打水泥塞顶替计算
提高注水泥塞施工质量
提高注水泥塞施工质量摘要：随着油田生产进入开发中后期，开采难度逐渐增大，为了进行回采油层等工作，常进行注水泥塞作业。
通过注水泥浆在井筒里形成坚硬的水泥塞，从而达到封堵油层的目的。
关键词：提高水泥塞质量随着油田生产进入开发中后期，开采难度逐渐增大，为了进行回采油层等工作，常进行注水泥塞作业。
通过注水泥浆在井筒里形成坚硬的水泥塞，从而达到封堵油层的目的。
下面通过施工工序重点步骤的介绍从而提高施工质量及成功率。
一、注水泥塞施工质量标准1.设计的水泥塞厚度应在10 m以上，水泥塞顶面与被封堵层顶界的距离必须大于5 m；2.正常情况下，水泥塞顶面要保证在待返油层或上部已射孔层底界20m以下（口袋）；3.需要封井的油水井，无特殊要求应设计注两个水泥塞。
第一个水泥塞位置位于最上一个射开层顶界以下50～60m内，第二个水泥塞顶面距井口10～15m 处；4.配水泥浆的清水氯根，当井深不超过3000m时为1000mg/L以下，当井深超过3000m时为700mg/L以下；5.注水泥浆井段的井温超过干水泥技术性能指标或配制的水泥浆量超过1.5m3时要提前做油井水泥稠化时间测定，并根据上述化验和设计的配制量，设计添加剂的名称、用量以及反洗时间。
二、注水泥塞施工工序1.下注水泥塞管柱（误差小于2‰），完成深度一般在预封油层底界以下10～20m（填砂后在砂面以上1～2m）；2.水泥车就位，接好注水泥塞进、出口管线，并对井口及地面管线试压；3.循环井内压井液（洗井液），达到油套压力平衡；4.按设计要求在计量罐内配制水泥浆，水泥浆应混合均匀，不得混人杂物，密度不得低于5.正替入配制好的水泥浆至设计井深；6.正替人顶替液至设计要求的量，顶替排量控制；7.上提管柱至反洗位置，一般上提至设计要求水泥塞面以上1～2m（考虑某些井水泥塞下沉和井漏失原因，可以根据情况反洗位置可提高一些），装好井口；8.反循环洗井，洗出井内多余的水泥浆；9.上提管柱至预计灰面以上100m处；10.用压井液（洗井液）灌满井筒。
注水泥塞技术
注水泥塞技术刘东清1.注水泥塞概念注水泥塞工艺是将一定量的水泥浆替到套管或井眼的某一部位，使其形成满足工程需要的新的人工井底或满足工艺要求的临时封闭某井段的工艺技术。
钻井、完井施工及井下作业、修井中都会遇到注水泥塞工艺技术。
2.注水泥塞用途钻井完井过程中注水泥塞一般是在井下存在复杂情况需要封堵处理、套管开窗侧钻、弃井或底部井段没有油气层需要进行封填等情况下使用。
井下作业中注水泥塞的用途主要有以下几种：（1）封闭已试油层上返新层试油，或进行分层作业时的封堵非目的层；（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）出于安全目的的封闭层位（如封闭高压层、有毒有害流体层）等。
在修井作业中，为了进行回采油层，找窜封窜，找漏堵漏，上部套管试压等往往注水泥塞。
3.注水泥塞难点在井内密度较小的大量液体上面打密度大的用浆量较小的水泥塞是一个比较麻烦的问题，特别是远离井底的悬空水泥塞或有强度要求的侧钻水泥塞。
水泥塞过短，容易因计量误差造成水泥塞“打飞”；水泥塞过长，容易造成“插旗杆”“灌香肠”等事故。
水泥塞过浅，水泥强度发展慢；水泥塞过深或大直径水泥塞，容易造成钻井液对水泥浆的污染和掺混，影响施工安全和水泥塞质量。
有机构统计，水泥塞施工的一次成功率仅为25%，也就是说，要成功取得一个合格的水泥塞，平均需要进行3次注水泥塞尝试。
塔河油田对2004-2005年实施的81井次各类打水泥塞施工进行统计分析，由于井深、替浆量较难把握等因素的影响，一次成功率（塞面误差控制在±10m）仅为23.25％，其中打塞后塞面上移大于30m的14井次，最高上移487m；塞面下移超过30m的13井次，第一次打塞后无塞面的4井次。
4.一般注水泥塞做法针对常规打水泥塞施工存在一次成功率低的问题,各研究机构和施工单位都在不断地思考和开发新的工艺技术或井下工具，以适应不同现场情况的需要。
井下作业工计算题
▪ 解：V液=∏/4（d套内2-d油外2＋d油内2）.H=3.14/4×（0.12420.0732＋0.0622）×2345≈25.571m3=25571（L）
▪ t=V液/Q=25571÷500≈51（min） ▪ 答：循环洗井，51min可循环一周。
9、某井套管内径为123.7mm，油层井段为2978.5～ 3005.6m，射孔未下油管井喷，如要挤满压井至少要准 备多少压井液（按井筒容积的1.5倍计算，单位为立方
米取小数点后两位）？
▪ 已知：套管内径d套内=123.7mm，油层井段为2978.5～3005.6m，附加 系数K=1.5，求挤压井液用量V。
答：需顶替液量为10717升。
