注水泥塞工艺课件

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1、新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY注水泥塞的方法及施工步骤注水泥塞的方法及施工步骤注水泥塞工艺技术注水泥塞工艺技术注水泥塞工艺原注水泥塞工艺原理理注水泥塞计算及注意事项注水泥塞计算及注意事项井下管柱固封形成的原因井下管柱固封形成的原因注水泥塞的目的及用途注水泥塞的目的及用途新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY注水泥塞工艺是将一定量的

2、水泥浆替到套注水泥塞工艺是将一定量的水泥浆替到套管内或井眼的某一部位，使其形成满足注采管内或井眼的某一部位，使其形成满足注采需要的新的人工井底或满足工艺过程的临时需要的新的人工井底或满足工艺过程的临时封闭某井段的工艺技术。封闭某井段的工艺技术。新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY 注水泥塞工艺原理注水泥塞工艺原理 当干水泥与适量的水混合成水泥浆后，水泥颗当干水泥与适量的水混合成水泥浆后，水泥颗粒与水立即发生水化反应，使水泥浆中产生以水硅粒与水立即发生水化反应，使水泥浆中产生以水硅酸钙为主要成分的胶体，随着水化作用的不断

3、进行，酸钙为主要成分的胶体，随着水化作用的不断进行，胶体不断增多，并逐渐聚集变稠。同时在胶体中产胶体不断增多，并逐渐聚集变稠。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，使水泥浆失去流动始呈现微粒晶体，并逐渐硬化，使水泥浆失去流动性。在这一过程中，当水泥浆开始变稠并部分失去性。在这一过程中，当水泥浆开始变稠并部分失去塑性塑性时，称为时，称为初凝初凝；当水泥浆完全失去流动性并刚；当水泥浆完全失去流动性并刚能承担一定压力时称为能承担一定压力时称为终凝终凝。终凝完毕后水泥浆硬。终凝完毕后水泥浆硬化成石。化成石。新疆

4、石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY注水泥塞的目的及用途注水泥塞的目的及用途 在井下作业中注水泥塞是常用的工艺技术之一。注水泥塞在井下作业中注水泥塞是常用的工艺技术之一。注水泥塞的目的及用途主要有以下几种：的目的及用途主要有以下几种：（1）封闭已试油层上返新层试油，或进行分层作业时的封堵）封闭已试油层上返新层试油，或进行分层作业时的封堵非目的层。非目的层。（2）封闭底部水层；）封闭底部水层；（3）找堵漏、找封窜、上部套管试压等隔开封闭某一层段。）找堵漏、找封窜、上部套管试压等隔开封闭某一层段。（4）堵塞报废井及回填枯竭层位

5、。）堵塞报废井及回填枯竭层位。（5）出于安全目的的封闭层位（如封闭高压层、有毒有害流）出于安全目的的封闭层位（如封闭高压层、有毒有害流体层）体层）（6）特殊情况下的封堵。）特殊情况下的封堵。新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY注水泥塞的方法注水泥塞的方法 按注水泥塞的位置 为节省水泥、和方便施工，一般情况下多采用注悬空水泥塞方法 底水泥塞悬空水泥塞新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY根据井内压力及施工工艺分根据井内压力及施工工艺分 灌注法注水泥

6、塞 循环法注水泥塞循环法注水泥塞 挤注法注水泥塞 电缆/绳索倒灰法 新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY注水泥塞的施工步骤新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY 循环注水泥塞 这是目前油田应用最广泛的方法。是将配好的水泥浆泵入井内循环顶替至预定位置，候凝固结，形成封堵。其施工步骤如下：1).将注水泥管柱下至预计水泥塞底部,并循环洗井脱气、降温，洗至出口见同密度液体，关井平衡无外溢。2).按设计配制好水泥浆后按前隔离液，水泥浆、后隔离液、顶替液按顺

7、序和设计量注入井内。3).将水泥浆替置到设计位置,此时,管内外应处于平衡，上提管柱至预定水泥面以上1-3m4).反循环洗井，洗出多余水泥浆。5).起管柱至安全位置（500m以上）,座井口、灌满压井液、关井候凝。6).候凝24h-48h后,探水泥面位置(深度)7).按标准试压检验水泥塞密封情况.试压方法根据不同的井况采用相应的方法.新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY循环挤入法循环挤入法重点解决两方面的问题：重点解决两方面的问题：一、对挤封层段多一、对挤封层段多,易单层突进的油、气、水层采用循环挤入法能使水易单层突进的油

