注水泥塞施工实用技术.doc

注水泥塞施工实用技术探讨编写人：xxx前 言在修井工作中为了进行回采油层、找漏堵漏、找串封串及上部套管试压工作，用注入水泥浆在井内某一段位置上形成坚固的水泥塞，这是修井中常见的工作之一。注灰塞的方法有灰筒倒置法、泵注置换法和挤注法三种。灰塞的种类可分两种：底部灰塞和悬空灰塞。对于这种施工，在我们井下作业这个行当中，并不是一道很复杂的施工工序，但由于多方面的原因，造成施工失败，甚至造成水泥卡钻事故的施工也屡见不鲜。在南翼山、南八仙及涩北地区注水泥塞施工的成功率并不高，如： 南10井、南13井、涩4-8井、仙试3井等，仅这几口井水泥卡钻事故，所造成的直接经济损失近千万，加上其它注水泥塞失败所造成的经济损失，这个数字是相当惊人的。为何这并不复杂的施工工序，给我们井下作业带来如此巨大的损失，因为这一工序有其特殊性（在极短的时间内，连续完成相应的工序，不能出现任何失误，且影响因素复杂），下面就这一问题，和大家进行探讨，为今后此类井的施工，提供现场实用技术。一2011年以来水泥卡钻统计分析事故井号发生时间原因分析解决办法造成损失南13井200011.32002.7.25井况复杂设备保障不到位爆炸切割.倒扣套铣.磨铣经济损失413万元仙试3井2001.4.182001.5.2封隔器与套管间隙小对封隔器及水泥的方法及复杂性不了解倒口套铣打捞经济损失11.8万元涩4-8井2001.11.15钻杆接箍与套管间隙小沉砂时间不够套管损坏倒扣打捞未完经济损失150万元以上二、造成注水泥塞失败的原因分析1. 对井下条件了解不够，特别是压力、温度对水泥浆性能的影响，南13井就是最好的例子。2. 对水泥标号、生产厂家、性能及该加何种添加剂的水泥浆配方不清楚，也不做仿井下条件的水泥浆稠化试验。3. 对井喷、井漏等井下复杂情况对水泥塞的影响欠考虑。4. 对层间距较小、水泥塞长度较短及用封隔器分层挤注水泥塞等较复杂的施工方法不太了解或缺乏对此类井施工的研究。5. 填砂后，沉砂时间不够，也不进行充分循环洗井，注水泥浆时，将砂子循环至环空，反洗井时将砂子堆至油管接箍处形成砂桥，造成卡钻（小井眼井中）。6. 对各种数据不进行多次计算及核实，造成管柱下深、封堵井段、替量等重要数据出现失误。7. 设备保障不到位。如南13井在施工中提升系统或循环系统出现故障，造成施工失败。8. 在施工前，不进行技术交底，施工人员配合不当或造成失误。9. 小井眼内注塞或打悬空塞有一定的难度。三、现场注水泥塞的方法1. 具体施工步骤1）、根据井下实际情况（井深、温度、压力、射孔井段等）制定切实可行的施工方案，并报请上级主管部门批准。保证设计方案合理、数据准确。2）、根据设计做水泥稠化试验，选择合理的水泥标号及添加剂的配方，从而确定水泥浆的初、终凝时间（在安全的前提下，井下不平稳的井初凝时间尽可能短一些，而高温、高压的井初凝时间尽可能长一些）。3）、将注塞管柱下至预计灰塞以下0.5-2米处，并充分循环洗井，尽可能保证井底平稳，不喷不漏。注：严禁用带大直径工具的管柱或钻杆注水泥塞。4）、按设计要求的性能和数量配好水泥浆，并按洗井液、水泥浆、隔离液及顶替液的次序注入井内。顶替量必须替至管内外灰浆量高度一致。5)、上提注灰管柱至要求灰面顶部0.5米处，反洗井，洗出多余水泥浆。反洗井一般要座罗卜头，应提前准备好短油管。6）、上提注灰管柱10个立柱左右，灌满施工液（高压井可加压3-4MPa），关井候凝24-48小时。7）、缓慢加深管柱探灰面，重复试探3次，加压20-30KN，确定水泥塞面后，上提管柱至灰面以上5 m。坐好井口，装上压力表，对水泥塞进行试压（试压前先循环洗井后再试压）。试压标准同套管试压。2、有关计算1、水泥浆量的计算：理论公式： V=/4D2HkV-水泥浆体积 m3D-套管内径 mmH-水泥塞长度 mk-附加系数k值一般取1.5-4。在此范围内，数值的大小由以下因素而定：深井取大些，浅井取值小些；井径小取值大些，井径大取值小些；灰塞短取值大，灰塞长取值小。