注水泥塞施工工艺
注水泥塞工艺技术
早强水泥
D - * * 1830-3050 76.7- 127 100 - 中温、中压条件选用
E - * * 3050-4270 76-143 154 - 超高温、高压条件
F - * * 3050-4880 110-160 190 - 超高温、高压条件选用
G - * * 0-
H - * * 0-2240 0-93 90 120
基本水
J * - - 3660-4880 49-166 180 - 超高温、高压条件选用
注:*表示有此种类型。
9
1、油井水泥
1.3 初凝与终凝
水泥是一种无机的水硬性胶凝材料，当其与水混合后立 即发生一系列的物理、化学变化、浆体逐渐由液态转变为固 态，这个变化过程就是水泥浆的凝结过程。
注水泥塞工艺技术
注水泥塞工艺技术
注水泥塞
注水泥塞工艺是将一定量的水泥浆替到套管 内的某一部位，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封闭某井段的工艺技术。 也是我们常说的打水泥塞。
常规修井作业规程第14部分:注塞、钻塞 SY/T 5587.14-2004
2
注水泥塞工艺技术
注水泥塞的目的
C级：适用深度范围0-1828.8m,温度至76.7度，属高早期强 度水泥，分普通，中抗，和高抗硫三种。
7
1、油井水泥
1.2 油井水泥API分类
D级：适用深度范围1828.8-3050,温度至76-127度，为基质水泥加缓凝剂， 用于中温中压条件，分中抗硫和高抗硫两种。
E级：适用深度范围3050-4270,温度至76-143度，为基质水泥加缓凝剂， 用于高温高压条件，分中抗硫和高抗硫两种。
8
1、油井水泥
1.2 油井水泥API分类
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。
连续油管钻磨带圈闭压力的水泥塞技术
连续油管钻磨带圈闭压力的水泥塞技术摘要：水泥塞广泛应用于油气井的开发过程中，根据水泥塞的用途可分为完井水泥塞、试油水泥塞、封井水泥塞、堵漏水泥塞、侧钻水泥塞等。
从类型上分为暂闭水泥塞和永久水泥塞两种。
在页岩气井中，水泥塞主要用于暂闭某一井段，便于井筒试压或更换井口等作业，之后需要钻除井内水泥塞，满足后续射孔、压裂作业需要；在油气井测试阶段水泥塞主要用于封堵下一层段，实现上一层段的测试作业，测试后需要钻除水泥塞，测试投产；在修井阶段，水泥塞主要用于回填某一井段或封闭废弃井，修井后，也可能需要钻除水泥塞。
关键词：连续油管；钻磨；水泥塞技术；引言随着我国石油产业的快速发展，连续油管作业凭借其成本低、安全高效、操作便捷等优点，解决了许多常规开采作业技术难以解决的问题，在钻井、修井、完井、油气开发等作业领域得到广泛应用。
随着连续油管技术的发展，与之相配套的井控装备也发展迅速。
连续油管闸板防喷器作为保证作业安全的核心装置，具有封闭井口、密封、悬挂、剪切等功能，在出现井喷、井涌等紧急情况时，为控制井内压力提供安全保障。
1连续油管技术概念新时代背景下，石油企业在油田开发方面需要设置新目标，连续油管技术由于应用效果良好，得到了诸多企业的重视与运用，相关设备被称之为挠性油管，材料为低碳合金钢。
对于连续油管而言，由于极高的挠性，能够顺利实现不同的塑性形变，进而在高韧性的作用下，完成各类井下操作，有利于井下作业效率的提高。
同时，连续油管涉及许多管径规格，诸如25.4mm、38.1mm、50.8mm等，屈服数值强度主要在55~120kPsi范畴中。
并且连续油管长度一般为几千米，存储在滚筒上，可以根据不同需求选用相应长度的连续油管设备，与传统螺纹连接油管相比，具备更大的发展优势，所以现阶段连续油管在油田开发阶段的应用十分广泛。