8、、气、水层采用循环挤入法能使水泥浆较均匀进入各挤封层泥浆较均匀进入各挤封层,从而提高挤封效果。从而提高挤封效果。二、对吸收性差、吸收量小二、对吸收性差、吸收量小,挤入压力高的层段挤入压力高的层段,采用循环挤入法一方采用循环挤入法一方面能有效控制挤入压力面能有效控制挤入压力,另一方面节约了水泥浆并可达到挤封目的另一方面节约了水泥浆并可达到挤封目的。针对上述解决的两方面的问题所使用的循环挤入法针对上述解决的两方面的问题所使用的循环挤入法,其其施工方法基本一致。不同的是第一种将一定水泥浆循环到设施工方法基本一致。不同的是第一种将一定水泥浆循环到设计位置不顶替计位置不顶替,紧接着再挤水泥浆后顶替紧接着

9、再挤水泥浆后顶替,其用水泥量大其用水泥量大,多多适用于多层同时挤封。第二种将一定量地面配制的水泥浆循适用于多层同时挤封。第二种将一定量地面配制的水泥浆循环到设计位置环到设计位置,上提管柱保障管柱管脚干净，关井按设计要上提管柱保障管柱管脚干净，关井按设计要求挤入求挤入,其用水泥量少其用水泥量少,适用于单层挤封。适用于单层挤封。新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY 挤注水泥塞操作程序将注水泥管柱或封隔器下至设计位置。充分洗井后关井（或座井口）或坐封封隔器。清水试挤吸收性。要求以挤入压力稳定后计算,时间不低于5min,挤入量

10、不小于1.5m3。按设计要求,挤入水泥浆量及替置量,并上提管柱管脚（或提出全部管柱）至设计要求位置反洗出多余水泥浆。反洗井或正(反)推入设计要求量压井液至水泥塞面预留位、关井候凝。新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY注水泥塞计算1）水泥浆体积的计算V=/4D2HK （井筒容积：V=/4D2H）式中V一一水泥浆用量,m3 V=10-3qHk D一一套管内径,m （q：井筒内容积）H一一水泥塞长度,mK一一附加系数(1.54),其取值原则是：井深多取,井浅少取,井径小多取,井径大少取,水泥塞短多取,水泥塞长少取，漏失严重井

11、多取，低漏失井少取。新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY2.干水泥量计算 T=1.465T=1.465V(V(水泥浆水泥浆-1-1）式中V V水泥浆用量,m m3 3T T一一干水泥数量,（t t）水泥浆水泥浆一一配置水泥浆密度,g/cmg/cm3 33.3.清水用量计算式中Q一一清水用量,L L 水泥浆水泥浆一一水泥浆密度,g/cmg/cm3 3 n n一一干水泥数量,袋nrrQ1785.1550水泥浆水泥浆新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPAN

12、YMB9116补层新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY挤水泥施工要求挤水泥施工要求挤水泥过程中挤水泥过程中,最高压力不得超过套管抗挤强度的最高压力不得超过套管抗挤强度的70%70%，整个施工时间不得超过水泥浆初凝时间的整个施工时间不得超过水泥浆初凝时间的70%70%。挤水泥后需余留水泥塞时，塞面位置应高于封堵井段挤水泥后需余留水泥塞时，塞面位置应高于封堵井段303050m50m或满足或满足设计位置要求。设计位置要求。候凝时间候凝时间242448h48h。在高矿化度介质的修井液（如：盐水等）中挤水泥施工，应保证水泥在高矿

13、化度介质的修井液（如：盐水等）中挤水泥施工，应保证水泥浆与高矿化度修井液充分隔离，防止相互掺混改变水泥浆性能，导致井浆与高矿化度修井液充分隔离，防止相互掺混改变水泥浆性能，导致井下事故的发生。下事故的发生。新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY替水泥浆时,两端需垫隔适量的清水（隔离液）等，其目的是:避免水泥浆与压井液掺混，影响性能。冲洗套管壁,保证水泥塞能与套管壁牢固粘结。润滑管柱,造压差,使水泥浆易于流动。替压井液时造压差,保证注水泥塞质量，造压差的方法一般有下列三种：第一种水泥浆替置平衡,而清水不平衡利用压井液与清水

