓井液的牽引力,而且流速高,泵壓也高，增加了壓力梯度，采用紊流狀態(tài)注水泥的關(guān)鍵問題是提高上返速度，一般認為：上返速度達到1.5 2m/s才

30、能達到紊流時的臨界速度，由于襯（尾）管與井眼的環(huán)形空間比鉆井時鉆柱與井眼的間隙小得多，在相同排量下，泵壓即使比鉆進時低得多，也可能造成對地層很大的壓力而壓漏地層，依靠增加排量的方法提高上返速度達到紊流，就受到地層條件的限制。在低壓易漏失地層采用塞流注水泥工藝。 使用紊流引導(dǎo)劑（水泥減租劑）是實現(xiàn)低速紊流的有效途徑，采用水泥減租劑可降低水灰比 、改善流動性、降低泵壓達到減租作用，為小井眼固井注水泥提供條件。 2) 調(diào)整壓井液與水泥漿性能 壓井液盡量降低切力(m)、粘度(m)、密度(rm),使水泥漿能很好頂替。 提高水泥漿的切力(c)、粘度(c)、密度(c),使cm、cm,在此前提下,c與m的差值

31、在0.20.3較好。有關(guān)實驗表明,c與m差值大,頂替效率好,如c=70,m=38,其差值在32時,頂替效率可達95%左右。,注水泥工藝技術(shù),3) 注水泥前注入隔離液 注水泥前注入隔離液,其目的在于防止壓井液和水泥漿摻混,另外可沖刷井壁、泥餅和泥垢,提高頂替效率,但要求其隔離液應(yīng)有一定的粘度和切力，隔離液粘度太高適用于塞流,一般中粘度即可滿足施工需要,可加入CMC或褐煤等。 在m、m隔、隔c、c時,其效果最好。 4) 注水泥時活動套管 注水泥時活動套管能顯著的提高頂替效率,特別是旋轉(zhuǎn)套管能產(chǎn)生周向牽引力,把窄邊間隙處的壓井液頂替掉, 注水泥時活動套管壓井液將被替完，旋轉(zhuǎn)活動以1020r/min為

32、宜,上下活動一般采取5min活動一次,行程35m。 為了減少水泥漿“失重”對固井質(zhì)量的影響,可采用在環(huán)形空間憋回壓的方法,減輕水泥漿的失重影響。實踐證明,注水泥時,環(huán)空壓力高于管內(nèi)的壓力是提高水泥與套管固結(jié)力的一種方法。 為了提高頂替效率,保證固井質(zhì)量,除采取以上工藝技術(shù)外,還可采用套管上加扶正器扶正套管及改進注水泥的方法等措施。,注水泥工藝技術(shù),襯(尾)管下入和襯(尾)管注水泥檢查程序 1）井眼準備和送入鉆具的檢查 壓井液性能應(yīng)符合設(shè)計要求,呈優(yōu)質(zhì)狀態(tài)(低粘、低切),井筒內(nèi)無沉砂,裸眼段無卡阻、坍塌和漏失存在，原井套管應(yīng)用大于襯(尾)管尺寸的通井規(guī)對套管進行檢查及試下襯(尾)管。對送入鉆柱要

33、進行質(zhì)量檢查,滿足固襯(尾)管作業(yè)需要。 2) 襯(尾)管柱檢查 襯(尾)管柱應(yīng)符合設(shè)計要求,應(yīng)與原井筒套管相匹配并用標準通徑規(guī)通過。密封脂應(yīng)達到設(shè)計標準并均勻涂抹,上扣達到規(guī)定力矩，正反扣接頭（丟手釋放部分）下井前要按規(guī)定連接，檢查，靈活可靠。 3) 控制下放速度及循環(huán)壓井液 下入過程中,要控制好襯(尾)管下放速度，推薦標準是在原套管內(nèi)下人時,每下放一個立柱,速度應(yīng)均勻；進入裸眼井段,立柱下放速度一般應(yīng)控制為0.51m/s。校對好指重表,隨時核對懸重變化,全部襯(尾)管下完應(yīng)核對懸重一次,并作為倒扣時加壓重量的依據(jù)。在襯(尾)管下至設(shè)計深度后應(yīng)充分循環(huán)洗井,注意泵壓及排量變化,正常后注入符合