2钻磨水泥塞风险2.1遇卡连续油管钻磨水泥塞主要风险是遇卡，主要表现在如下几个方面：1）水泥未凝固卡钻，井筒内、外水泥浆凝固时间存在差别导致卡钻，俗称“插旗杆”。
注水泥塞施工工艺
4、注水泥顶替机理
注水泥就是利用高压泵将水泥浆注入井内目的 层段的过程。由于一般施工时井内都有泥浆或压井 液，故其实质就是用水泥浆顶替井内压井液的过程。
在井筒内水泥浆顶替泥浆固井时，水泥浆与泥 浆都是塑性流体。流体在偏心环行空间内流动，液 流动特性可分为低流速，中等流速和高流速三种情 况下流动的几何状态，一般说来，流动状态都是中 间快，边上慢，泥浆被逐渐替出来。因此实际施工 中，由于 远离管璧的流速比紧靠管璧处的流速高， 所以在流体中部或塞流内部的流体要对管璧处流体 发生窜槽。同时，由于环行空间隙转大处流体的平 均流速比间隙小处大，故在间隙小处易形成串槽。
6、注灰的注意事项
注灰要严格按照施工设计，编写时应当有被 封堵层静压，设计的注水泥塞压井液液柱压 力要大于静液压力１～１.５MPa。
根据中国石油天然气行业标准SY/T5587.1493，结合注灰的实际情况，特做如下规定：
1）、 验油管、验套管的质量标准
1﹚注灰前，必须把准备下入注灰的管柱试压 合格，对油管试压25MPa，10分钟压降小于 0.5MPa为合格言
注灰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，由于其施工工艺简单 成本低廉且有效期长，在井下作业中被广泛 应用。
注灰绝对避免“插旗杆”“灌香肠”的工 程事故。
二、油井水泥
目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸 盐水泥，是由水硬性硅酸钙为主要成分，加 入适量石膏和助磨剂，磨细制成的产品。干 水泥与水混合而成水泥浆。而油井出水的封 堵主要靠的是把水泥浆挤入地层和井筒内， 水泥浆凝结硬化后形成的水泥石（在井下生 产套管的环形空间内）封死油层。
注灰、挤灰施工
（三）注灰施工步骤及技术要求：
注灰有四种井况：理想井况、漏失严重需填砂或 堵漏的井况、打悬空塞需垫稠泥浆井况、泥浆压井注 灰井况。井况不同施工步骤也不同。下面介绍理想井 况的注灰施工步骤：
1．通井检查套管，按通井操作规程施工。并对管柱试 压，保证注灰管柱不漏。 2．管柱完成在预计灰塞下界位置：光油管带喇叭口。 3．连接地面管线，并试压，试压值为预计工作压力的 1.2～1.5倍，无渗漏为合格。
1）、设计原则； 水泥厚度一般在10米以上。 被封堵层顶界到水泥塞面的距离必须大于5米。 注水泥塞后井筒口袋深度应符合地质要求。 用非清水压井注灰时，灰浆段前后必须替入适量清水做 隔离液。
2）、注水泥塞设计编写要求：
编写内容、格式应符合设计的模式和要求。
3、施工用液准备： 根据施工设计要求备足符合要求的修进液和清水。 在储液罐内备足顶替用的修井液。 在罐内装入配灰浆用的淡水。 4、油井水泥准备： 施工前要在实验室对所用水泥、添加剂的性能进行抽样化 验（2000m以内75℃G级， 2000～2500m以内90℃D级 2500m以上120℃ J油井水泥)。 把水泥和添加剂按设计要求的数量拉到井场，并在现场检 查水泥质量。 将水泥摆放在配水泥浆的操作台上。
间达到设计要求，候凝期间应注意观察井口。
12．探灰面：加深管柱，遇阻加压力10～15KN，探2次。
13．试压：对灰面试压10～15MPa，30分钟压降小于
0.5MPa为合格。
候凝位置
反洗位置
注灰位置
（三）、安全及质量要求： 1．注灰前核实下井管柱。对于小于5m的夹层井段注灰， 管柱必须要用磁定位校正深度。 2．注灰前水泥必须做初凝试验。
1、Ⅴ理=注灰段套管每米内容积×预计灰塞厚度 =0.012 ×（1800-1790）= 0.12 m3 2、Ⅴ实=(1.2～2.0 )× Ⅴ理
