水泥漿封堵工藝探討

李國明 丁偉 張永坤

摘要：水泥漿封堵工藝是，利用液體壓力，擠入一定規(guī)格數(shù)量的水泥漿，使水泥漿進(jìn)入地層縫隙或多孔地帶、套管外空洞、破漏處等目的層，達(dá)到在地層內(nèi)部或地層與套管之間形成水泥密封帶，來承受各種應(yīng)力，滿足油、氣、水井注采需要和生產(chǎn)措施的一種工藝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：水泥漿；液體壓力；工藝技術(shù)

1.水泥漿封堵的目的和作用

水泥漿封堵的目的是：恢復(fù)油、氣、水井的正常生產(chǎn)

水泥漿封堵的作用：封堵某一出水層或高含水層，解決在生產(chǎn)過程中的注采矛盾；對(duì)層間竄通、生產(chǎn)井和鄰井竄通，通過擠水泥封竄槽；彌補(bǔ)油水井因套管破損而不能承受各種應(yīng)力，填補(bǔ)地層虧空；封堵某井段漏失，保護(hù)油氣資源；對(duì)固井質(zhì)量不合格的井，通過擠水泥達(dá)到完井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)出砂井段，采用擠水泥及其添加劑實(shí)現(xiàn)人工井壁防砂；對(duì)生產(chǎn)層調(diào)整需要上返的油水井進(jìn)行擠封。

2.水泥漿封堵方法和應(yīng)用范圍

2.1根據(jù)水泥漿進(jìn)入地層的方式不同分為：循環(huán)法、擠入法、循環(huán)擠入法

1）、循環(huán)法封竄：將封堵用的水泥漿以循環(huán)的方式，在不憋壓力的情況下替入竄槽井段的竄槽孔隙內(nèi)，使水泥漿在竄槽孔隙內(nèi)凝固，封堵竄槽井段。（根據(jù)封竄管柱連接方式和所用工具不同，循環(huán)法封竄又可分為單水力壓差式和雙水力壓差式封隔器封竄兩種。）

2）、擠入法封竄：是在憋有適當(dāng)壓力的情況下，將水泥漿擠入竄槽部位，已達(dá)到封竄的目的。該施工方法封竄比較可靠，能夠封堵復(fù)雜的竄槽，但施工過程中會(huì)有大量水泥漿擠入油層，容易堵塞油流通道，污染油層，工藝較復(fù)雜，易造成井下事故。

由于井況不同，擠入法封竄分為（1）封隔器封竄和（2）油管封竄兩種。

（1）、封隔器封竄

封隔器封竄管柱結(jié)構(gòu)自下而上由球座、節(jié)流器、水力壓差式封隔器及油管組成。為了避免或減少擠水泥時(shí)污染其他油層，封隔器下入位置應(yīng)根據(jù)層段的不同選擇

當(dāng)竄槽以上油層較多時(shí)，采用由上而下擠水泥，將下部射孔井段填砂掩埋，將封隔器坐在緊靠竄通層上部的夾層上，水泥漿自上而下擠入竄槽。

當(dāng)竄槽以上油層少時(shí)，采用自下而上擠水泥，先把下部射孔井段填砂，只露部分射孔井段。水泥漿由此上返進(jìn)入竄槽內(nèi)。

2）、光油管封竄

竄槽復(fù)雜或套管損傷不易下入封隔器時(shí)，可下入光油管柱進(jìn)行封竄。封竄時(shí)，先把要封層以下射孔井段填砂全部掩埋或打水泥塞隔擋。把油管下到上部射孔井段（竄槽）以上10～15m（我隊(duì)施工一般為20-30m）。水泥漿從油管注入，當(dāng)水泥漿快出油管時(shí)，關(guān)閉套管，將水泥漿擠入竄槽中，水泥漿擠完（或起壓力）后，正替清水至射孔井段，關(guān)油、套管侯凝。

施工時(shí)要特別注意上部套管應(yīng)無損壞或漏失，頂替清水量應(yīng)準(zhǔn)確無誤。

3）、循環(huán)擠入法封竄

是循環(huán)法與擠入法的聯(lián)合使用。

施工過程是：當(dāng)水泥漿注入竄槽內(nèi)時(shí)套管閘門是打開的，以保證水泥漿在不憋壓力的情況下進(jìn)入竄槽內(nèi)，當(dāng)?shù)貙觾?nèi)竄槽部位進(jìn)入足夠的水泥漿后，關(guān)閉套管閘門使剩余的水泥漿在憋有一定壓力的條件下擠入，以保證竄槽封堵。替夠清水，上提封隔器至射孔井段以上，反洗井沖去多余的水泥漿，上提管柱，關(guān)井侯凝48h。