一般在现场的计算公式如下：V=qHk式中： V水泥用量，m3q单位长度套管容积， L/mk附加系数。一般为1.3-1.5表1水泥浆混合容积表水泥浆密度t/m2干水泥用量清水用量l/袋L/袋袋/m3t/m31.7148.0720.81.04032.191.7346.7521.401.07030.881.7545.5022.091.10029.631.7644.9022.381.11529.031.7744.3222.601.13028.451.7843.7522.901.14527.881.7943.2023.201.16027.331.8042.6623.501.17526.791.8142.1323.701.08526.261.8241.6224.001.20025.751.8341.1224.301.21525.241.8440.6324.601.23024.751.8540.1524.901.24524.281.8639.6825.201.26023.811.8739.2325.501.27523.351.8838.7825.801.29022.911.8938.3426.101.30522.471.9037.9226.401.32022.051.9137.5026.671.33421.631.9237.0926.691.34021.221.9336.7027.261.36320.821.9436.3127.551.37820.431.9535.9227.841.39220.05表2注灰塞常见套管内容积套管规范（mm）壁厚（mm）内径（mm）内容积(L/m)1m3相当于管内长度1276.4377.5289.19114.14113111.96111108.6210.2310.039.859.689.2697.75100101.52103108139.76.9877.72899.1710.54125.73125124.26123121.7121.36118.6212.4212.2712.1311.8811.6311.5711.0580.5181.382.4484.28686.4290.5177.89.1910.3611.51159.42157.08154.7819.9519.3718.8150.151.653.2244.58.9410.0311.0511.99226.62224.44222.4220.5240.339.5438.8338.1724.825.325.826.22、干水泥量计算：理论公式：T=V干水泥（水泥浆水）/（干水泥水）其中：干水泥干水泥密度；（一般取3.15）水泥浆水泥浆密度；水 水的密度；V 水泥浆体积；m3T 干水泥质量；t3、清水量计算公式： Q=1.465(1-0.317水泥浆)V式中：Q 实际配水泥浆的清水量； Kg水泥浆所用水泥浆相对密度；V所用水泥浆的体积；L注：现场实用经验公式配置1方比重为1.85的水泥浆需干水泥25袋，清水0.6方，由此推算出所用干水泥用量及清水用量。4.顶替量的计算V=/4D2HV:顶替量m3D：注塞管柱内径mH:管柱下深与所注水泥浆在套管内的实际高度之差。四、施工中必须注意的技术事项：1、注灰塞的类型选择、施工深度及下井管柱结构的确定很重要。2、确保井内稳定，不出油、气、水是灰浆凝固好的基本条件之一。一般不要在井内不稳定，泥浆外溢、气侵或水侵等情况下注灰塞，特别是高压注水井或油井。采用高密度泥浆又压不住井的施工井，若必须注水泥浆，应先采取以下措施来保证注灰塞的成功：1）、安全前提下，在水泥浆中加速凝剂；2）、控制洗井及加压候凝；3）、用自封封井器与井下工作筒配合，采用密闭法注灰塞；4）、对高压、高含水层可用挤注水泥塞的方法。3、下管柱预处理：对漏失层应垫稠修井泥浆或填砂等。大排量洗井降温或大排量洗井脱气。被封层间距小于10m的井段注水泥塞应对管柱磁性定位校正深度4、配制好合格定量的水泥浆。 