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；
普光气田连续油管注水泥塞施工难点及对策
２０１８年 第 １１期
西 部探 矿 工程
２３
普光气 田连续 油管注水泥塞施 工难点及对 策
秦 克 明
（中石 化 中原石 油 工程 有 限公 司 固井 公 司 ，河 南 濮 阳 ４５７０００）
摘 要 ：普 光 气 田建产 后 ，部 分 井 因盐 膏层 蠕动 导致 的套 管变形 ，存在 安 全 隐 患 ，无 法正 常生 产 ，另一 部 分 井 井下 出水严 重 ，气层被 地 层 水“淹死 ”，无 法 复产 。这 类 井需要 通过 注水泥 塞封 堵射 孔段 ，进 行 弃 井作 业或 者是堵 水后 酸 冲复 产 。针 对 井筒产 层套 管 内下入 的是 复杂 的采 气 管柱 ，进 行 注 水泥塞 作 业 时 ，无 法施 工 常规 油管 ，只能 下入 连 续油 管进 行 注水 泥作 业 的情 况 ，分 析 了主要 面临 的地层 水 高含 硫 化 氢 、地 层 亏 空导致 承压 能 力低 、施 工泵 压 高 、水 泥浆 流 变性及 水 泥石 抗硫 化 氢腐 蚀要 求 高等施 工 难 点 ，通 过从 施 工 工 艺 、水泥 浆体 系等 方 面入 手 ，展 开 了相 关应 用研 究 ，形成 了一套 成 熟 的施 工 工 艺 技 术 。Ｄ４０５—３井和 Ｐ１０５—２井的连 续 油 管 注水 泥塞 施 工 实践 表 明 ，地 面施 工作 业 成 功率 １００％，且 成 功 完成 Ｄ４０５—３井的弃 井作 业 和 Ｐ１０５－２井的 堵水作 业。 关键词 ：普光气田；连 续油管；水泥塞 ；水泥浆 中图分 类号 ：ＴＥ２ 文献标 识 码 ：Ｂ 文章编 号 ：１００４—５７１６（２０１８）１１—００２３—０４
钻水泥塞工艺
Q/SH1020 1126—2006代替Q/SL 1126—1995 钻水泥塞工艺推荐作法2006-12–20 发布 2007-02–01 实施前言本标准是对Q/SL 1126—1995《钻水泥塞工艺推荐作法》标准的修订。
本标准与Q/SL 1126—1995相比，主要变化如下：——增加了5LZ60—95型螺杆钻具性能表。
本标准自实施之日起，同时代替Q/SL 1126—1995。
本标准由胜利石油管理局油气采输专业标准化委员会提出并归口。
本标准起草单位：临盘采油厂。
本标准主要起草人：付家俊、宋彬。
本标准于1995年3月首次发布。
本次为第一次修订。
本标准自发布之日起有效期三年，到期复审。
钻水泥塞工艺推荐作法1 范围本标准规定了钻水泥塞工艺的钻具组合、钻进参数、取资料要求、钻进措施及安全环保要求。
本标准适用于一般作业队钻水泥塞作业，也适用于大修作业钻水泥塞作业。
2 地质方案要求2.1 作业目的明确。
2.2 资料提供准确。
2.3 特殊要求内容清晰。
3 取资料内容与要求3.1 水泥塞实际位置、长度、强度并与方案相符。
3.2 塞面上下套管内径实际通过能力，套管有无弯曲、变形段及具体位置。
3.3 水泥塞面或水泥塞中有无金属及其它落物。
3.4 正常钻速与钻进参数3.5 钻具结构型式。
3.6 工作中有无异常及资料收集记录。
4 钻具组合与性能4.1 钻具组合形式见表1。
5 钻头选择5.1 类型及硬度选择5.1.1 选用普通铣齿三牙轮钻头，标准代号Y。
5.1.2 钻头硬度选择中－中硬，标准代号5－6。
5.2 直径选择5.2.1 钻头直径应不大于套管内径6mm～8mm，大于钻头上部连接柱体最大外径2mm。
5.2.2 磨鞋直径的选择同三牙轮钻头，如有特殊需要，则根据不同情况，略加增减，但应有措施保证。
5.2.3 采用螺杆钻。
6 钻井参数6.1 钻头压力6.1.1 三牙轮钻头：5kN/25mm～8kN/25mm（而每英寸直径加压5kN～8kN）。
