挤水泥技术介绍

挤水泥技术介绍
油田, 水泥, 委内瑞拉, 技术, 合同
Caracoles合同区位于委内瑞拉东部盆地Ma-turin凹陷的南坡上,是委内瑞拉第三轮招标油田之一,CNPC于1998年2月25日接管该油田。

合同区内油田最早于1946年投入开发,1976年达到历史最高水平,投产125口,开井47口,平均日产油2122m3。

随后油田进入递减阶段,开井数呈下降趋势,从1979年的92口降至1988年的27口,接管时开井43口,日产油254 m3,含水43%,气油比679 m3/m^3。

共钻新井28口,修井78口。

CNPC接管油田以来,通过老井挖潜和新井实施措施,原油产量稳中有升,至2000年12月,开井79口,日产油1468 m3,综合含水58.7%,阶段累积产油57.5812×104m3。

在这些工艺措施中,采用了水泥封堵技术,封堵油层下部的高含水层,控制水淹层位,在这个地区共实施挤水泥125井次,施工成功率100%。

这些油藏驱动类型可分为封闭油藏、边水油藏、气顶边水油藏、气藏油藏和底水驱油藏5种,油层分布井段长,单层厚度小,油藏规模小,分布零碎。

以稀油为主,重油次之。

中新统的Oficina组油层统计了196个油藏,原油重度平均为36.5°API,属轻质油;渐新统的Merecure组油层统计了124个油藏,原油重度平均为27.2°API,多属于中质油。

地层矿化度在0.5×104~3.7×10^4mg/L之间,为NaCl水
型。

一、Caracoles油田挤水泥工艺的目的
挤水泥是在足够的压力下将水泥浆注在井中某一段,是水泥浆在地层表面脱水、造壁、硬化并封堵空隙的过程。

在钻井、固井、完井和修井作业中都采用挤水泥。

挤水泥作业的目的主体分为三大类,他们是修补固井质量差的井,封堵地层,修补有问题的套管井。

修补固井质量差的井主要是修补薄弱的套管鞋,防止气侵或回流进入水泥环空,完成套管或衬管顶部环空灌浆,封堵由钻井液顶替不当或不良套管扶正造成的在井眼上侧或下侧窜槽,封堵套管、水泥或地层、水泥界面间的微环隙。

