注灰基础知识

第一节概述新钻油水井固井,老区油水井由于生产层位调整,大修井下衬、尾管后均需注水泥。

注水泥工艺技术应用于油气水井井内形成新得人工井底,应用于固套管,衬、尾管形成能密封油、气、水层及隔层得人工井壁,从而满足注采需要。

挤水泥就是在足够得压力下将水泥浆注在井中某一段,就是水泥浆在地层表面脱水、造壁、硬化并封堵空隙得过程。

在钻井、固井、完井与修井作业中都采用挤水泥。

油田油、气水井在开发生产过程中,由于受油、气、水运移及各种应力、腐蚀、地质结构及施工措施诸因素得影响,一方面使新打井水泥返高不够,固井质量不合格;另一方面使生产井原固井水泥环遭到破坏,或造成油层窜通或地层胶结物被破坏,近井地带形成空洞,或因地层出水,套管破漏使油水井不能正常生产,通过挤水泥工艺技术,可使固井质量不合。

格井、窜槽井,套管破漏得油、气、水井恢复正常生产。

第二节注水泥塞封堵技术注水泥塞工艺就是将一定量得水泥浆替到套管内或井眼得某一部位,使其形成满足注采需要得新得人工井底或满足工艺过程得临时封闭某井段得工艺技术。

(一)、工艺原理当干水泥与适量得水混合成水泥浆后,水泥颗粒与水立即发生水化反应,使水泥浆中产生以水硅酸钙为主要成分得胶体,随着水化作用得不断进行,胶体不断增多,并逐渐聚集变稠。

同时在胶体中产生形成水泥石得新化合物,逐渐在非晶质胶体中开始呈现微粒晶体,并逐渐硬化,使水泥浆失去流动性。

在这一过程中,当水泥浆开始变稠并部分失去塑性时,称为初凝;当水泥浆完全失去流动性并刚能承担一定压力时称为终凝。

终凝完毕后水泥浆硬化成石。

(二)、注水泥塞得目得及用途在井下作业中注水泥塞就是常用得工艺技术之一。

注水泥塞得目得及用途主要有以下几种:(1)封闭已试油层上返新层试油,或进行分层作业时得封堵非目得层。

(2)封闭底部水层;(3)找堵漏、找封窜、上部套管试压等隔开封闭某一层段。

(4)堵塞报废井及回填枯竭层位。

(5)出于安全目得得封闭层位(如封闭高压层、有毒有害流体层)(6)特殊情况下得封堵。

(三)、注水泥塞得方法及施工步骤1、注水泥塞方法按注水泥塞位置来分有实心水泥塞及悬空水泥塞两种。

为节省水泥、与方便施工,一般情况下多采用注悬空水泥塞方法。

根据井内压力及施工工艺分为灌注法注水泥塞、循环法注水泥塞、挤注法注水泥塞(包括循环+挤注)、电缆/绳索倒灰法等四种方法。

2、注水泥塞施工步骤(1)循环注水泥塞这就是目前油田应用最广泛得方法。

就是将配好得水泥浆泵入井内循环顶替至预定位置,候凝固结,形成封堵。

其施工步骤如下:1)、将注水泥管柱下至预计水泥塞底部,并循环洗井到井内稳定。

2)、按设计配制好水泥浆后按前隔离液,水泥浆、后隔离液、替置液顺序与设计量注入井内。

3)、将水泥浆替置到设计位置,此时,管内外应处于平衡,上提管柱至预定水泥面以上1-3m4)、反循环洗井,洗出多余水泥浆。

5)、起管柱至安全位置,坐井口、灌满压井液、关井候凝。

6)、候凝一定时间后,探水泥面位置(深度)7)、按标准试压检验水泥塞密封情况、试压方法根据不同得井况采用相应得方法、(2)挤注水泥塞操作程序挤注水泥塞多用于封堵高压层,其施工步骤如下:1)、将管柱或封隔器/桥塞下至设计位置。

2)、充分洗井后座井口或座封封隔器。

3)、用清水试挤吸收性以压力稳定后计算,时间与挤入量4)、按试挤数据参数,挤入水泥浆量及替置量,并上提至反洗位置。

5)、反洗井或正(反)挤入压井液,关井候凝。

6)、候凝一定时间后,探水泥面位置(深度)7)、按标准试压检验水泥塞密封情况、试压方法根据不同得井况采用相应得方法、特别提示:为了避免挤水泥过程中造成井下管柱固封及其它井下事故,所以在挤水泥作业中应注意以下事项。