3.水泥封堵的施工方法的確定

3.1擠水泥施工方法的確定

在確定具體的施工方法時(shí)，應(yīng)綜合考慮油層物性、擠封層段、位置、套管完好情況、井況的因素，有針對(duì)的選擇擠入法。

1）、光油管擠水泥：用于封竄、封層、防砂等，封堵井段以上套管完好，封堵長度不大于5m。

2）、循環(huán)擠入法：用于封層、防砂或吸收量低于200L/min，擠入壓力高的孔、洞、破漏井，井內(nèi)穩(wěn)定，封堵層厚度大于5m的井。

4.水泥漿用量計(jì)算

擠水泥的水泥用量：與地層物性、生產(chǎn)歷史、擠封目的、各種擠封井況有關(guān)，應(yīng)綜合考慮。

1）、擠封射孔井段時(shí)公式為：

V=（3.8～4.7）R2φh………（公式1）

V—水泥漿用量，m3；R—擠封半徑，m；？--有效孔隙度，%；h—封堵層厚度，m；

2）、封竄時(shí)公式為：

V=（3.8～4.7）（R2-r2）h………（公式2）

V—水泥漿用量，m3；R—原裸眼半徑，m；r—套管半徑m；；h—封竄段長度，m；

3）、堵漏時(shí)公式為：

V=KV1

V—水泥漿用量，m3；K—系數(shù)，1～4；V1—水泥漿基數(shù)，（2.4m3）；

根據(jù)所用的泥漿量再計(jì)算出所用的干水泥量、清水用量。

干水泥計(jì)算公式為：

G=V·ρ1·（ρ2-ρ）/（ρ1-ρ）………（公式3）

G—干水泥用量，Kg；ρ1—干水泥密度，3.15g/cm3；ρ2—所配制的水泥漿密度，g/cm3；

ρ—清水密度，1.0Kg/cm3；

清水用量計(jì)算公式：

Q=V一G/ρ1………（公式4）

Q—配泥漿所用清水量，L；G—干水泥用量，Kg；ρ1—干水泥的密度，3.15Kg/cm3；

5.擠水泥施工過程

5.1施工前準(zhǔn)備

1）、地面設(shè)備：提前檢查好動(dòng)力、提升系統(tǒng)，做的起下鉆具不發(fā)生任何故障，水泥車組工作可靠、

2）、井眼準(zhǔn)備：井眼暢通，井內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，所下工具達(dá)到設(shè)計(jì)要求

3）、井內(nèi)管柱：下入管柱數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，按標(biāo)準(zhǔn)扭矩上緊，避免高壓打掉管柱。如下雙級(jí)封隔器，中間節(jié)流器位置下在下級(jí)封隔器頂部位置，上封隔器接安全接頭。

4）、材料準(zhǔn)備：被足夠、合乎性能的壓井液，水泥、添加劑、清水密度計(jì)、攪拌罐（3方以上）、1m鋼板尺等

5.2擠水泥封竄施工

1）、洗井徹底暢通，準(zhǔn)備充足的清水，反循環(huán)洗井一周以上，脫氣、降溫洗出混雜物，停泵后油套管液面平衡。漏失井不能建立循環(huán)的應(yīng)選擇其它方法注灰或更改措施，如下封隔器井等洗凈井后再坐封

2）、試擠：得出擠封前地層吸收情況，進(jìn)一步核定施工設(shè)計(jì)。試擠以壓力平衡計(jì)時(shí)，時(shí)間不得少于5min，試擠的目的是即可觀察擠入量，確定水泥漿量，又可清洗擠封層段通道。

3）、光油管擠水泥，尾管下到擠封井段以上10～15m左右，試擠后泵入前置液，擠水泥漿、泵入后置液，泵入頂替量、控壓反洗井、憋壓侯凝24～48h；

封隔器擠水泥，按設(shè)計(jì)量擠入水泥漿后，替置壓井液，擴(kuò)壓，上提擠水泥管柱至擠封段頂部以上30m反洗后，憋壓侯凝24～48h。

4）、加深管柱探灰面，（灰面蓋住油層即可），反洗井后灰面試壓10～12MPa，穩(wěn)定30min，壓降小于0.2MPa為合格

5）、提出管柱，下鉆塞管鉆塞至封竄井段底部或設(shè)計(jì)要求深度，徹底洗井后提出鉆塞管柱

6）、下通井、刮削管柱，清除套管內(nèi)壁上的水泥環(huán)。

7）、對(duì)封竄后的井段進(jìn)行試壓，一般試壓10～12MPa，穩(wěn)壓30min，壓降小于0.5MPa為封竄合格；否則重新進(jìn)行封堵施工。

5.3擠水泥漿封堵的施工要求

1）、擠水泥過程中，最高壓力不得超過套管抗擠強(qiáng)度的70%

2）、整個(gè)施工時(shí)間不得超過水泥漿初凝時(shí)間的70%

3）、擠水泥施工后需留水泥塞時(shí)，應(yīng)高于封堵井段30～50m或達(dá)到設(shè)計(jì)要求

4）、侯凝時(shí)間24～48h

參考文獻(xiàn)：

[1]孫祖嶺、《職業(yè)技能培訓(xùn)教程與鑒定試題庫》，井下作業(yè)工專業(yè) 北京：石油工業(yè)出版社。