7、某井注水泥塞，钻杆下深1900m，油管下深 2100m。油管内径为62mm，钻杆内径为55mm。 设计顶替水泥浆至3930m ，采用水泥车自动计量， 求需顶替液量(内径为55mm 的钻杆内容积 2.375m3/km，内径为62mm 的油管内容积 3.019m3/km，地面管线和油补距忽略，结果取体积 “升”的整数)。
▪ 答：需要准备54.58m3的压井液。
1、某井套管内径d=140mm，预在该井用密度为 1.85g/cm3的水泥注30m水泥塞,试求干水泥用量及 清水用量 (现场普通油井水泥配浆表：干水泥密度 为3.15 g/cm3， 50kg /袋，配制密度为1.85g/cm3 的水泥浆，每袋干水泥可配40L水泥浆，需水24L。 实配水泥浆为理论数的1.2倍,结果取整数)。
解:根据现场套管内容积常数表可知： 内径φ161.7mm的套管其内容积为q=20.5L/m 灰塞的体积V塞=L·q=50m·20.5L/m=1025L 灰浆用量V浆=k·V塞=1.1·1025L=1127.5L 需干水泥量G=V浆÷40 L/袋=1127.5L÷40L/袋=28.2（袋） 取整数28（袋）
注水泥塞
@2. API标准规定,常规油井水泥清水配浆温度为 ( B )。 A、 39℃ B、27℃ C、 0℃ D、 -5℃ @3.常规油井水泥清水配浆温度不超过( D )，超过此温度将缩 短稠化时间。 A、 50℃ B、27℃ C、45℃ D、 38℃ @7.试验数据表明，若配浆清水低于（ C ）将延迟水泥浆凝固。 A、-10℃ B、0℃ C、15℃ D、20℃ 5．常温注水泥塞施工，现场不应使用（ A ）以上的热水配浆。 （A）38℃ （B）27℃ （C）15℃ （D）55℃ 6．浅井注水泥塞施工管线试压（ D ）。 （A）2 MPa （B）10 MPa（C）5 MPa （D）25 MPa 7．水泥浆密度要在施工现场配制水泥浆的过程中使用( C ) 直接测定。 （A）温度计 （B）粘度计 （C）密度计 （D）流量计
2)备足符合要求配水泥浆的清水；
配水泥浆的清水要做氯离子(CL-)化验，当 井深小于3000m时为1000mg／L以下，当井深 超过3000m时为700mg/L以下；
三、注水泥塞施工 • 施工准备 3.油井水泥的准备 1)对油井水泥及添加剂的各性能进行 抽样化验； 2)将油井水泥和添加剂按设计要求用 量备足送到井场,检查水泥质量,标 准是牌号正确、水泥不潮不结块； 3)将水泥摆设在配水泥浆的操作台上。
油管规范
重量 N/m 85 93 131 壁厚 mm 6.5 5.5 6.45 内径 mm 47.4 62.0 76.0
本体 断面积 mm2 1092 1169 1438
容积 L/m 1.77 3.02 4.77
管本体 容积 L/m 1.09 1.17 1.44
73.02 （27/8）
88.9 （31/2）
三、注水泥塞施工 • 施工准备 1.准备注水泥塞施工所需的工具、用具；
注水泥塞
注水泥塞对于不同的井况与不同的施工目的，应选用不同的施工方法。
现场应用的注灰塞方法有平推法、泵循环法和挤注法三种。
平推法应用于浅井，后两种方法应用于高压井或深井。
注灰塞的种类，按照注入位置不同分为注底部灰塞和注悬空灰塞两种。
一般说来，底部灰塞较悬空达塞容易些；在常规作业压力不高的浅井注长段灰塞比较容易；在高压深井注短井段的悬空灰塞比较困难；在小井眼注灰塞比在大井眼注灰塞困难。
一、注灰塞的基本办法按设计要求下入注灰管柱进行反洗井；调配合乎要求的水泥浆；按次序将水泥浆挤入井内；上提注灰管进行反洗井；关井候凝。
其具体施工步骤如下：①将注灰管柱下至预计所注灰塞底部，进行循环洗井1.5-2周。
②计算好灰浆量并配制好。
③将灰浆泵入到井筒内，使用顶替液将灰浆泵至设计深度，做到油套压力平衡。
④上提注灰管柱。
提至设计灰塞灰面顶部2m，进行反循环洗井洗出所有残浆。
⑤上提注灰管柱100m、灌满清水，关井候凝至少24小时。
二、注灰塞的基本要求第一，准确计算好灰浆、顶替量。
第二，施工过程中操作人员动作连贯。
第三，顶替液顶替至设计位置后，管柱离开液体时要慢。
为确保安全顺利施工，具体计算公式如下：1.水泥浆体积计算①理论公式：V=πD2/4·H·K式中：V——水泥浆用量（米3）；D——套管内径（米）；H——水泥水泥长度（米）；K——附加系数（一般取1.5～2）。
K的取值原则是：51/2井套管K值常规1.5-2倍取大些；。
②现场计算公式：V=q·H·K式中：q——注灰管内容积（升/米）。
2.干水泥用量计算①理论公式：T=V·式中：γ干——干水泥相对密度（一般取3.15）；γ浆——水泥浆相对密度；γ水——水的相对密度；V——水泥浆的体积（米3）；T——干水泥重量（吨）。
注灰塞套管内容积②现场计算公式：T=V·K式中K为干水泥换算系数。
为了方便现场各种体积单位的计算，将K换算成三种系数。
注水泥塞封堵技术
