浅谈井下封堵技术之注水泥塞工艺

技术应用

166 2015年19期浅谈井下封堵技术之注水泥塞工艺保长更朱启耀李宇杰

中国石油天然气股份有限公司青海油田分公司涩北作业公司，青海格尔木 816000

摘要：在油田的开发与生产进入中后期后，为保证各项工作如分层试油、回采油层、封层、封井等的顺利进行，采取将水泥浆注入油层套管中的方法，以坚硬的水泥塞帮助井中某一层段实现封隔，这便是注水泥塞工艺。本文简单介绍了注水泥塞工艺以及影响因素、使用方法和施工时需要注意的问题。

关键词：油井；注水泥塞；封堵技术

中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1671-5799(2015)19-0166-01

1 注水泥塞概述

为了满足工艺过程中的需要或是注采的需要，在套管内把适量的水泥浆替到其中以实现对某井段的临时封闭或形成新的人工井底，这一工艺技术就是注水泥塞。这一工艺技术的原理为，在适量的水和干水泥相混合后产生水泥浆，水立即与水泥颗粒产生水化反应最后产生胶体，胶体的主要成分是水硅酸钙，在不断进行水化作用的过程中，胶体也会不断的增加，最后聚集变稠。与此同时，非晶质胶体中还会出现新化合物，慢慢形成微粒晶体并不断的硬化，最后水泥的流动性就会变弱直至丧失。分为初凝与终凝两个阶段，初凝是水泥浆不断变稠，开始失去部分塑性的过程；终凝是水泥浆流动性完全消失，并对压力形成一定的承担能力的过程[1]。

注水泥塞工艺技术常用于井下作业。这一工艺使用的主要目的和用途为：①对底部水层进行封闭；②对油气层进行封闭，从而上返新油层，或者是在分层作业的过程中进行非目的层的封堵；③上部套管试压、找封窜、找堵漏等实施某一层段的隔开和封闭；④对枯竭层位进行回填，对报废井进行堵塞；⑤为了安全而实施的封闭，如有害有毒流体层封闭、高压层封闭等；⑥出于特殊原因需要实施的封堵。

挤注法、泵注置换法、灰筒倒置法是注灰塞的三种方法，灰塞分为悬空灰塞与底部灰塞两种。这一施工工序在实际的井下作业中并不是复杂、难度大的工艺，但施工会受到多种因素的影响而导致失败，出现施工事故如水泥卡钻。

2 影响注水泥塞施工的因素分析

影响注水泥塞顺利完成的因素较多，其中一个因素就是没有充分了解井下条件，尤其是水泥浆性能会受到来自温度与压力的影响[2]。例如，一些作业人员没有充分了解水泥的生产厂家、性能、标号以及水泥浆配方，不清楚该使用哪种添加剂，也没有进行水泥浆稠化试验；没有充分的考虑水泥塞会受到井漏、井喷等复杂状况的影响；没有掌握一些相对复杂的施工方法如水泥塞长度比较短、层间距较小、以封隔器分层进行挤注水泥塞等，甚至是缺乏这一类施工方法的理论研究及实践经验；没有充分的沉砂时间，没有循环洗井充分，在注水泥浆的过程中，砂子在反洗井时于油管接箍地方堆积出现砂桥，导致出现卡钻的问题；在计算数据时，没有反复计算确认并核实，以至于出现重要数据的失误如顶替量、封堵井段、管柱下深等；此外，还存在设备保障方面不足的问题。施工前没有做好技术交底工作导致失误或是配合不当；施工中循环系统或提升系统发生故障；在小井眼中打悬空塞或注塞存在一定的困难等，这些都是影响注水泥塞的因素。

3 注水泥塞的具体使用方法与注意事项

注水泥塞的具体使用方法为：①以压力、温度、射孔井段、井深等井下实际情况为依据进行具体有效的施工方案的制定，确保各项数据的准确可靠以及方案的科学合理，呈至上级主管部门进行审核批准；②按照设计进行水泥稠化的试验，确定添加剂配方和水泥标号，明确初凝、终凝的时间，以安全作业为前提，若井下的情况比较不平稳需缩短初凝时长，若是在高压、高温状态需延长初凝时长；③注塞管柱下至设计水泥塞段一下，充分循环洗井，确保井底不漏不喷，处在平稳状态，注水泥塞禁止使用大直径工具的钻杆或管柱；

④水泥浆的配比需按设计要求的数量与性能进行，先向井内注入前隔离液，再注入水泥浆和后隔离液，最后是顶替液，需按次序进行操作，顶替量的高度一定要和管内外灰浆量相同；⑤将注灰管柱上提时需达到灰面顶部0.5m的地方，进行反洗井，将多余的水泥浆洗出；⑥注塞后上提管柱100m，灌满压井液，进行24～48小时的关井侯凝，高压井可进行3～4MPa的加压；⑦管柱逐渐加深进行灰面试探，重复操作3次，进行20～30KN的加压，水泥塞面确定之后将管柱上提，提至灰面之上5m之处，循环洗井后对水泥塞试压，与套管试压标准相同[3]。

注水泥塞施工工艺需要注意的问题为确定施工的深度和下井管柱结构、选择注灰塞的类型，保证井内的条件稳定，灰浆较好凝固的条件中水、气、油是基本的。若井内不稳定，存在水侵、气侵、泥浆外溢等情况时不应实施注灰塞，尤其是高压油气井或注水井。若施工井压不住井且用的是高密度泥浆，如果一定要实施注水泥浆需采取相应的措施保证施工顺利完成；在预处理时，漏失层应填砂或垫稠修井泥浆等，进行大排量洗井脱气或降温，注水泥塞井段被封层之间的距离不超过10m时需校正管柱磁性定位深度，进行定量合格的水泥浆配制。1.85左右是水泥浆适宜密度，水泥浆使用量的确定需以理论计算结果为基础并考虑泵内残留损失、搅拌池预留、地面管汇、掺混损失等。特别是在小井眼注灰和注短灰塞时更要注意这一问题，替水泥浆可加水垫。在进行替水泥浆时，应将一层清水垫于两端，避免泥浆和水泥浆掺混，还能对套管壁进行冲洗，使套管壁上的灰塞能够凝结牢固，上提反洗的速度不可过快，避免发生抽空问题，导致中空水泥塞。灰塞顶部0.5～1m左右是上提高度的适宜位置。注灰管柱容积与反洗量之间应相差1.5倍，完成反洗之后全部起出或提至反洗深度100m之上，通常需将泥浆灌满进行关井侯凝，侯凝过程中井内需保持稳定。若井中层间干扰较大、存在高含水层或高压不稳定需加压侯凝，保持3～4MPa的压力值。部分油井需先洗井彻底，将井壁上的铁锈、蜡质、原油等清除，确保套管壁与水泥塞的牢固粘结。

4 结束语

施工中，水泥塞过长时，出现灌香肠、插旗杆等事故的可能较大；水泥塞过短时，又会因为计量误差的问题出现位置错误的问题。水泥塞过深，水泥浆会受到钻井液的掺混和污染；水泥塞过浅，其强度和凝固速度不佳，对施工的质量和安全造成影响。水泥塞工艺仍然需要不断的研究与完善。

参考文献

[1]蔡园.浅谈水平井注水泥塞堵水工艺研究[J].中国科技

纵横，2015(07)：121.

[2]陈超.超深井注水泥塞新技术[J].中国石油和化工标准

与质量，2014(11)：124-125.

[3]姜兴福.水平井免钻注水泥装置的应用[J].大陆桥视野，2014(16)：76-77.