注水泥塞工艺

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➢井下管柱固封：在油田开发过程中,为满足生产需要,油水井采用挤注水
泥等堵剂作业较多,而在挤注过程中由于措施不当等原因,造成管柱及井下 工具被水泥等堵封剂固在井筒内的现象,称谓井下管柱固封，俗称钢固水 泥或插旗杆。 造成钢固水泥的原因很多,除工作质量外归纳为: 1) 挤注水泥或堵剂前,井况不清,上部套管（或注水泥管柱）有破漏,使其 水泥浆(或堵剂)短路上返。 2) 施工措施不当,判断、计算失误。 3) 设备运转不正常,中途发生故障。 4) 地质因素引起井涌、喷,水泥浆在凝固过程没有一个稳定的环境。
注水泥塞工艺原理
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
替压井液时造压差,保证注水泥塞质量，造压差的方法一般有 下列三种：
①第一种水泥浆替置平衡,而清水不平衡利用压井液与清水之间的密度差造 压差。
②第二种水泥浆不替置平衡,而清水替平衡,利用水泥浆与清水之间的密度 差造压差。
③第三种水泥浆与清水均不替置平衡,利用压井液与水泥浆之间密度差造压 差。
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注水泥塞的方法
{ 底水泥塞
• 按注水泥塞的位置 悬空水泥塞
• 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
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根据井内压力及施工工艺分
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渗漏卡:由于管柱丝扣未上紧或由于管柱(套管)某处有破裂存在,挤注水 泥及堵剂过程形成水泥浆堵剂渗漏凝固卡钻而钢固管柱。 变形卡:挤注过程由于套管变形,使挤注水泥施工完毕后,起不出结构,形 成套管变形,水泥等卡钻。 掉落卡:由于管柱未达到上扣扭矩,在挤注过程使部分管柱扣松动甚至脱 扣或由于井口掉落物,形成卡钻而形成钢固水泥。 钢固水泥一般分为两类 一类是在一定深度的整个井筒,管柱内、外全被 水泥等固封无任何循环通道；另一类钻具内无水泥,管柱与套管环空被 水泥固封,个别井甚至有循环通道。 一旦形成钢固水泥事故要想不采取 措施而起出井内管柱都是难以实现的。
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。
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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。
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,并循环洗井脱气、降温， 洗至出口见同密度液体，关井平衡无外溢。 2).按设计配制好水泥浆后按前隔离液，水泥浆、后隔离液、顶 替液按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1-3m 4).反循环洗井，洗出多余水泥浆。 5).起管柱至安全位置（500m以上）,座井口、灌满压井液、关井 候凝。 6).候凝24h--48h后,探水泥面位置(深度) 7).按标准试压检验水泥塞密封情况.试压方法根据不同的井况采 用相应的方法.
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➢ 注水泥塞工艺技术 ➢ 注水泥塞工艺原理 ➢ 注水泥塞的目的及用途 ➢ 注水泥塞的方法及施工步骤 ➢ 注水泥塞计算及注意事项
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循环挤入法重点解决两方面的问题：
一、对挤封层段多,易单层突进的油、气、水层采用循环挤入法能使 水泥浆较均匀进入各挤封层,从而提高挤封效果。
二、对吸收性差、吸收量小,挤入压力高的层段,采用循环挤入法一方 面能有效控制挤入压力,另一方面节约了水泥浆并可达到挤封目的。
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针对上述解决的两方面的问题所使用的循环挤入法,其 施工方法基本一致。不同的是第一种将一定水泥浆循环到设 计位置不顶替,紧接着再挤水泥浆后顶替,其用水泥量大,多 适用于多层同时挤封。第二种将一定量地面配制的水泥浆循 环到设计位置,上提管柱保障管柱管脚干净，关井按设计要 求挤入,其用水泥量少,适用于单层挤封。
➢ 井下管柱固封形成的原因