1)挤水泥前必须对目得井段以上得套管进行试压,试压不合格则需下封隔器进行保护。

不能验证上部套管情况得,不宜使用挤注法注水泥塞。

2)挤注管柱必须密封,不得出现短路等现象,管柱结构应有详细记录。

3)根据施工要求加入一定比例添加剂,保证有足够得施工时间。

4)挤水泥施工过程必须保证设备运转正常。

5)井口承受挤入压力与关井憋压候凝不刺不漏。

6)出现问题后,可采用挤清水措施,将水泥浆稀释推远。

(3)电缆/绳索倒灰法注水泥塞操作程序倒灰法法注水泥塞就是利用倒灰筒等工具将一定量水泥浆装入筒内,由电缆或钢丝绳送至预定得注水泥深度处,通过电流爆破或机械撞击等方法将灰筒打开,水泥浆流出,然后提出倒灰筒,置流在井筒内得水泥浆候凝固结,形成封堵。

倒灰法注水泥塞多用于封堵要求不高,灰塞厚度较小得层段,其施工步骤如下:1)、采用电缆/绳索+带规环得碎削打捞篮通井至预定水泥塞底部以下。

定位校深并标定记号、2)、配制水泥浆3)、将配制好得水泥浆灌入倒灰筒内4)、用电缆或钢丝绳送至预定得注水泥深度处,深度采用校深或标定得记号深度、5)、将灰筒打开后提出倒灰筒6)、关井候凝。

7)、候凝一定时间后,用电缆或钢丝绳探水泥面位置(深度)8)、按标准试压检验水泥塞密封情况、(4)灌注法注水泥塞操作程序灌注法注水泥塞就就是往井筒内一定深度处灌注部分水泥浆,然后上提管柱至安全位置,关井侯凝得一种工艺方法,多用于夹层较厚、灰面要求不严格得井,就是成功率最大得。

其施工步骤如下:1)、将注水泥管柱下至预计水泥塞底部,并循环洗井到井内稳定。

2)、按设计配制好水泥浆后按前隔离液,水泥浆、后隔离液、替置液顺序与设计量注入井内。

3)、将水泥浆替置到设计位置4)、起管柱至安全位置,坐井口、关井候凝。

5)、候凝一定时间后,探水泥面位置(深度)6)、按标准试压检验水泥塞密封情况、试压方法根据不同得井况采用相应得方法、3、特殊情况下得注水泥塞方法(1)、对漏失层得措施1).填砂、填石子堵漏2).长纤维物混入水泥浆中防漏失3).云母片等规则杂物4).垫稠泥浆或粘稠剂物质5).底木塞6).化学暂堵剂处理(2)、高压井注水泥1).压井2).对高压低渗层、高压高含水层等注水泥采用挤注工艺方法。

要挤压候凝3)、特殊情况下,可采用将水泥浆替到位后挤注,原地反洗出口控制压力(装油嘴),带压候凝。

(四)注水泥塞计算1、水泥浆体积得计算式中 V ———水泥浆用量,m 3;D 、———套管内径,m ;H ———水泥塞长度,m ;K ———附加系数(1、5 -1、7),其取值原则就是井深多取,井浅少取,井径小多取,井径大少取,水泥塞短多取,水泥塞长少取。

2、干水泥量计算t=1、467 V (γ水泥浆-1)式中 V ———水泥浆用量,m 3;t ———干水泥数量,t;24V D HK π=γ水泥浆———配置水泥浆密度,g/cm3。

3、清水用量计算Q=V×γ水泥浆 - t式中Q———清水用量,L;γ水泥浆———水泥浆密度,g/cm3;t———干水泥数量,t。

(五)影响水泥浆性能因素及水泥浆填加剂1、注水泥塞对井内压井液得要求1).井内压井液应处于稳定状态,油套平衡。

2).注水泥塞前,应充分循环洗井,其作用就是降温除气3).作好水泥浆与压井液配伍性试验,采取调整压井液或水泥浆性能来解决,以及考虑隔离液等。

4)必要时为了保证注水泥塞质量,在调整好压井液性能基础上应对水泥塞井段井壁泥饼油垢污物得清除及对套管得洗刷。

2、影响因素水泥得性能主要表现在其凝固过程中。

影响因素除了其本身得矿物成分及物理性影响外,外部影响条件也很多,因此施工作业使用油井水泥时应注意考虑以下因素。

(1)水泥矿物成分要求得到不同凝结时间,一定强度及较好流动性得水泥,水泥矿物成分就是一个重要得参数。

对于油气井注水泥塞施工,应选择油井水泥,其成分基本能满足强度、流动性抗腐蚀等条件。

(2)水灰比对水泥性能得影响水泥水化所需得水量就是很难确定得,因不同矿物成分,不同细度、不同温度、不同得混合材料与处理剂,水泥水化时所需得水量都就是不同得,生成得水化物也就是不同得。