14、之间的密度差造压差。第二种水泥浆不替置平衡,而清水替平衡,利用水泥浆与清水之间的密度差造压差。第三种水泥浆与清水均不替置平衡,利用压井液与水泥浆之间密度差造压差。新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY1)1)注水泥塞的特点在于要将相对体积少的水泥浆置于大的井眼中去注水泥塞的特点在于要将相对体积少的水泥浆置于大的井眼中去,而流径管道而流径管道均比套管小均比套管小,因此存在压井液污染、掺混、升温快、流阻大因此存在压井液污染、掺混、升温快、流阻大,压差大易失水等一系压差大易失水等一系列问题。列问题。2)2)考虑注水泥塞的特点考

15、虑注水泥塞的特点,注水泥塞时应当注意以下问题。注水泥塞时应当注意以下问题。应有井径资料应有井径资料,优选一个规则井段优选一个规则井段,并在要求允许的范围内并在要求允许的范围内,避开坍塌、亏空井段避开坍塌、亏空井段(在裸眼注水泥塞时应选择坚硬地层处在裸眼注水泥塞时应选择坚硬地层处)。掌握准确的设计量与记录量掌握准确的设计量与记录量,认真计算水泥、水、添加剂和顶替量认真计算水泥、水、添加剂和顶替量,使用足够量使用足够量的隔离液的隔离液,尤其实际施工记录量要准确。水泥量的附加数要求考虑注替过程中被稀尤其实际施工记录量要准确。水泥量的附加数要求考虑注替过程中被稀释释,掺混或污染影响水泥塞质量问题。掺混

16、或污染影响水泥塞质量问题。3.3.应当配制密度较高的水泥浆应当配制密度较高的水泥浆,要求水泥浆均匀程度和流动性能好。除考虑速凝要求水泥浆均匀程度和流动性能好。除考虑速凝,缓凝因素外缓凝因素外,当井下静止温度超过当井下静止温度超过120120时应渗入时应渗入35%35%硅粉。硅粉。严格施工程序严格施工程序,认真执行操作规程认真执行操作规程,防止掉落事故及各类事故。防止掉落事故及各类事故。注替水泥浆完毕注替水泥浆完毕,上提钻具应慢上提钻具应慢,防止过大抽吸作用而引起地层及井筒的污染。防止过大抽吸作用而引起地层及井筒的污染。新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHO

17、LE SERVICE COMPANY井下管柱固封：在油田开发过程中井下管柱固封：在油田开发过程中,为满足生产需要为满足生产需要,油水井采用挤注水油水井采用挤注水泥等堵剂作业较多泥等堵剂作业较多,而在挤注过程中由于措施不当等原因而在挤注过程中由于措施不当等原因,造成管柱及井下造成管柱及井下工具被水泥等堵封剂固在井筒内的现象工具被水泥等堵封剂固在井筒内的现象,称谓井下管柱固封，俗称钢固水称谓井下管柱固封，俗称钢固水泥或插旗杆。泥或插旗杆。造成钢固水泥的原因很多造成钢固水泥的原因很多,除工作质量外归纳为除工作质量外归纳为:1)挤注水泥或堵剂前挤注水泥或堵剂前,井况不清井况不清,上部套管（或注水泥管柱

18、）有破漏上部套管（或注水泥管柱）有破漏,使其使其水泥浆水泥浆(或堵剂或堵剂)短路上返。短路上返。2)施工措施不当施工措施不当,判断、计算失误。判断、计算失误。3)设备运转不正常设备运转不正常,中途发生故障。中途发生故障。4)地质因素引起井涌、喷地质因素引起井涌、喷,水泥浆在凝固过程没有一个稳定的环境。水泥浆在凝固过程没有一个稳定的环境。新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY挤、注水泥等作业过程中挤、注水泥等作业过程中,造成钢固水泥的类型有下述三种。造成钢固水泥的类型有下述三种。渗漏卡渗漏卡:由于管柱丝扣未上紧或由于管柱由

