打水泥塞固井技術探討

1、打水泥塞固井技術探討鄧天安1 黃琛1 陳明偉1 蒲軍宏2(1西南石油局固井公司 德陽， 2西南油氣田分公司川東北氣礦 達州)摘要：采用近平衡法打水泥塞時，容易出現(xiàn)混漿、U形管效應等問題。通過調整水泥漿性能，使整個漿柱結構穩(wěn)定；調整注水泥漿和頂替鉆井液的速度控制U形管效應；計算出上提鉆具時鉆井液上升的高度；這樣在設計水泥漿的結構時，通過平衡法打水泥塞的成功率。關鍵詞：水泥塞 U形管 水泥漿在鉆井過程中遇到復雜情況或事故時常打水泥塞。堵住某一層位再鉆進或打水泥塞從另一方向繼續(xù)鉆進，有時廢棄一口井也需打水泥塞。打水泥塞主要用于處理鉆井過程中的井漏、定向鉆井的側鉆和造斜、堵塞報廢井及回填枯竭層位、提供

2、襯管式測試工具的承座基礎以及隔絕地層等。特別是對那些高滲透地層來說，更是大有用武之地。此外，從經濟效益的角度來講，注水泥塞的工程成本還是很低的。但是由于注水泥量比較少，往往出現(xiàn)頂替量難以精確把握，混漿現(xiàn)象比較嚴重等難點。因此，我們有必要對打水泥塞技術進行深人研究，充分發(fā)揮其潛在的優(yōu)勢，克服其缺陷，揚長避短，提高該工藝的適用效能。本文從工藝技術角度出發(fā)，對打水泥塞中存在的問題加以探討，并提出了自己的看法。一、常見打水泥塞方法1、平衡塞法平衡塞法是最常用的方法之一。將鉆具(或油管)下至注水泥塞設計深度底部，注完水泥漿后，替出水泥漿，管內留夠水泥容積，使水泥而高于環(huán)空水泥塞面高度，慢慢起出管柱使水泥

3、塞留在原位置。一般起離塞頂面20-30m，沖洗(或反循環(huán))。施工應注意下人鉆具其環(huán)空的液柱（隔離液，水泥漿和鉆井液)壓力實現(xiàn)平衡。2、預置法先在井筒下部（預計水泥塞下部）壓入一只固定橋塞。使用傾斜筒裝一定量水泥漿，由電纜送至水泥深度，在該深度通過機械的方法或電流法使傾筒開關打開，上提傾斜筒水泥漿傾倒出。3、雙塞法同上述方法一樣預先在預計水泥塞下部下入橋塞。與一次注水泥的雙塞固井相似。而該雙賽放在鉆桿內，管柱底部有特殊擋圈，下膠塞可通過擋圈而從鉆桿脫出，上膠塞則被膠塞阻擋，并由該塞控制水泥漿回流。然后上提鉆具反洗循環(huán)沖洗管內水泥及管外多余水泥漿。二、施工注意事項而平衡塞法是最常用的主要方法之一，

4、因為其成本較低，操作比較簡單，但是容易出現(xiàn)混漿、U形管效應等問題。1、混漿的問題打水泥塞特點在于要將相對體積較少的水泥漿置于大的井眼中去，而流經管道均比套管小，存在泥漿污染相對嚴重，因此，混漿問題至關重要。2、U形管效應固井注水泥過程中注入的各種流體(水泥漿、隔離液、前置液、替泥漿等)的密度是各不相同的，當這種密度差使得管內外液柱壓力不相等時，就會出現(xiàn)所謂的U形管效應，即當管內液柱壓力大于環(huán)空壓力時，返出排量將大于井口注入排量，并在管內井口處出現(xiàn)真空段。之后，若環(huán)空液柱壓力逐漸大于管內壓力，則真空段逐漸減小直至完全消失，此時返出排量又等于注作者簡介：入排量。這種客觀存在的U形管效應可能給固井施