一般水泥浆的密度应控制在1.85左右为好。 在确定水泥浆的用量时，根据理论计算数量还要附加地面管汇、泵内残留损失、搅拌池预留及顶替时的掺混损失等。尤其是在注短灰塞及小井眼内注灰时，更应重视这一点。5、加水垫替水泥浆。 替水泥浆时两端垫上一层清水，目的是防止水泥浆与泥浆掺混，并且兼有冲洗净套管壁，使灰塞能牢固地凝结在套管壁上的作用。 6、上提反洗时上提速度要慢。 如果上提速度过快则会出现抽空现象，易形成中空水泥塞。上提高度应为设计灰塞顶部0.51m左右为易。反洗量不得少于注灰管柱内容积的1.5倍，反洗后将注灰管脚提过反洗深度30m以上或全部起出。 7、候凝时井内必须稳定。 一般要灌满泥浆关井候凝。对于高压不稳定井或层间干扰大又有高含水层存在时，要加压候凝，其压力值一般控制在34MPa。 8、有些油水井应先进行彻底的洗井，清除井壁上的原油、蜡质、铁锈等，从而保证水泥塞与套管壁牢固的粘结。 9、在轻泥浆压井的井内注悬空水泥塞时，要采取措施防止下沉。其方法有三种： 1）、添砂至打灰塞底部位置，本方法适用于底产、低压井。 2）、压木（胶）塞，用钻具将其压送至灰塞底部位置，以防止下沉。本方法适用于完好套管的施工井中。 3）、在悬空井段垫稠化物或高密度液体，切断液体交换条件，从而防止灰塞下沉的目的，这种方法适用于在非正规套管井或套损井。五、注水泥塞的质量标准1） 设计的水泥塞厚度应在10 m以上。2） 水泥塞面与被封堵层顶界的距离必须大于5 m。3） 需封井的油水井无特殊要求者应注两个水泥塞，第一个水泥塞位于最上一个射开层顶界以上50-60 m，第二个水泥塞顶面距井口50 m左右。4） 配水泥浆的清水氯根，当井深小于3000 m时为1000mg/L以下，当井深超过3000 m时为700 mg/L以下。5） 注水泥塞井段夹层小于10 m时，注水泥塞管柱要进行磁定位校正长度，尤其是深井。6） 验证水泥塞质量严格执行试压标准。六、注水泥塞的重点1） 注水泥塞要有完整的施工设计及设计交底。2） 认真检查水泥质量，油井水泥的使用要符合标准。3） 严禁使用促凝或缓凝作用的液体作为注水泥塞压井液。4） 注水泥塞前井场要备有1.5倍于井筒容积的压井液。5） 注灰井在不溢不漏情况下才能进行注水泥塞施工。6） 施工途中若水泥车发生故障不能泵送时，应立即上提管柱至安全高度或全部起出井内管柱。7） 施工途中提升设备发生故障不能起下管柱时，应立即进行反洗井，将井内全部水泥浆洗出井筒。8） 必须在设计的施工时间内控制施工。关井候凝期间，井口要保证无渗漏。9） 探灰面时，加深管柱若未探着灰面，应将管柱尾管提至候凝深度以上。10)填砂封堵的井：（1）最好空井筒填砂，用小塑料袋装上砂子，一个一个的沉入井内，时间紧或井底不稳的井，采取环空填砂，并长距离活动管柱增加沉砂速度及不至于形成砂桥，严禁采用油管内填砂，填砂时算准填砂量。（2）填完砂后一定要探砂面，若砂面高，必须全部洗出全部砂子，不能使压裂砂悬浮在井筒内，采用较有效的沉砂手段。（3）沉砂：根据井深及压井液的密度准确计算出沉砂时间，沉砂时间必须超过理论值2-3小时。11）合理选择注塞管柱组合，若需下封隔器挤注水泥浆，及层间距小的施工，则封隔器以下只能带一根油管，挤水泥施工前必须试挤，测出地层吸收量及压力。挤注完水泥浆后，根据水泥浆性能、添加剂、井下温度等决定静止时间、等候压力扩散和水泥浆稠化；上提封隔器至射孔段以上，必须完全反洗完封隔器以上水泥浆或混浆。封隔器上部应带安全接头，以便封隔器遇卡后可以倒开冲洗。12）高温高压井必须做水泥稠化试验。13）提高现场操作者的技术素质和业务水平，尤其是现场指挥者的素质。14）掌握有关技术规定及操作规程，严格执行现场制定的各项措施，杜绝违章操作。15）遇到问题冷静，处理问题细心，及时汇报及时分析，切忌不讲科学，不动脑筋，不负责的瞎干。16）在注水泥塞施工风险较大的井，应尽可能用桥塞封堵