34、設(shè)計性能要求及數(shù)量的水泥漿。,注水泥工藝技術(shù),4) 剪斷銷釘作業(yè) 剪斷銷釘要求壓力表要準并正確依照工具規(guī)定剪切力執(zhí)行。 5) 丟手釋放作業(yè) 丟手釋放施工的操作方法：準確丈量方入，下壓2030KN，正轉(zhuǎn)鉆柱圈數(shù)小于丟手釋放接頭反扣螺紋扣數(shù)，上提鉆柱至原丈量方入以上，指重為原懸重（含加襯尾管懸重）正轉(zhuǎn)鉆柱圈數(shù)大于反扣螺紋扣數(shù)，若一次無效，漸次上提鉆具（0.3m0.5m/次），重復(fù)變換旋轉(zhuǎn)速率掛甩丟手釋放，應(yīng)從上提下放距離和懸重相應(yīng)變化判斷丟手釋放結(jié)果，丟手成功后將上部鉆具上提至設(shè)計位置反洗井，反洗井量必須大于脫手后上部管柱內(nèi)容積1.5倍,候凝時間不小于24h，丟手釋放時應(yīng)控制不超過井下鉆柱規(guī)定的允

35、許扭矩,即控制好一次最大扭轉(zhuǎn)圈數(shù),在嗽叭口反扣螺紋未被倒開時應(yīng)控制好鉆柱返回速度,防止鉆具在其他正扣處脫開，從上提下放距離和懸重相應(yīng)變化取得綜合判斷。,注水泥塞工藝技術(shù),注水泥塞 注水泥塞是根據(jù)設(shè)計要求,將一定量的水泥漿循環(huán)替至到套管或井眼的某一部位,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(shù)。 注水泥塞種類 在油田井下作業(yè)中注水泥塞是常用的工藝技術(shù)之一，按其注水泥塞位置來分有底水泥塞及懸空水泥塞兩種。 注水泥塞的目的及用途主要有以下幾種: 1) 在新開發(fā)區(qū)處理鉆井過程中的井漏。 2) 在開發(fā)井為了進行回采、找堵漏、找封竄、上部套管試壓等隔開封閉某一層段。 3)

36、 堵塞報廢井及回填枯竭層位。 4) 提供薄壁套管等特殊井測試工具的承座基礎(chǔ)。,注水泥塞工藝技術(shù),注水泥塞方法 1) 平衡塞法。這是常用的方法。所謂平衡塞法既將鉆具(或油管)下至設(shè)計水泥塞深度底部,將一定數(shù)量的水泥漿循環(huán)替至設(shè)計深度,套管內(nèi)留夠水泥漿容積的工藝方法。 2) 傾筒法。傾筒法利用傾卸筒等工具將一定量水泥漿裝入傾卸筒內(nèi),由電纜或鋼繩送至注水泥深度,通過電流法和機械方法使傾筒開關(guān)打開,上提傾卸筒使水泥漿留在設(shè)計深度的工藝方法。（爆炸投注水泥塞類同） 3) 雙塞法。雙塞法與一次注水泥的雙塞法固井相似,不同的是雙塞在鉆桿內(nèi),水泥漿在兩塞之間,利用井口泵壓突增判斷水泥漿是否頂替出的工藝方法稱雙

37、塞法,其優(yōu)點是可控制水泥漿回流。 另外根據(jù)井內(nèi)壓力及施工工藝又分為循環(huán)注水泥塞和擠水泥塞及循環(huán)擠注水泥塞三種方法。,注水泥塞工藝技術(shù),注水泥塞施工步驟 1) 循環(huán)注水泥塞操作程序 將注水泥管柱下至預(yù)計水泥塞底部以下0.52m并循環(huán)洗井到井內(nèi)穩(wěn)定。 按設(shè)計配制好水泥漿后按清洗液,水泥漿、隔離液、替置液順序注入井內(nèi)。 替置到注水泥漿管內(nèi)外液壓平衡,上提管腳至設(shè)計水泥面以上23m反循環(huán)洗井,反洗出多余水泥漿。 起出部分或全部管柱、灌滿壓井液、候凝。,注水泥塞工藝技術(shù),2) 擠注水泥塞操作程序 將注水泥管柱或封隔器下至設(shè)計位置。 充分洗井后關(guān)井（或座井口）或坐封封隔器。 清水試擠吸收性。要求以擠入壓力

38、穩(wěn)定后計算,時間不低于5min,擠入量不小于1.5m3。 按設(shè)計要求,擠入水泥漿量及替置量,并上提管柱管腳（或提出全部管柱）至設(shè)計要求位置反洗出多余水泥漿。 反洗井或正(反)推入設(shè)計要求量壓井液至水泥塞面預(yù)留位、關(guān)井候凝。,注水泥塞工藝技術(shù),3) 循環(huán)擠水泥塞操作程序 將管柱下至設(shè)計要求位置。 循環(huán)洗井保持井內(nèi)穩(wěn)定。(井內(nèi)不穩(wěn)定要用井控裝置配合) 按設(shè)計循環(huán)注入水泥漿后,推擠部分水泥漿及頂替量。 上提管腳至設(shè)計要求位置反洗井或正、反推擠后使水泥漿至預(yù)計留存塞面位置、關(guān)井候凝。,注水泥塞工藝技術(shù),注水泥塞計算 1）水泥漿體積的計算 V=/4D2HK （井筒容積：V=/4D2H） 式中 V一一水泥

