第十一章 找漏与堵漏工艺(修改)

第十一章找漏与堵漏工艺

§11—1 找漏

一．套管找漏的方法：

有测流体电阻法、木塞法、井径仪测井法、封隔器试压法、FD找漏法、井下视像等。下面介绍几种找漏方法：

（一）测流体电阻法找漏：原理：利用井内两种不同电阻的流体，采用流体电阻仪测出不同液面电阻差值的界面决定其漏失位置。

（二）木塞法找漏：原理：用一个木塞较套管内径小6～8mm，两端胶皮比套管内大4～6mm的组合体投入套管内，坐好井口后替挤清水，当木塞被推至破口位置以下后，泵压下降，流体便从破口处排出管外，不再推动木塞，停泵后测得的木塞深度，即为套管破漏位置。

（三）井径仪测井找漏：(参阅第六章内容)

（四）封隔器试压找漏：原理：用单封隔器或双封隔器卡住井段分别试压并确定其破漏深度。是油田大修作业中常用的找漏方法。

（五）FD找漏法：该方法是目前用得比较多的找漏方法。施工时只需要适合套管尺寸的堵塞器或皮碗封隔器，提放式开关、井口坐有封井器或防喷器即可。

原理：将油层以上套管当作液缸，堵塞器或皮碗封隔器作为活塞，防喷器或封井器密封环空。根据液体不可压缩的原理，通过堵塞器(皮碗封隔器)在套管内的往复运动，从套管、油管压力表产生的压力值的变化来判别和计算漏失量和漏失深度。

（六）井下视像找漏：原理：井下摄像机所摄取到的图像经井下仪器内电子系统处理储存、频率转换、将原图像改变成适宜电缆传输的数码信号，沿电缆传递至地面仪器，地面接收器接收、处理复原为模拟视像信号，最后录制并打印。

§11—2 堵漏及注水泥塞

堵漏方法有挤水泥堵漏和综合化学堵剂堵漏，重点讲挤水泥堵漏。

一．堵漏

（一）堵剂（水泥浆）

1．水泥的矿物成分及水化反应

目前广泛采用的油井水泥属于硅酸盐类水泥。它的主要原料是石灰石、粘土，如果含铁量不够时则加入适量的铁矿石。将它们按比例混合、粉碎、磨细，1450ºC温度下煅烧成熟料，再加少量的石膏，磨细而成水泥成品。其主要矿物有以下四种：

（1）硅酸三钙3CaO·SiO2(简写C3S)，是水泥中的主要成分，水泥石强度主要由它形成，特别对早期强度起主要作用。要求早期强度高的水泥含C3S较高。

（2）硅酸二钙2CaO·SiO2(简写C2S)，为缓慢水化矿物，使水泥石强度逐渐增加，且持续时间长。

（3）铝酸三钙3CaO·AI 2 O3(简写C 3A)，促进快速水化，是决定水泥浆初凝和稠化时间的主要成分。由于它对硫酸盐侵蚀很敏感，因此高抗硫酸盐类水泥含C3A不得大于3%。

（4）铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3(简写C4AF)，是一种低水化热化合物，其含量增加会使水泥石强度降低。

水泥与水混合后发生的反应非常复杂。当水泥与适量的水混合成水泥时，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，其变化过程为放热反应。由于水化作用，是水泥浆中产生以硅酸三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聚变稠。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，使水泥失去流动性。

从开始调配水泥浆到形成一定强度的水泥石大致可分为以下三个阶段：

（1）胶溶期：水泥遇水后，颗粒表面立即发生固体溶解和水化反应，产生水化物。当其浓度达

到饱和状态时，水化物开始以胶态粒子或细小晶体析出，水泥浆呈溶胶体系。

（2）凝结期：水化不断进行，胶体颗粒显著增加，部分晶体开始连接，使溶胶体系逐渐形成凝胶结构，水泥浆丧失流动性而很快凝结。

（3）硬化期：水化深入，大量晶体析出并互相连接，加之胶体的紧密作用，使结构强度显著增加，形成水泥石固体。

2．水泥浆的主要物理性能

1）水泥浆的密度

常用的油井于水泥密度为3.15克／厘米3左右，水泥浆密度受加水量的影响。加入水的多少用水灰比来表示，水的质量与干水泥质量之比称为水灰比(即m水/m灰)。水灰比过小流动性差，泵送困难；水灰比过大会引起水泥颗粒下沉，析出大量自由水并聚集上窜，破坏水泥石的密封性和削弱水泥石强度。水灰比的变化范围为38～56％，常取50％，配成的水泥浆密度为1.84克／厘米3左右。

2）水泥浆稠化时间

温度是影响稠化时间的重要因素，实验温度应取井内循环最高温度，计算式如下：

T=T s+H／168 （10—5）

式中：T——循环最高温度，℃；

T s——泥浆出口温度，℃；

H——套管鞋深度，米。

3) 水泥浆的析水和失水

为了有良好的流动性，水泥浆的水灰比取得较高，一般为0.5。水泥水化所需水灰比仅为0.18～0.20，所以水泥浆中存在大量自由水。水泥凝固过程就有自由水析出—析水。（水泥水化：水泥遇水后，颗粒表面立即发生固体溶解和水化反应，产生水化物。当其浓度达到饱和状态时，水化物开始以胶态粒子或细小晶体析出，水泥浆呈溶胶体系）。

水泥浆在压差作用下，自由水渗人地层的现象称之为失水。水泥浆失水会引起水泥浆早稠，降低流动性甚至堵塞通道造成憋泵，会使页泥岩吸水膨胀剥落；会加快水泥浆“失重”。可见水泥浆的保水性是很重要的。（析出水不是问题，问题是渗入地层而失水，引起水泥浆早稠）。

4）水泥石强度

API标准是以水泥石的抗压强度来衡量水泥石的强度。

5）水泥石的腐蚀

有的地区地层水中含有较高的硫酸钠、硫酸镁、碳酸钙等。它们渗透到水泥石内会使水泥石的某些物质解体，有的则在水泥石内生成新的较大的晶体使水泥石承受内压力而胀裂。硫酸盐对水泥石的腐蚀最严重。

6）水泥浆流变性

测定水泥浆的流变参数，确定流型，计算临界

流速，可以为选择合理返速提供依据。

3．影响水泥性能的主要因素及水泥分级

1）影响水泥性能的主要因素

（1）水泥成分的影响各种成分对水泥性能的

影响见表10—2。。

（2）水泥颗粒细度的影响：颗粒越小，水

化反应越快。见表10—3。

（3）温度和压力的影响：

图10—5中，曲线1是在常压下温度升高对水

图10—5温度、压力和井深对稠