淺析如何提高擠灰一次成功率

劉云鵬

【摘要】本文主要針對擠灰失效的主要幾點原因，通過分析灰漿影響因素、擠水泥機理，制定出措施對策，進而提高擠灰一次成功率。

【關鍵詞】頂替量 灰漿 擠注壓力 一次成功率

一、前言

井下作業中，無論大修作業還是小修作業，擠灰是經常應用到的擠封堵油層和封井的工序，但是在擠灰過程中往往由于人為和客觀因素，會導致擠灰的失敗，需要進行二次擠灰。這樣一來，施工周期會增加，作業成本會增加。例如：施工過程中由于操作不正確造成擠灰插旗桿、灌香腸等井下事故，造成很大的經濟損失;擠灰后無灰面，試壓不合格，再次處理，誤工誤時影響油井產量，嚴重的影響了企業的經濟效益。因此，提高擠灰一次成功率顯得尤為重要。

二、擠灰在井下作業中的應用

擠灰的主要目的是封隔油氣產層和其他流體層，以達到完井和修井的施工目的：①封堵油、氣、水井某一出水層，解決生產過程中的注水開發所帶來的矛盾;②封堵油、氣、水井竄槽;③通過擠灰彌補油水井因套管損壞難以承受應力作用，可以填補地層虧空;④封堵特殊井段漏失，達到保護油氣層目的;⑤對固井質量不合格的特殊井，通過擠水泥來達到完井標準。

（一）環境對油井水泥的影響

（1）溫度帶來的影響。溫度對油井水泥稠化時間影響非常大;一般情況下，溫度每減少11～14°C時，稠化時間反而會增加一倍。溫度每增加11～14°C時，稠化時間相應的會縮短一半。因此施工時適當降低灰漿的溫度，這樣擠灰成功率會有所提高。API標準配漿溫度為27°C。因此，目前現場清水的溫度在4～27℃之間，淺井水溫可以在37°C以內，相反，深井配漿溫度越低越好。因此，稠油、超稠油和高凝油注水泥塞或擠水泥施工作業井作業之前，要用涼水充分洗井或打一定量的前置液，從而降低井筒內的溫度，防止泵送灰漿過程中由于溫度過高，發生“灌腸”或“插旗桿”的工程事故。現場需要用溫度計實際測量水溫度，通過調節使混合水的溫度值在標準圍之內。因此，灰漿稠化時間是關鍵的因素，溫度的影響必需要加以考慮。

（2）壓力對油井水泥的影響。大量現場擠灰案例證明，壓力變化對水泥凝固時間的影響較大，其變化規律是壓力高，凝固快。壓力對灰漿的失水有比較顯著的影響，在灰漿泵送或靜止時，壓力越高，壓差越大，灰漿在喉道處失水量就會增加，灰漿凝固就會加快。

（3）密度對油井水泥的影響。灰漿的密度越大，水泥石的抗壓性越好。灰漿的密度越小，水泥石的抗壓性越差。密度過低水泥石的滲透率增大，密封性差。密度增大流動性降低，稠化時間縮短。

（二）擠灰的主要機理

擠灰的主要機理是：灰漿在壓差的作用下在喉道處失水（濾失）形成濾餅，凝固后形成堅硬的水泥石。濾餅形成的水泥石的硬度要成倍大于灰漿形成的水泥石硬度。因此擠灰是利用灰漿的失水（濾失）特性來完成的，否則不應稱為擠灰。濾失量過小未形成脫水的灰漿（濾餅），在循環時被沖洗掉，導致擠灰失敗。只有失水量合適的灰漿，進入喉道后形成一定強度的濾餅，才能達到封堵的目的。在孔穴和裂縫地層擠灰作業，由于連通性好，灰漿極易進入地層深處，因此濾失量控制的過低，不易建立起擠灰壓力或擠灰壓力增長緩慢，灰漿需求量較大。采用濾失量較大的灰漿快速濾失，在喉道處形成濾餅，從而喪失流動性，建立起擠灰壓力，使更多的灰漿失水，最終達到整體封堵效果。

（三）井下作業中提高擠灰一次成功率的幾點措施

（1）控制好擠注壓力。從理論角度，確定擠灰壓力需兼顧地層、水泥環、套管的承受能力，避免高壓擠灰時發生套管擠毀和大面積的水泥環破壞。但從擠灰現場實際出發，擠灰時若套管被擠毀則水泥環和地層巖石早已徹底破壞，擠入的灰漿難以實現有效封固。擠灰壓力不能超過地面預計關井壓力。主要目的在于最大限度的防止灰漿在頂替到位之前出現明顯性失水問題。以及在擠灰時水泥環不會發生嚴重損壞，且灰漿可通過地層產生的微裂縫進入套管與井眼環空的空隙中。在控制擠灰壓力后，取得了較好的擠灰效果。因此擠灰壓力過高的問題解決。

（2）選擇合適的添加劑。防止地層流體與灰漿發生化學反應帶來的影響，根據地層情況選擇合適的添加劑，確保擠灰一次成功。油井水泥是一種多礦物組成的結晶細小的人造巖石，主要有四種礦物成分：硅酸三鈣（Ga、si質量分數為40-65%）、硅酸二鈣（Ga、si質量組成20%）、鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3）及鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3）等四種化合物混合組成，如果僅僅靠調節水泥的化學成分不能完全滿足擠灰工藝的要求，應通過加入添加劑調節灰漿的性能，確保擠灰后所留灰面質量符合要求。

（3）計算好頂替量并控制好泵注量。頂替量的獲得通常是計算下井管柱內容積或套管內容積得出。擠灰前計算好頂替量。目前井下作業現場，擠灰中用到的泵車，單個清水槽為2方。考慮到井下作業現場地面凹凸不平的情況，泵車本身會傾斜一定角度，這樣會導致泵入頂替量的不準確。加之，泵車控制表盤計量不準確，與實際泵入量會有一定差異。此差異可能會引起過頂的情況發生，造成灰面不準確或無灰面。有鑒于此，作業現場通過兩點措施來控制。一是：泵車停駐地點盡量選擇相對較平坦的地點，泵注過程中監測好水槽泵注水位;二是：通過實際泵入量與泵車控制表的實際比對，換算出泵注系數，根據控制表和換算關系換算出實際泵入量。以此，從以上兩個方面來有效控制頂替量的泵入準確性，是擠灰一次成功的有力保障。

（4）對于漏失嚴重井選擇好合理擠灰方式。經過現場調查發現，地層無漏失時擠灰成功率較高，而針對漏失性地層，現場技術人員普遍反映較為棘手。結合作業現場擠灰現狀，總結出針對漏失性地層擠灰方法。

分層填砂擠灰工藝技術的原理，是在進行注灰施工前，對要封堵的井段的地質資料進行詳細的分析，將每個小層的井段都要了解清楚，在生產層位進行填砂保護，在夾層中進行擠灰封堵的工藝技術。該方法的優點是成功率高，減小油層污染，提高油井的壽命;缺點是擠灰后需沖砂將保護層沖開。該方法實施后對于漏失井采用填砂擠灰法取得了較好的效果，且產量有所升高。

三、結語

通過對擠灰的原理進行分析，對影響擠灰的因素要考慮套管完好情況、井溫、井底壓力、灰漿密度、稠化時間、灰漿失水量等進行實踐觀察，總結出井下作業中提高擠灰一次成功率的幾點措施，并成功應用于現場，有效的提高了現場擠灰一次成功率。為井下作業中的擠灰成功率提供了直接理論依據，為企業石油上產提供了間接保障。