19、于管柱丝扣未上紧或由于管柱(套管套管)某处有破裂存在某处有破裂存在,挤注水挤注水泥及堵剂过程形成水泥浆堵剂渗漏凝固卡钻而钢固管柱。泥及堵剂过程形成水泥浆堵剂渗漏凝固卡钻而钢固管柱。变形卡变形卡:挤注过程由于套管变形挤注过程由于套管变形,使挤注水泥施工完毕后使挤注水泥施工完毕后,起不出结构起不出结构,形形成套管变形成套管变形,水泥等卡钻。水泥等卡钻。掉落卡掉落卡:由于管柱未达到上扣扭矩由于管柱未达到上扣扭矩,在挤注过程使部分管柱扣松动甚至脱在挤注过程使部分管柱扣松动甚至脱扣或由于井口掉落物扣或由于井口掉落物,形成卡钻而形成钢固水泥。形成卡钻而形成钢固水泥。钢固水泥一般分为两类钢固水泥一般分为两类

20、 一类是在一定深度的整个井筒一类是在一定深度的整个井筒,管柱内、外全被管柱内、外全被水泥等固封无任何循环通道；另一类钻具内无水泥水泥等固封无任何循环通道；另一类钻具内无水泥,管柱与套管环空被水管柱与套管环空被水泥固封泥固封,个别井甚至有循环通道。个别井甚至有循环通道。一旦形成钢固水泥事故要想不采取措一旦形成钢固水泥事故要想不采取措施而起出井内管柱都是难以实现的。施而起出井内管柱都是难以实现的。新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY为了避免挤水泥过程中造成钢固水泥及其他井下事故为了避免挤水泥过程中造成钢固水泥及其他井下事故

21、,所以在挤水泥作业中应注意以下事项：所以在挤水泥作业中应注意以下事项：1)1)挤水泥前必须对射孔井段以上的套管进行试压挤水泥前必须对射孔井段以上的套管进行试压,试压不合格则需下封隔器对上部套管进行保护，个别井试压不合格则需下封隔器对上部套管进行保护，个别井因井况不能进行试压因井况不能进行试压,则挤水泥后必须起出井内结构。则挤水泥后必须起出井内结构。2)2)入井结构应有详细记录入井结构应有详细记录,数据齐、全、准数据齐、全、准,且管柱丝扣达到上扣力矩且管柱丝扣达到上扣力矩,防掉。防掉。3)3)在高密度压井液中下入结构在高密度压井液中下入结构,挤封前应活动钻具，充分循环洗井，防止泥浆固相颗粒下沉卡

22、。所下封隔挤封前应活动钻具，充分循环洗井，防止泥浆固相颗粒下沉卡。所下封隔器必须在施工时座封。防止井口落物掉入井内。器必须在施工时座封。防止井口落物掉入井内。4)4)挤注水泥施工过程必须保证各类设备运转正常、完好。井口承受挤入压力和关井憋压候凝不刺不漏。挤注水泥施工过程必须保证各类设备运转正常、完好。井口承受挤入压力和关井憋压候凝不刺不漏。5)5)注水泥塞应确保井内稳定无外溢，外溢井应压井平稳后方可施工。挤注水泥应按施工规定及要求加入注水泥塞应确保井内稳定无外溢，外溢井应压井平稳后方可施工。挤注水泥应按施工规定及要求加入一定比例添加剂。一定比例添加剂。6)6)无特殊施工要求的施工，注水泥完成后

23、应将管柱全部提出；或提管脚至距水泥面（射孔井段）无特殊施工要求的施工，注水泥完成后应将管柱全部提出；或提管脚至距水泥面（射孔井段）100m100m以以上，经试压合格的套管内。上，经试压合格的套管内。7)7)发现挤水泥后掉落钻具事故发现挤水泥后掉落钻具事故,应立即下钻应立即下钻,先冲洗后打捞。如反洗不通则正洗先冲洗后打捞。如反洗不通则正洗,如不能循环如不能循环,可采用挤清可采用挤清水措施水措施,将水泥浆稀释推远。将水泥浆稀释推远。8)8)挤注水泥过程认真执行有关标准。按设计控制挤注水泥泵压、反洗井、候凝管柱位置挤注水泥过程认真执行有关标准。按设计控制挤注水泥泵压、反洗井、候凝管柱位置,所有计算准确无所有计算准确无误；误；9)9)全部施工时间控制在水泥浆初凝时间的全部施工时间控制在水泥浆初凝时间的70%70%以内。关井候凝时井口不剌不漏。以内。关井候凝时井口不剌不漏。新疆石油管理局井下作业公司新疆石油管理局井下作业公司XJPAB DOWNHOLE SERVICE COMPANY