打水泥塞固井技術(shù)探討.doc

打水泥塞固井技術(shù)探討鄧天安1 黃琛1 陳明偉1 蒲軍宏2(1西南石油局固井公司 德陽， 2西南油氣田分公司川東北氣礦 達(dá)州)摘要：采用近平衡法打水泥塞時，容易出現(xiàn)混漿、U形管效應(yīng)等問題。通過調(diào)整水泥漿性能，使整個漿柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；調(diào)整注水泥漿和頂替鉆井液的速度控制U形管效應(yīng)；計算出上提鉆具時鉆井液上升的高度；這樣在設(shè)計水泥漿的結(jié)構(gòu)時，通過平衡法打水泥塞的成功率。關(guān)鍵詞：水泥塞 U形管 水泥漿在鉆井過程中遇到復(fù)雜情況或事故時常打水泥塞。堵住某一層位再鉆進(jìn)或打水泥塞從另一方向繼續(xù)鉆進(jìn)，有時廢棄一口井也需打水泥塞。打水泥塞主要用于處理鉆井過程中的井漏、定向鉆井的側(cè)鉆和造斜、堵塞報廢井及回填枯竭層位、提供襯管式測試工具的承座基礎(chǔ)以及隔絕地層等。特別是對那些高滲透地層來說，更是大有用武之地。此外，從經(jīng)濟(jì)效益的角度來講，注水泥塞的工程成本還是很低的。但是由于注水泥量比較少，往往出現(xiàn)頂替量難以精確把握，混漿現(xiàn)象比較嚴(yán)重等難點(diǎn)。因此，我們有必要對打水泥塞技術(shù)進(jìn)行深人研究，充分發(fā)揮其潛在的優(yōu)勢，克服其缺陷，揚(yáng)長避短，提高該工藝的適用效能。本文從工藝技術(shù)角度出發(fā)，對打水泥塞中存在的問題加以探討，并提出了自己的看法。一、常見打水泥塞方法1、平衡塞法平衡塞法是最常用的方法之一。將鉆具(或油管)下至注水泥塞設(shè)計深度底部，注完水泥漿后，替出水泥漿，管內(nèi)留夠水泥容積，使水泥而高于環(huán)空水泥塞面高度，慢慢起出管柱使水泥塞留在原位置。一般起離塞頂面20-30m，沖洗(或反循環(huán))。施工應(yīng)注意下人鉆具其環(huán)空的液柱（隔離液，水泥漿和鉆井液)壓力實現(xiàn)平衡。2、預(yù)置法先在井筒下部（預(yù)計水泥塞下部）壓入一只固定橋塞。使用傾斜筒裝一定量水泥漿，由電纜送至水泥深度，在該深度通過機(jī)械的方法或電流法使傾筒開關(guān)打開，上提傾斜筒水泥漿傾倒出。3、雙塞法同上述方法一樣預(yù)先在預(yù)計水泥塞下部下入橋塞。與一次注水泥的雙塞固井相似。而該雙賽放在鉆桿內(nèi)，管柱底部有特殊擋圈，下膠塞可通過擋圈而從鉆桿脫出，上膠塞則被膠塞阻擋，并由該塞控制水泥漿回流。然后上提鉆具反洗循環(huán)沖洗管內(nèi)水泥及管外多余水泥漿。二、施工注意事項而平衡塞法是最常用的主要方法之一，因為其成本較低，操作比較簡單，但是容易出現(xiàn)混漿、U形管效應(yīng)等問題。1、混漿的問題打水泥塞特點(diǎn)在于要將相對體積較少的水泥漿置于大的井眼中去，而流經(jīng)管道均比套管小，存在泥漿污染相對嚴(yán)重，因此，混漿問題至關(guān)重要。2、U形管效應(yīng)固井注水泥過程中注入的各種流體(水泥漿、隔離液、前置液、替泥漿等)的密度是各不相同的，當(dāng)這種密度差使得管內(nèi)外液柱壓力不相等時，就會出現(xiàn)所謂的U形管效應(yīng)，即當(dāng)管內(nèi)液柱壓力大于環(huán)空壓力時，返出排量將大于井口注入排量，并在管內(nèi)井口處出現(xiàn)真空段。之后，若環(huán)空液柱壓力逐漸大于管內(nèi)壓力，則真空段逐漸減小直至完全消失，此時返出排量又等于注作者簡介：鄧天安， 1981年生，助工，碩士，從事固井方面的工作。地址：（618000）四川省德陽市廬山南路81號。電話E-mail: 入排量。這種客觀存在的U形管效應(yīng)可能給固井施工帶來一系列危害。例如，由于環(huán)空返出排量可能大于也可能小于注入排量，所以不能保證環(huán)空各部分水泥漿的流態(tài)自始至終都是紊流，不能保證其流速都大于所需的臨界值，因而固井質(zhì)量難以保證。另外，若環(huán)空返速過大，所增加的環(huán)空摩阻壓降有可能使套管鞋附近的薄弱地層發(fā)生破裂。因此應(yīng)采取措施減小U形管效應(yīng)。3、上提鉆桿時鉆井液回流高度計算根據(jù)靜平衡原理，可利用U形管的類似計算， =ndLnz+n(D+d)Lhn+sdLzs+s(D+d)Lhs+q(D+d)Lhq得工程水頭損失為h=4(ndLnz+n(D+d)Lhn+sdLzs+s(D+d)Lhs+q(D+d)Lhq)/，h就是泥漿在鉆桿上提過程中鉆桿內(nèi)與環(huán)空的水平位移差。