打水泥塞固井技术探讨

1、打水泥塞固井技术探讨邓天安1 黄琛1 陈明伟1 蒲军宏2(1西南石油局固井公司 德阳， 2西南油气田分公司川东北气矿 达州)摘要：采用近平衡法打水泥塞时，容易出现混浆、U形管效应等问题。通过调整水泥浆性能，使整个浆柱结构稳定；调整注水泥浆和顶替钻井液的速度控制U形管效应；计算出上提钻具时钻井液上升的高度；这样在设计水泥浆的结构时，通过平衡法打水泥塞的成功率。关键词：水泥塞 U形管 水泥浆在钻井过程中遇到复杂情况或事故时常打水泥塞。堵住某一层位再钻进或打水泥塞从另一方向继续钻进，有时废弃一口井也需打水泥塞。打水泥塞主要用于处理钻井过程中的井漏、定向钻井的侧钻和造斜、堵塞报废井及回填枯竭层位、提供

2、衬管式测试工具的承座基础以及隔绝地层等。特别是对那些高渗透地层来说，更是大有用武之地。此外，从经济效益的角度来讲，注水泥塞的工程成本还是很低的。但是由于注水泥量比较少，往往出现顶替量难以精确把握，混浆现象比较严重等难点。因此，我们有必要对打水泥塞技术进行深人研究，充分发挥其潜在的优势，克服其缺陷，扬长避短，提高该工艺的适用效能。本文从工艺技术角度出发，对打水泥塞中存在的问题加以探讨，并提出了自己的看法。一、常见打水泥塞方法1、平衡塞法平衡塞法是最常用的方法之一。将钻具(或油管)下至注水泥塞设计深度底部，注完水泥浆后，替出水泥浆，管内留够水泥容积，使水泥而高于环空水泥塞面高度，慢慢起出管柱使水泥

3、塞留在原位置。一般起离塞顶面20-30m，冲洗(或反循环)。施工应注意下人钻具其环空的液柱（隔离液，水泥浆和钻井液)压力实现平衡。2、预置法先在井筒下部（预计水泥塞下部）压入一只固定桥塞。使用倾斜筒装一定量水泥浆，由电缆送至水泥深度，在该深度通过机械的方法或电流法使倾筒开关打开，上提倾斜筒水泥浆倾倒出。3、双塞法同上述方法一样预先在预计水泥塞下部下入桥塞。与一次注水泥的双塞固井相似。而该双赛放在钻杆内，管柱底部有特殊挡圈，下胶塞可通过挡圈而从钻杆脱出，上胶塞则被胶塞阻挡，并由该塞控制水泥浆回流。然后上提钻具反洗循环冲洗管内水泥及管外多余水泥浆。二、施工注意事项而平衡塞法是最常用的主要方法之一，

4、因为其成本较低，操作比较简单，但是容易出现混浆、U形管效应等问题。1、混浆的问题打水泥塞特点在于要将相对体积较少的水泥浆置于大的井眼中去，而流经管道均比套管小，存在泥浆污染相对严重，因此，混浆问题至关重要。2、U形管效应固井注水泥过程中注入的各种流体(水泥浆、隔离液、前置液、替泥浆等)的密度是各不相同的，当这种密度差使得管内外液柱压力不相等时，就会出现所谓的U形管效应，即当管内液柱压力大于环空压力时，返出排量将大于井口注入排量，并在管内井口处出现真空段。之后，若环空液柱压力逐渐大于管内压力，则真空段逐渐减小直至完全消失，此时返出排量又等于注作者简介：入排量。这种客观存在的U形管效应可能给固井施

5、工带来一系列危害。例如，由于环空返出排量可能大于也可能小于注入排量，所以不能保证环空各部分水泥浆的流态自始至终都是紊流，不能保证其流速都大于所需的临界值，因而固井质量难以保证。另外，若环空返速过大，所增加的环空摩阻压降有可能使套管鞋附近的薄弱地层发生破裂。因此应采取措施减小U形管效应。3、上提钻杆时钻井液回流高度计算根据静平衡原理，可利用U形管的类似计算， =ndLnz+n(D+d)Lhn+sdLzs+s(D+d)Lhs+q(D+d)Lhq得工程水头损失为h=4(ndLnz+n(D+d)Lhn+sdLzs+s(D+d)Lhs+q(D+d)Lhq)/，h就是泥浆在钻杆上提过程中钻杆内与环空的水平

6、位移差。其中：为钻井液的重度D为井眼直径d为钻杆直径n钻井液静切力s水泥浆静切力q前置液静切力Lnz为钻杆内钻井液的高度Lhn为环空内钻井液的高度Lzs为钻杆内水泥浆的高度Lhs为环空内水泥浆的高度Lhq环空内前置液的高度h为钻杆内与环空的水平位移差，即起提钻具时钻井液上升的高度Qin表示注入井内流体的总量Qout表示替出井内流体的总量通过提高钻具内的压差，压稳水泥塞，尽力保证水泥塞的稳定。三、结论与建议1、注水泥浆密度设计水泥浆性能应注意，密度应大于一次注水泥规定要求，最好按最小水量配制；依据强度要求及稠化时间考虑加人相应的外加剂；以最小用水量即适当提高水泥浆密度来增密水泥石能提供足够的强度

7、。2、钻井液性能要求井下钻井液应处于稳定状态，调节全井钻井液性能，保持均匀一致，尤其是密度，其次，打水泥塞段以下的钻井液应尽可能呈高密度、高粘切，而上部泥浆应是低粘、低切和较小失水。作好水泥浆与钻井液、隔离液的相容性试验，以确保打水泥塞成功。 3、水泥浆用量水泥浆注入量主要决定于水泥塞长度，过短的水泥塞成功的难度大。设计用量时主要依据井径资料。水泥用量又取决于打水泥塞的目的。掌握准确的设计量与记录量，准确计算水泥、水、外加剂和顶替量，实际施工计量要准确。水泥量的附加要考虑注替过程中被冲稀或污染影响水泥塞质量问题；而侧钻需要保持有效抗压强度，塞长度至少超过60，因要考虑被污染段水泥塞长度需钻掉。

8、设计水泥塞量应考虑水泥塞塞顶部与钻井液污染。4、注水泥位置的选择优选一个规则井段，并在要求允许的范围内，避开垮塌、大肚子，渗滤大的井段打水泥塞，尤其应在较坚硬地层处。5、避免U形管效应(1)当U形管效应使得返出排量远较注入排量大时，可以考虑暂停流体的注入，待返出排量降到一定数值后，再继续注入；(2)流动阻力有助于削弱U形管效应，在保证井下安全前提下，可考虑在注水泥过程中给环空施加一定回压，以削弱乃至完全消除U形管效应，提高固井质量；(3)在密度差、注入排量和井深较大时，要考虑冲击压力对U形管效应的影响。参考文献1钟兵.注水泥过程中的u型管效应J天然气工业1993,(11):472王红霞.倒灰法

9、打水泥塞工艺技术J油气井测试2007,(12):543商勇.轮南奥陶系缝洞性碳酸盐岩堵漏打水泥塞工艺技术J.钻采工艺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