注水泥塞封堵技术注水泥塞工艺是将一定量的水泥浆替到套管内或井眼的某一部位，使其形成满足注采需要的新的人工井底或满足工艺过程的临时封闭某井段的工艺技术。
(一）.工艺原理当干水泥与适量的水混合成水泥浆后，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的胶体，随着水化作用的不断进行，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的新化合物，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）。
注水泥塞的目的及用途在井下作业中注水泥塞是常用的工艺技术之一。
注水泥塞的目的及用途主要有以下几种: （1）封闭已试油层上返新层试油,或进行分层作业时的封堵非目的层。
（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）出于安全目的的封闭层位（如封闭高压层、有毒有害流体层）（6）特殊情况下的封堵。
(三）.注水泥塞的方法及施工步骤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、和方便施工,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）循环注水泥塞这是目前油田应用最广泛的方法.是将配好的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、替置液顺序和设计量注入井内。
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。
注水泥塞
注水泥塞工艺目录二、工艺原理二、注水泥塞的目的及用途三、注水泥塞的方法及施工步骤四、注水泥塞计算注水泥塞工艺是将一定量的水泥浆替到套管内或井眼的某一部位，使其形成满足注采需要的新的人工井底或满足工艺过程的临时封闭某井段的工艺技术。
一、工艺原理当干水泥与适量的水混合成水泥浆后，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的胶体，随着水化作用的不断进行，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的新化合物，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、注水泥塞的目的及用途在井下作业中注水泥塞是常用的工艺技术之一。
注水泥塞的目的及用途主要有以下几种：（1）封闭已试油层上返新层试油，或进行分层作业时的封堵非目的层。
（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）出于安全目的的封闭层位（如封闭高压层、有毒有害流体层）（6）特殊情况下的封堵。
三、注水泥塞的方法及施工步骤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、和方便施工，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）循环注水泥塞这是目前油田应用最广泛的方法。
是将配好的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、替置液顺序和设计量注入井内。
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。
注灰,挤堵快速配灰计算公式
1.15
10
2.5
1.02
2.196
比重：氯化钾1.988g/cm3，氯化钙2.5g/cm3，氯化钠2.165
挤堵水泥量计算
套管直径 mm 封堵半径 m 油层厚度 m 孔隙度 % 油层以上留井 水泥塞高度 m
配灰浆时干水泥和清水用量
灰浆密度 g/cm3 灰浆用量 l(m3) 干水泥用量 Kg(t) 清水用量 l(m3)
1.75
1.25
1.374
0.814
压井液密度选择
地层静压 Mpa 射孔井段中部 附加安全系数 深度 m 0.1～0.15 ～ 选择压井液密度 g/cm3
8.473
833
0.1
1.12
配压井液计算增重剂和基液用量
基液用量 m3
9.122
灰浆用量 m3
1.248
124.26
0.6
5.15
15
10
注灰顶替液量的计算
灰浆用量 L 注灰管柱深度 套管单位容积 油管单位容积 m L L 顶替液量 m3
200
550
1单位容积按以下数量计算。 说明： 一般情况下套管和油管的单位容积按以下数量计算。 套管： 套管：7"=19.96；6-5/8"=17.74；5-1/2"=11.14。 ； ； 。 油管： 油管：∮89mm＝4.536；∮73mm＝3.019；∮60.3mm＝2.027。 ＝ ； ＝ ； ＝ 。