水灰比得增加,水泥浆中胶体成分相对降低,浆体对水泥颗粒得悬浮能力也降低,自由水在水泥塞段或封堵层等中形成水带,大大影响水泥塞质量。

(3)温度与压力对水泥性能得影响随着井深增加,井下温度与压力也增加,水泥水化速度加快,水泥得水化物也发生变化,水泥浆(石)得性能也随之发生很大变化。

其中温度得影响较压力更显著。

一般随温度与压力得增加,都会使水泥凝结时间缩短,流动度下降,水泥早期强度增加,由此造成水泥石强度降低,渗透性增加。

因此,深井施工中要特别注意。

3、水泥浆填加剂及性能油井水泥得品种就是有限得,为了满足不同情况下注水泥塞作业施工及其质量得要求,有时须配合各种外加剂填加剂来调节水泥性能。

目前所用填加剂主要有缓凝剂、速凝剂、减阻剂、降失水剂、降密度剂、加重剂及防漏剂等。

1)、缓凝剂对于深井或地温梯度高得井,由于水泥浆凝结时间缩短,流动性差,而施工时间比较长,常加入延长凝结时间(或稠化时间)得缓凝剂。

常用得缓凝剂有铁铬木质素磺酸盐(123)、酒石酸、葡萄糖酸钙(钠)、硼酸盐、羧甲基羟乙基纤维素、磷酸盐、磺化丹宁等。

2)、速凝剂在浅井与井下温度较低得注水泥塞或堵漏施工中,为了缩短水泥凝结时间及增加水泥早期强度,加入速凝剂。

常用得速凝剂有氯化钙,氯化钠与硅酸钠等。

3)、减阻剂减阻剂得加入能改善水泥浆得流动性,有利于水泥浆在低速低压下进入紊流状态,提高注水泥质量。

例如在循环法封串中减阻剂得加入更为重要,常用得减阻剂有萘磺酸甲醛聚合物、木质素磺酸盐及铁铬木质素磺酸盐等。

4)降失水剂降失水剂能防止水泥浆急剧脱水、改善水泥浆中微粒得数量与级配。

常用降失水剂有羧甲基羟乙基纤维素、土般土及烷基磺酸钠等。

5)降密度剂井下有低压漏失层时,注水泥时可能发生井漏,以引出更多得麻烦,因而常加入降密度剂,降低水泥浆密度。

常用降密度添加剂有搬土、硅藻土,沥青粉等密度小、吸水性强得混合材料。

6)加重剂在有高压地层情况下挤注水泥,常加入密度大得添加剂。

主要有赤铁矿粉、重晶石粉、钛铁矿粉与石英砂粉等高密度得惰性材料。

7)防漏剂井下有低压漏失层时,也可以加入与泥浆堵漏剂相同得物质,也可用胶质水泥浆。

常用添加剂有碎木片、树皮、锯木等纤维状物质,还有颗粒状物质如硬沥青,塑料及珍珠岩等,还有片状材料如云母、玻璃纸片等。

选择填加剂时还必须注意以下问题:(1)在填加剂时,不仅要使水泥浆某项性能要求能达到要求,还应考虑填加剂对其它性能得影响。

如在使用缓凝剂时,往往使水泥早期强度下降;使用速凝剂时,往往使水泥浆流动性变差,所以必须对水泥浆全面性能进行检查。

(2)填加剂品种得选选与用量得确定,事先应作室内试验,取得基本数据,以指导现场施工。

有些填加剂用量比例都有极限,超过此限,则会起相反得作用,应引起注意。

(3)在选用填加剂时还应注意施工条件。

如用量过大或过于灵敏都会给现场施工带来困难。

(六)注水泥塞得有关工艺探讨1、注水泥塞过程中,注水泥管柱类型选择,下入深度及井下结构很重要。