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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。
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• 灌注法注水泥塞 • 循环法注水泥塞 • 挤注法注水泥塞 • 电缆/绳索倒灰法
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注水泥塞的施工步骤
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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
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➢注水泥塞计算
1）水泥浆体积的计算
V=π/4×D2×H×K （井筒容积：V=π/4×D2×H）
式中
V一一水泥浆用量,m3
V=10-3q×H×k
D一一套管内径,m
（q：井筒内容积）
H一一水泥塞长度,m
K一一附加系数(1.5～4),其取值原则是：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，漏失严重井多取，低漏失井少取。
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2. 干水泥量计算
T=1.465×V (γ水泥浆-1）
式中
V——水泥浆用量,m3
T一一干水泥数量,（t）
γ水泥浆一一配置水泥浆密度,g/cm3 3. 清水用量计算
Q
50
15.785 r水泥浆 r水泥浆 1
n
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为了避免挤水泥过程中造成钢固水泥及其他井下事故,所以在挤水泥作业中应注意以下事项： 1)挤水泥前必须对射孔井段以上的套管进行试压,试压不合格则需下封隔器对上部套管进行保护，个别井 因井况不能进行试压,则挤水泥后必须起出井内结构。 2)入井结构应有详细记录,数据齐、全、准,且管柱丝扣达到上扣力矩,防掉。 3)在高密度压井液中下入结构,挤封前应活动钻具，充分循环洗井，防止泥浆固相颗粒下沉卡。所下封隔 器必须在施工时座封。防止井口落物掉入井内。 4)挤注水泥施工过程必须保证各类设备运转正常、完好。井口承受挤入压力和关井憋压候凝不刺不漏。 5)注水泥塞应确保井内稳定无外溢，外溢井应压井平稳后方可施工。挤注水泥应按施工规定及要求加入一 定比例添加剂。 6)无特殊施工要求的施工，注水泥完成后应将管柱全部提出；或提管脚至距水泥面（射孔井段）100m以上， 经试压合格的套管内。 7)发现挤水泥后掉落钻具事故,应立即下钻,先冲洗后打捞。如反洗不通则正洗,如不能循环,可采用挤清水 措施,将水泥浆稀释推远。 8)挤注水泥过程认真执行有关标准。按设计控制挤注水泥泵压、反洗井、候凝管柱位置,所有计算准确无 误； 9)全部施工时间控制在水泥浆初凝时间的70%以内。关井候凝时井口不剌不漏。
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1) 注水泥塞的特点在于要将相对体积少的水泥浆置于大的井眼中去,而流径管道 均比套管小,因此存在压井液污染、掺混、升温快、流阻大,压差大易失水等一系 列问题。 2) 考虑注水泥塞的特点,注水泥塞时应当注意以下问题。 ①应有井径资料,优选一个规则井段,并在要求允许的范围内,避开坍塌、亏空井段 (在裸眼注水泥塞时应选择坚硬地层处)。 ②掌握准确的设计量与记录量,认真计算水泥、水、添加剂和顶替量,使用足够量 的隔离液,尤其实际施工记录量要准确。水泥量的附加数要求考虑注替过程中被稀 释,掺混或污染影响水泥塞质量问题。 3.应当配制密度较高的水泥浆,要求水泥浆均匀程度和流动性能好。除考虑速凝, 缓凝因素外,当井下静止温度超过120℃时应渗入35%硅粉。 ④严格施工程序,认真执行操作规程,防止掉落事故及各类事故。 ⑤注替水泥浆完毕,上提钻具应慢,防止过大抽吸作用而引起地层及井筒的污染。
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挤注水泥塞操作程序
①将注水泥管柱或封隔器下至设计位置。 ②充分洗井后关井（或座井口）或坐封封隔器。 ③清水试挤吸收性。要求以挤入压力稳定后计算,时间不低于5min,挤 入量不小于1.5m3。 ④按设计要求,挤入水泥浆量及替置量,并上提管柱管脚（或提出全部 管柱）至设计要求位置反洗出多余水泥浆。 ⑤反洗井或正(反)推入设计要求量压井液至水泥塞面预留位、关井候 凝。