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4
API油井水泥级别和类型（表2-1 ）
级别
类型 普通型 中抗硫酸盐型 高抗硫酸盐型
备注
A
√
×
×
普通水泥
B
×
√
√
抗硫水泥
C
√
√
√
具有高早期强度
D
×
√
√
适于中温条件
E
×
√
√
适于高温条件
F
×
√
√
适于超高温件
G
×
√
√
基本油井水泥
J
×
√
√
基本油井水泥
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注：表中“√”表示有此类水泥，“×”表示无此类水泥
❖ 2、由于水泥收缩效应形成真空，将吸收井壁泥饼中的水分。 泥饼脱水后，失去了对地层的密封和穿压作用，渗透性增大， 成为油，气进入井内的通道。在现场施工中，为减少上述影 响，采用分段使用不同凝固时间的水泥，既一段采用缓凝水 泥，一段采用普通水泥，一段采用催凝水泥（称“三凝水 泥”）。这样，可以调节全井各井段水泥的凝固时间，使其 凝固时间大致趋向一致，以消除水泥收缩效应的影响。
5
❖ 水泥浆密度是单位体积内所含的水泥浆 的质量。对配制水泥浆的要求是在不能压漏 地层的同时还要保证水泥石的强度和水泥浆 的流动性。随着水泥的不断水化，水泥浆不 断变稠，直至失去流动性。为了保证挤水泥 施工安全，能将水泥浆泵送到井内环形空间 的预定位置，水泥浆必须在一定的时间内保 持其流动性。
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7
水泥凝固及影响因素
❖ 水泥与水混合后发生的变化非常复杂。当水泥与 适量的水混合成水泥浆时，先发生一系列的水泥颗 粒和水泥矿物的化合及水化现象。
❖ 其中最快的是水解作用，其变化过程为热反应。 由于水化作用，使水泥浆中产生以水硅酸钙为主要 成分的胶体，随着水化作用的进行，胶体不断增多 并逐渐凝集变稠。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。水泥浆失去 流动性，但尚未获得强度的过程叫水泥浆的凝固过 程。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。
❖ 又如加入石棉纤维，可配置成纤维水泥浆，这种 水泥浆对于封堵串槽有很重要的作用。但是，必须 强调指出的是，不管使用那种化学试剂和添加剂， 均应在实验室作好实验，取得现场优良的实验数据 后在用于现场施工。
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11
水泥收缩效应
❖ 水泥浆在稠化和凝固过程中，水泥与水的总体积（绝对 体积）要变小。这种现象称为水泥的缩水效应。水泥收缩效 应对油井的影响有两点：
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8
❖ 当水泥浆完全失去流动性并可承担一定 压力时，称为终凝。当终凝完毕后，水泥浆 硬化成石，水泥的凝固过程，除受本身物理， 化学因素影响外，也受到外部物理，化学因 素的影响。主要是温度,压力和各种化学添加 剂的影响。水泥的凝固时间随着温度的增加 显著缩短，初凝的时间也随着压力的增加显 著缩短。这两项因素给深井施工造成一定的 困难.初凝时间随时间压力变化如表2-2所列
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3
❖ 目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸 盐水泥，是由水硬性硅酸钙为主要成分，加 入适量石膏和助磨剂，磨细制成的产品。干 水泥与水混合而成水泥浆。而油井出水的封 堵主要靠的是把水泥浆挤入地层和井筒内， 水泥浆凝结硬化后形成的水泥石（在井下生 产套管的环形空间内）封死油层。