其中：為鉆井液的重度D為井眼直徑d為鉆桿直徑n鉆井液靜切力s水泥漿靜切力q前置液靜切力Lnz為鉆桿內(nèi)鉆井液的高度Lhn為環(huán)空內(nèi)鉆井液的高度Lzs為鉆桿內(nèi)水泥漿的高度Lhs為環(huán)空內(nèi)水泥漿的高度Lhq環(huán)空內(nèi)前置液的高度h為鉆桿內(nèi)與環(huán)空的水平位移差，即起提鉆具時鉆井液上升的高度Qin表示注入井內(nèi)流體的總量Qout表示替出井內(nèi)流體的總量通過提高鉆具內(nèi)的壓差，壓穩(wěn)水泥塞，盡力保證水泥塞的穩(wěn)定。三、結(jié)論與建議1、注水泥漿密度設(shè)計水泥漿性能應(yīng)注意，密度應(yīng)大于一次注水泥規(guī)定要求，最好按最小水量配制；依據(jù)強(qiáng)度要求及稠化時間考慮加人相應(yīng)的外加劑；以最小用水量即適當(dāng)提高水泥漿密度來增密水泥石能提供足夠的強(qiáng)度。2、鉆井液性能要求井下鉆井液應(yīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，調(diào)節(jié)全井鉆井液性能，保持均勻一致，尤其是密度，其次，打水泥塞段以下的鉆井液應(yīng)盡可能呈高密度、高粘切，而上部泥漿應(yīng)是低粘、低切和較小失水。作好水泥漿與鉆井液、隔離液的相容性試驗，以確保打水泥塞成功。 3、水泥漿用量水泥漿注入量主要決定于水泥塞長度，過短的水泥塞成功的難度大。設(shè)計用量時主要依據(jù)井徑資料。水泥用量又取決于打水泥塞的目的。掌握準(zhǔn)確的設(shè)計量與記錄量，準(zhǔn)確計算水泥、水、外加劑和頂替量，實際施工計量要準(zhǔn)確。水泥量的附加要考慮注替過程中被沖稀或污染影響水泥塞質(zhì)量問題；而側(cè)鉆需要保持有效抗壓強(qiáng)度，塞長度至少超過60，因要考慮被污染段水泥塞長度需鉆掉。設(shè)計水泥塞量應(yīng)考慮水泥塞塞頂部與鉆井液污染。4、注水泥位置的選擇優(yōu)選一個規(guī)則井段，并在要求允許的范圍內(nèi)，避開垮塌、大肚子，滲濾大的井段打水泥塞，尤其應(yīng)在較堅硬地層處。5、避免U形管效應(yīng)(1)當(dāng)U形管效應(yīng)使得返出排量遠(yuǎn)較注入排量大時，可以考慮暫停流體的注入，待返出排量降到一定數(shù)值后，再繼續(xù)注入；(2)流動阻力有助于削弱U形管效應(yīng)，在保證井下安全前提下，可考慮在注水泥過程中給環(huán)空施加一定回壓，以削弱乃至完全消除U形管效應(yīng)，提高固井質(zhì)量；(3)在密度差、注入排量和井深較大時，要考慮沖擊壓力對U形管效應(yīng)的影響。參考文獻(xiàn)1鐘兵.注水泥過程中的u型管效應(yīng)J天然氣工業(yè)1993,(11):472王紅霞.倒灰法打水泥塞工藝技術(shù)J油氣井測試2007,(12):543商勇.輪南奧陶系縫洞性碳酸鹽巖堵漏打水泥塞工藝技術(shù)J.鉆采工藝2005,(1):108Perfusion Cement Plug Cementing TechniquesDeng Tian An 1 HuangChen 1 ChenMingWei1 PuJunHong 2(1 Southwest Petroleum Bureau cementing company Deyang, 2Southwest Oil and Gas Field Branch Gas Field in northeastern Sichuan Dazhou)Abstract: The near balance method to fight cement plug, it is easy mixing occurs, U-shaped tube effects and so on. By adjusting the slurry properties, structural stability of the entire plasma column; adjustment water drilling mud and replacement speed control of U-tube effect; calculated on the mentioned increase in drilling fluid during the hei