39、漿用量,m3 D一一套管內(nèi)徑,m H一一水泥塞長度,m K一一附加系數(shù)(1.54),其取值原則是：井深多取,井淺少取,井徑小多取,井徑大少取,水泥塞短多取,水泥塞長少取，漏失嚴重井多取，低漏失井少取。,2. 干水泥量計算 n=V1.465(水泥漿-1)/50 t=V1.465(水泥漿-1) 式中 V水泥漿用量,m3 n一一干水泥數(shù)量,袋 水泥漿一一配置水泥漿密度,g/cm3 3. 清水用量計算 式中Q一一清水用量,L 水泥漿一一水泥漿密度,g/cm3 n一一干水泥數(shù)量,袋。,注水泥塞工藝技術(shù),注水泥塞工藝技術(shù),注水泥塞相關(guān)施工工藝探討 1) 注水泥塞過程中,注水泥管柱類型選擇,下入深度及井下結(jié)

40、構(gòu)很重要，首先注水泥塞管柱不能在施工過程中造成掉落事故，同時注水泥管柱深度是將水泥塞注到什么位置的重要依據(jù),不能超過允許誤差。 推薦注水泥塞管柱組合：108mm套銑鉆頭（油管斜尖）+鉆桿(油管)串 2) 井內(nèi)穩(wěn)定是注好水泥塞,留好水泥塞面的關(guān)鍵條件,尤其是一些高壓注水井或油井、水竄井內(nèi)注懸空水泥塞與底水泥塞,要特別注意水泥漿上頂或稀釋無水泥塞的情況，對類似井況需采取下列措施。 水泥漿中加入速凝劑或其他添加劑。 少量上提鉆具,控壓洗井加壓候凝。 采用井控裝置,用密閉法注水泥塞。 對高壓高含水層采用擠注工藝方法。 注懸空水泥塞時底部墊稠修井液,防止水泥漿下沉。,注水泥塞工藝技術(shù),3) 替水泥漿時,

41、兩端需墊隔適量的清水（隔離液）等，其目的是: 避免水泥漿與壓井液摻混，影響性能。 沖洗套管壁,保證水泥塞能與套管壁牢固粘結(jié)。 潤滑管柱,造壓差,使水泥漿易于流動。 4) 替壓井液時造壓差,保證注水泥塞質(zhì)量，造壓差的方法一般有下列三種： 第一種水泥漿替置平衡,而清水不平衡利用壓井液與清水之間的密度差造壓差。 第二種水泥漿不替置平衡,而清水替平衡,利用水泥漿與清水之間的密度差造壓差。 第三種水泥漿與清水均不替置平衡,利用壓井液與水泥漿之間密度差造壓差。 第一種與第二種造壓差方法多用于高密度壓井液井中,第三種多用于在低密度壓井液井中，第二種與第三種是常用方法,與第一種相比有下述優(yōu)點: 上提注水泥管柱

42、時,水泥漿能不斷補充管柱起出空間,能較好保證注水泥塞質(zhì)量。 水泥漿密度高,易造壓差,故泵人的清水量較少。 計算較簡單,適合于現(xiàn)場施工。,注水泥塞工藝技術(shù),5) 對采用壓井液密度較小的井注懸空水泥塞時，除采用墊稠化物外還可采取下列措施,防止水泥漿下沉。 對低壓井采用填砂的方法,將砂面填到預(yù)注水泥塞底部位置。 對常規(guī)套管井,采用壓木塞的方法,用鉆具(油管)將木塞壓送到設(shè)計位置。 注水泥塞底部投入電橋或橋塞，以提高堵塞封堵效果。,注水泥塞工藝技術(shù),注水泥塞對井內(nèi)壓井液的要求 1) 井內(nèi)壓井液應(yīng)處于穩(wěn)定狀態(tài),不漏失,不存在油(氣)、水浸現(xiàn)象(對于處理漏失,注水泥塞情況除外)。 2) 做好水泥漿與壓井液

43、配伍性試驗,采取調(diào)整壓井液或水泥漿性能來解決,以及考慮隔離液作用，必要時為了保證注水泥塞質(zhì)量,在調(diào)整好壓井液性能基礎(chǔ)上應(yīng)對水泥塞井段井壁疏松泥餅的清除及對套管的刷洗。 3) 調(diào)整壓井液性能,尤其是密度,為了保持注水泥塞成功,注水泥塞段以下壓井液應(yīng)盡可能呈高粘高切 , 而上部壓井液保持低粘低切和較小失水。,注水泥塞工藝技術(shù),注水泥塞注意事項 1) 注水泥塞的特點在于要將相對體積少的水泥漿置于大的井眼中去,而流徑管道均比套管小,因此存在壓井液污染、摻混、升溫快、流阻大,壓差大易失水等一系列問題。 2) 考慮注水泥塞的特點,注水泥塞時應(yīng)當注意以下問題。 應(yīng)有井徑資料,優(yōu)選一個規(guī)則井段,并在要求允許的