❖ 在固井和封堵等一些作业中，为了适应 不同井深的需要和防止地层流体中的硫酸盐 对水泥石的腐蚀，有多种级别和不同类型的 （表2-1）油井水泥可供选取。
注水泥施工工艺
华北油田公司第三采油厂 郝建
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1
一、前言
❖ 注灰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，由于其施工工艺简单 成本低廉且有效期长，在井下作业中被广泛 应用。
❖ 注灰绝对避免“插旗杆”“灌香肠”的工 程事故。
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9
压力变化对水泥初凝时间的影响
（表2-2）
大气压（公斤\厘米m2）
初凝时间
1
100
比一个大气压时缩短10％
200
比一个大气压时缩短15～40％
300
比一个大气压时缩短35～40％
400
比一个大气压时缩短45～52％
500
比一个大气压时缩短55～60％
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10
添加剂的影响
❖ 由于施工的特殊要求，有时需要 在水泥浆中加 入某些添加剂。如石膏，硫酸铁，丹宁酸，及表面 活性剂等均能起到缓凝作用。水泥浆中加入其它物 质会使其他性质发生变化。如加入泥浆,可配置成胶 质水泥，它的漏失量很小。
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2
二、油井水泥
❖ 油井水泥是油气井固井工程中的主要材料之一， 是油水井封堵的主要材料。由于在油水井封堵中要 把水泥浆送到几百米或上千米的井下，井下的温度 又随着井深的变化而变化，而水泥浆的各种性能又 与温度压力密切相关，因此对油井水泥及由油井水 泥所配制的水泥浆的性能都有严格的要求。
❖ 在油田井修井工作中，挤、注油井水泥是一种 经常使用且行之有效的方法。了解与掌握它的特性， 施工要求，对提高修井质量，降低施工成本都具有 很重要的意义。
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12
缓凝剂的影响
❖ 在现场施工中，经常使用的缓凝剂常为亚硫 酸酒精废液（既CCB）。加入量为干水泥重 量的2-3所列。
❖ 表2-3加入压硫酸酒精废液后水泥浆性能变化
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13
压硫酸酒精废液后水泥浆性能变化
表2-3
序 号
式样
水 灰 比
试验 流动度 相对 温度 （厘米） 密度
凝固时间 时:分
❖ 1、由于深部油层温度较上部油层的温度高，所以深部水泥 先发生收缩效益，较早地形成真空，从油层内吸收油，气。 到深度被高压油，气饱和后，油气便沿着上部温度较低，凝 固较满的水泥上升在水泥中形成油，气流动通道，造成管外 环行空间油气外冒或喷出如遇有压力低而渗透性高的地层， 则油，气可以直接侵入该层，形成隐性串通。
初凝 终凝
拉力强度 （公斤/厘米m2）
24小时 48小时
1 原浆
2:1 90 18.5 1.79 1:53 2:23 11-26
6
❖ 对水泥浆稠化时间的要求是，注水泥能在稠 化时间内完成，并包含有较大的安全系数。 反过来，当水泥浆的稠化时间确定后，整个 注水泥施工必须在规定的时间内完成，否则 易导致不能把水泥浆完全注入套管而发生注 水泥的施工事故。
❖
一般情况下，为了既保证水泥石的强度
又保证水泥浆的流动性，配制水泥浆的密度
通常为：1.80～1.90g/cm³