封堵地层,主要是临时放弃生产层而测试其他层,永久性放弃非生产层,在钻井中防止裸眼井漏,封堵在固井或完井作业中漏失的地层,封堵在多层完井作业中的衰竭生产层。

另外,用于降低水油比,改变气油比。

修补套管问题,修补断裂的套管或泄露的接头,修补起下钻作业过程中套管被损坏的情况,修补在修井过程中腐蚀和冲蚀的套管。

Caracoles油田(以下简称“C油田”)挤水泥工艺主要用于封堵炮眼和一些高含水层。

C油田采用单管密封式(一般为3层)气举生产管柱,可以实现单层生产,也可实现合采(一般情况下委国不允许合采)。

当某生产层达到高含水时,则暂时关闭此层。

同时采用井下开关打开另一生产层。

其它生产层处于关闭恢复阶段,同时,油水因重力作
用重新分布。

关闭一段时间后再打开生产时,其含水比关闭时的含水百分比要低。

生产一段时间以后,该层有时会达到高含水,这时再关闭此层,同时打开另一生产层。

当3个生产层均达到高含水,或某一个生产层达到高含水不再下降时,挤水泥封堵这个高含水层。

补射其它生产层段。

因此,该油田在边底水作用的条件下开采,作业时往往具有挤水泥措施内容,通过封堵炮眼实现封堵高含水层段。

当然也可用此法封堵高含气层段。

二、挤水泥工艺施工步骤
C油田挤水泥操作的几个原则如下。

(1)在一口井中有多层段油层需挤水泥封堵时,采用自下而上逐段封堵。

如何分段需要根据该地区的经验而定,分段施工程序相同。

(2)每层段封堵后及时上提Baker-Hughes公司“R-3”封隔器到上部挤封层段的顶界以上,座封试压合格后继续施工。

(3)当一口井最后一层封堵结束后循环洗井,即时起出挤水泥管柱,并检查油管是否清洁。

然后下带有普通牙轮钻头的清灰管柱。

起出挤灰管柱和下清灰管柱的时间就是水泥在井底的凝固时间。

在C 油田一般为6~8 h为水泥候凝时间。

一口井多层段施工时水泥的候凝时间相差不大。

现将C油田CAZ228井挤封炮眼的挤水泥工艺过程叙述如下:安装地面挤水泥装置。

地面管线试压,管线连接部位及挤水泥控制阀组压力达34.5 MPa。

丈量并连接油管柱,下挤水泥管柱及封隔器。

人工井底为2421 m。

提起管柱,坐封隔器于1874 m左右,测试管柱、封隔器及井底的密封性。

坐封隔器于井段1596 m左右。

检查套管接箍位置不与封隔器坐封的位置重合,在环空内加压到4.8 MPa。

按下列程序做清洁盐水试挤试验见表1。

值得一提的是:清洁盐水试注是在稳定排量的条件下,求得清水注入压力,绘制泵注清水的排量与压力关系曲线。

其作用有两个:一是根据试注结果计算水泥用量;二是根据该地区的经验,依据清水试挤曲线提高泵压3.5~6.9 MPa条件下挤入水泥浆。

估算挤注水泥过程水泥浆用量,按照要使用的水泥浆总量估算水量,在水中加入所需各种化学添加剂。

混合和泵注水泥浆。

泵入速度和操作方式将按照试注结果确定(Caracoles地区挤注压力一般高于清水试挤压力3.5~6.9 MPa)。

用清水顶替管内所有液体,多替119 L 清水用于定位封隔器以下的水泥浆,约需替清水3.5 m3。

如果在顶替过程中,达到了挤水泥停注压力,则提起封隔器0.914 m,反循环将余浆返出。

采用间歇法挤注水泥,每等候5min,顶替60 L。

一旦发现达到(憋压)停注压力,解除封隔器,上提管柱1.5 m,开泵反循环返出顶替液。

提起管柱,将封隔器坐封于2110 m左右。

检查套管接箍位置不与封隔器坐封的位置重合,在环空内加压4.8 MPa。

拆除地面设备与管线,重新上提井内管柱,恢复原状。

三、挤水泥技术应用效果及认识
1998~2001年在C油田实施各类挤水泥操作井125井次,成功率达到100%。

这些作业中实施的注水泥技术包括:挤炮眼、挤水泥塞、挤封高含水气层、挤封废弃层和补挤水泥等项操作。

在这些作业中以挤炮眼为主,都取得了较好的效果。

通过挤水泥操作,得到以下认识。

挤水泥时可以在低于或高于地层破裂压力下进行。

通常,低于破裂压力挤水泥是最常见的。

只要井筒清洁,水泥浆就能以一定量注入到地层或井段,也就实现了低压挤水泥。

在这种条件下,滤液可以很容易地从水泥浆中滤出,脱水后的水泥封堵漏缝。

低压挤注只需要少量的水泥浆,除非在这个过程中产生裂缝或开裂,否则,全部水泥浆将不会挤入绝大多数地层。

当需要高压顶替水泥浆或有效地封堵低渗透地层,在窜槽与射孔之间建立通道时,可采用高于地层破裂压力下挤水泥(高压挤注)。

水泥浆体积和滤失量的变化取决于裂缝的大小、水泥注入的深度、向周围地层漏失的情况。

分段挤水泥是挤注产层上下的渗透段,通常还需要高压来扩展天然裂缝以便顶替水泥,该过程通常用于灰岩、页岩或岩盐层以封闭敏感性地层或非生产地层;分段挤水泥还可以用来改变油/水或油/气界面,并隔离和封闭无用的或衰竭的生产层。

采用挤水泥工具如封隔器、承托环和桥塞来封隔。

在关井挤水泥技术中,水泥浆沿工作管柱注入准确的挤水泥段。

一旦水泥到位,工作管柱就上提到水泥顶部,管柱用防喷器或井口控制阀封堵,然后
从管柱内挤水泥,顶替一定量的水泥浆或达到预先确定的挤水泥压力为止。

这种工艺目前常用连续油管作业浅油井、井漏地层或注水泥塞等。

挤水泥工具承受的压力很接近于挤水泥层段的压力时能较好地控制压力,通过在挤水泥层下方坐封桥塞,在挤水泥层上方坐封封隔器或承托环可以实现隔离,工作管柱可以下到封隔器上或插入封隔器或承托环内。

然后,水泥浆沿管柱注入,挤水泥到封隔器/承托环与桥塞之间的层段。

挤水泥的压力被隔离在此层段,防止地层或套管破裂,且使得整个过程更易于控制。

封隔器承托环可以坐封在地层上方,连续注水泥浆到目的层段。

挤水泥工具可放置在高于挤水泥层段,挤水泥前,允许用水泥浆清洗挤注工具。

连续挤水泥作业当水泥浆设计较差且缺乏压力控制时,使许多可用低压连续挤水泥的情况变成了高压挤水泥。

在泵送过程中,挤注压力慢慢增加时,可停止注入,让水泥浆建立胶结强度,这可进一步减少滤失量并控制滤饼形成。

这种技术适合在堵井漏地层、长射孔井段和扩大裂缝的套管井中。

泵送顺序在239~596 L(泵送速度60~120 L/min)之间变化,停泵为5~15 min。

在达到所需注入压力之前,按顺序可能需要重复几次。

施工中挤灰泵车性能做到灵活可靠;稳定排量、观察压力、稳定压力、观察排量。