44、范圍內(nèi),避開坍塌、虧空井段(在裸眼注水泥塞時應(yīng)選擇堅硬地層處)。 掌握準確的設(shè)計量與記錄量,認真計算水泥、水、添加劑和頂替量,使用足夠量的隔離液,尤其實際施工記錄量要準確。水泥量的附加數(shù)要求考慮注替過程中被稀釋,摻混或污染影響水泥塞質(zhì)量問題。 應(yīng)當配制密度較高的水泥漿,要求水泥漿均勻程度和流動性能好。除考慮速凝,緩凝因素外,當井下靜止溫度超過120時應(yīng)滲入35%硅粉。 嚴格施工程序,認真執(zhí)行操作規(guī)程,防止掉落事故及各類事故。 注替水泥漿完畢,上提鉆具應(yīng)慢,防止過大抽吸作用而引起地層及井筒的污染。,油井水泥使用條件和范圍,油井水泥API 級水泥使用范圍,油井水泥使用條件和范圍,API 水泥 (

45、各級 )性能表,井下管柱固封處理技術(shù),井下管柱固封形成的原因 井下管柱固封：在油田開發(fā)過程中,為滿足生產(chǎn)需要,油水井采用擠注水泥等堵劑作業(yè)較多,而在擠注過程中由于措施不當?shù)仍?造成管柱及井下工具被水泥等堵封劑固在井筒內(nèi)的現(xiàn)象,稱謂井下管柱固封，俗稱鋼固水泥或插旗桿。 造成鋼固水泥的原因很多,除工作質(zhì)量外歸納為: 1) 擠注水泥或堵劑前,井況不清,上部套管（或注水泥管柱）有破漏,使其水泥漿(或堵劑)短路上返。 2) 施工措施不當,判斷、計算失誤。 3) 設(shè)備運轉(zhuǎn)不正常,中途發(fā)生故障。 4) 地質(zhì)因素引起井涌、噴,水泥漿在凝固過程沒有一個穩(wěn)定的環(huán)境。,擠、注水泥等作業(yè)過程中,造成鋼固水泥的類型有

46、下述三種。 滲漏卡:由于管柱絲扣未上緊或由于管柱(套管)某處有破裂存在,擠注水泥及堵劑過程形成水泥漿堵劑滲漏凝固卡鉆而鋼固管柱。 變形卡:擠注過程由于套管變形,使擠注水泥施工完畢后,起不出結(jié)構(gòu),形成套管變形,水泥等卡鉆。 掉落卡:由于管柱未達到上扣扭矩,在擠注過程使部分管柱扣松動甚至脫扣或由于井口掉落物,形成卡鉆而形成鋼固水泥。 鋼固水泥一般分為兩類 一類是在一定深度的整個井筒,管柱內(nèi)、外全被水泥等固封無任何循環(huán)通道；另一類鉆具內(nèi)無水泥,管柱與套管環(huán)空被水泥固封,個別井甚至有循環(huán)通道。 一旦形成鋼固水泥事故要想不采取措施而起出井內(nèi)管柱都是難以實現(xiàn)的。,井下管柱固封處理技術(shù),預(yù)防鋼固水泥的措施及

47、注意事項 為了避免擠水泥過程中造成鋼固水泥及其他井下事故,所以在擠水泥作業(yè)中應(yīng)注意以下事項： 1)擠水泥前必須對射孔井段以上的套管進行試壓,試壓不合格則需下封隔器對上部套管進行保護，個別井因井況不能進行試壓,則擠水泥后必須起出井內(nèi)結(jié)構(gòu)。 2)入井結(jié)構(gòu)應(yīng)有詳細記錄,數(shù)據(jù)齊、全、準,且管柱絲扣達到上扣力矩,防掉。 3)在高密度壓井液中下入結(jié)構(gòu),擠封前應(yīng)活動鉆具，充分循環(huán)洗井，防止泥漿固相顆粒下沉卡。所下封隔器必須在施工時座封。防止井口落物掉入井內(nèi)。 4)擠注水泥施工過程必須保證各類設(shè)備運轉(zhuǎn)正常、完好。井口承受擠入壓力和關(guān)井憋壓候凝不刺不漏。 5)注水泥塞應(yīng)確保井內(nèi)穩(wěn)定無外溢，外溢井應(yīng)壓井平穩(wěn)后方可施工。擠注水泥應(yīng)按施工規(guī)定及要求加入一定比例添加劑。 6)無特殊施工要求的施工，注水泥完成后應(yīng)將管柱全部提出；或提管腳至距水泥面（射孔井段）100