5、工帶來一系列危害。例如，由于環(huán)空返出排量可能大于也可能小于注入排量，所以不能保證環(huán)空各部分水泥漿的流態(tài)自始至終都是紊流，不能保證其流速都大于所需的臨界值，因而固井質量難以保證。另外，若環(huán)空返速過大，所增加的環(huán)空摩阻壓降有可能使套管鞋附近的薄弱地層發(fā)生破裂。因此應采取措施減小U形管效應。3、上提鉆桿時鉆井液回流高度計算根據(jù)靜平衡原理，可利用U形管的類似計算， =ndLnz+n(D+d)Lhn+sdLzs+s(D+d)Lhs+q(D+d)Lhq得工程水頭損失為h=4(ndLnz+n(D+d)Lhn+sdLzs+s(D+d)Lhs+q(D+d)Lhq)/，h就是泥漿在鉆桿上提過程中鉆桿內與環(huán)空的水平

6、位移差。其中：為鉆井液的重度D為井眼直徑d為鉆桿直徑n鉆井液靜切力s水泥漿靜切力q前置液靜切力Lnz為鉆桿內鉆井液的高度Lhn為環(huán)空內鉆井液的高度Lzs為鉆桿內水泥漿的高度Lhs為環(huán)空內水泥漿的高度Lhq環(huán)空內前置液的高度h為鉆桿內與環(huán)空的水平位移差，即起提鉆具時鉆井液上升的高度Qin表示注入井內流體的總量Qout表示替出井內流體的總量通過提高鉆具內的壓差，壓穩(wěn)水泥塞，盡力保證水泥塞的穩(wěn)定。三、結論與建議1、注水泥漿密度設計水泥漿性能應注意，密度應大于一次注水泥規(guī)定要求，最好按最小水量配制；依據(jù)強度要求及稠化時間考慮加人相應的外加劑；以最小用水量即適當提高水泥漿密度來增密水泥石能提供足夠的強度

7、。2、鉆井液性能要求井下鉆井液應處于穩(wěn)定狀態(tài)，調節(jié)全井鉆井液性能，保持均勻一致，尤其是密度，其次，打水泥塞段以下的鉆井液應盡可能呈高密度、高粘切，而上部泥漿應是低粘、低切和較小失水。作好水泥漿與鉆井液、隔離液的相容性試驗，以確保打水泥塞成功。 3、水泥漿用量水泥漿注入量主要決定于水泥塞長度，過短的水泥塞成功的難度大。設計用量時主要依據(jù)井徑資料。水泥用量又取決于打水泥塞的目的。掌握準確的設計量與記錄量，準確計算水泥、水、外加劑和頂替量，實際施工計量要準確。水泥量的附加要考慮注替過程中被沖稀或污染影響水泥塞質量問題；而側鉆需要保持有效抗壓強度，塞長度至少超過60，因要考慮被污染段水泥塞長度需鉆掉。

8、設計水泥塞量應考慮水泥塞塞頂部與鉆井液污染。4、注水泥位置的選擇優(yōu)選一個規(guī)則井段，并在要求允許的范圍內，避開垮塌、大肚子，滲濾大的井段打水泥塞，尤其應在較堅硬地層處。5、避免U形管效應(1)當U形管效應使得返出排量遠較注入排量大時，可以考慮暫停流體的注入，待返出排量降到一定數(shù)值后，再繼續(xù)注入；(2)流動阻力有助于削弱U形管效應，在保證井下安全前提下，可考慮在注水泥過程中給環(huán)空施加一定回壓，以削弱乃至完全消除U形管效應，提高固井質量；(3)在密度差、注入排量和井深較大時，要考慮沖擊壓力對U形管效應的影響。參考文獻1鐘兵.注水泥過程中的u型管效應J天然氣工業(yè)1993,(11):472王紅霞.倒灰法

9、打水泥塞工藝技術J油氣井測試2007,(12):543商勇.輪南奧陶系縫洞性碳酸鹽巖堵漏打水泥塞工藝技術J.鉆采工藝2005,(1):108Perfusion Cement Plug Cementing TechniquesDeng Tian An 1 HuangChen 1 ChenMingWei1 PuJunHong 2(1 Southwest Petroleum Bureau cementing company Deyang, 2Southwest Oil and Gas Field Branch Gas Field in northeastern Sichuan Dazhou)Abst

10、ract: The near balance method to fight cement plug, it is easy mixing occurs, U-shaped tube effects and so on. By adjusting the slurry properties, structural stability of the entire plasma column; adjustment water drilling mud and replacement speed control of U-tube effect; calculated on the mentioned increase in drilling fluid during the height o