第九章油水井竄通

1、第九章 油水井竄通 在油水井生產(chǎn)過程中，由于地質(zhì)構(gòu)造、固井質(zhì)量、射孔因素、油水井管理不當(dāng)和修井作業(yè)等原因造成套管外水泥環(huán)破壞，或使水泥環(huán)與套管失去密封膠結(jié)，層與層之間互相竄通，嚴重影響油水井的正常生產(chǎn)，使生產(chǎn)成本大幅度增加，且油井產(chǎn)量迅速遞減。當(dāng)發(fā)現(xiàn)油水井竄通時，需利用各種方法檢查竄通的位置、類型，采取適當(dāng)?shù)姆飧Z工藝，解決這一生產(chǎn)中的實際問題，以恢復(fù)油水井的正常生產(chǎn)。第節(jié) 查竄工藝一、 油水井竄通的原因和危害（一）油水井竄通的原因油水井竄通的原因根據(jù)竄通類型的不同而不同。油水井竄通的類型有兩種：一種是地層竄通；一種是管外竄通。1 地層竄通指地層內(nèi)部的層與層之間的互相竄通。其原因主要有以下幾方面

2、： (1)由地層裂縫造成； (2)構(gòu)造運動或地震所致； (3)由于某些原因造成壓裂改造中措施不當(dāng)，溝通或壓竄了本井的其它地層； (4)放噴或井底生產(chǎn)壓差過大，油井大量出砂，造成地層結(jié)構(gòu)破壞。2.管外竄通管外竄通是指套管與水泥環(huán)或水泥環(huán)與地層之間的竄通。形成的原因主要有以下幾個方面： (1)固井質(zhì)量差引起竄通； (2)射孔振動太大，在靠近套管壁外的水泥環(huán)被震裂，形成竄通； (3)由于對油水井管理措施不當(dāng)而造成地層坍塌，形成竄通，如：注水井洗井時形成的倒流或井噴、正常注水時的倒泵壓差過大、采油壓差過大等均會引起地層出砂和坍塌，造成竄通； (4)分層作業(yè)引起竄通，如：分層酸化或分層壓裂時，由于施工時

3、壓差過大而將管外地層憋竄，特別是在夾層較薄時，憋竄的可能性更大； (5)由于套管腐蝕或破壞，使之失去了密閉的作用，從而造成未射孔的套管所封隔的高壓水(油、氣)層與其它層竄通。(二)油水井竄通的危害油水井竄通會給油井生產(chǎn)和管理帶來嚴重危害，主要表現(xiàn)在：（1）不能對多油層進行分層開采；（2）使油水井正常生產(chǎn)受到嚴重影響；（3）影響油田開發(fā)速度；（4）減小油田最終采收率；（5）降低油水井的使用壽命；（6）給修井作業(yè)和管理造成麻煩，影響油田開發(fā)效益。二、查竄工藝油水井查竄的方法主要有聲幅測井查竄、同位素測井查竄、封隔器查竄、橋塞查竄、水力測試、井溫測井、SBT等多種方法。竄通的類型及原因不同，采用的查

4、竄方法也不同。（一）聲幅測井查竄 當(dāng)進行聲幅測井時，由聲源振動發(fā)出聲波，聲波在套管中傳播速度大于其它介質(zhì)中的傳播速度。而聲波幅度的衰減與水泥環(huán)和套管、水泥環(huán)和地層的膠結(jié)程度有關(guān)，聲波幅度的衰減反比于套管的壁厚，正比于水泥環(huán)的密度。也就是說,套管壁越薄水泥環(huán)越致密，聲波幅度的衰減就越大。根據(jù)這一原理，通過聲幅測井就可以檢查套管外水泥環(huán)的固結(jié)情況及水泥上返高度等情況。從聲幅曲線圖中可以看出：當(dāng)水泥環(huán)完好時，聲幅曲線呈低幅度；反之，水泥環(huán)膠結(jié)差，聲幅曲線呈高幅度。 在聲幅測井解釋時，根據(jù)聲幅曲線的高低，可將管外水泥膠結(jié)的情況分成好、較好、差、無水泥膠結(jié)四個等級。一般情況下，水泥固結(jié)程度好的井，聲幅曲

5、線的幅度低；反之，水泥固結(jié)程度差的井，聲幅曲線的幅度高；在接箍處固結(jié)差，其幅度異常低；在水泥面處，有高幅度到低幅度的突變。因此，根據(jù)聲幅曲線，可以判斷水泥膠結(jié)的好壞，而水泥膠結(jié)的好壞是油水井竄通的主要原因之一，水泥固結(jié)程度好的井，竄通的可能性小，否則竄通的可能性就大。通過實踐應(yīng)用，聲幅測井查竄是比較成功的。但只能提供第一界面(水泥環(huán)與管壁之間)竄通的資料。若第二界面(水泥環(huán)與井壁之間)封固不好而形成竄通，用聲幅測井就難于判斷。因而，通?，F(xiàn)場應(yīng)用的是以聲幅測井為主的組合查竄法，其中包括聲幅與封隔器、聲幅與同位素的組合查竄等方法。 目前，用聲波時差、聲波變密度等測井方法，可檢查第二界面竄槽情況。聲

6、幅測井查竄的施工步驟： （1）起出原井管柱，清洗井底。 （2）用直徑和長度均大于測井儀的通井規(guī)下至預(yù)測井段以下。 （3）若套管變形、破損或井下有落物，應(yīng)先進行處理，以保證聲幅測井儀起下暢通。 （4）正常測井。 （5）資料解釋。（二）放射性同位素查竄 用人為的方法來提高竄通井段伽瑪射線強度，往地層內(nèi)擠入含放射性的液體，然后測得放射性曲線，并將所測得的曲線與油井的自然放射性曲線作對比，排除影響因素，即可鑒別地層的竄通情況。 根據(jù)查竄目的和查竄層段的長短，查竄方式可分為全井施工和下管柱分層段進行兩種。全井施工，就是把活性液替入射孔層段，加壓擠入地層和竄通層段進行查竄，一般情況下，射孔層段較少，竄通較

7、單一，常用此方式。下管柱分層段進行施工，就是用封隔器將射孔層段隔開，通過油管堵塞器對射孔層段進行查竄，一般情況下，射孔層段較多，竄通較為復(fù)雜不易判斷，用此方式進行施工效果顯著。放射性同位素查竄的施工步驟如下：（1）收集資料編寫施工設(shè)計，首先要收集井史數(shù)據(jù)、生產(chǎn)情況、射孔層段、地層系數(shù)、井身結(jié)構(gòu)等資料及有關(guān)內(nèi)容，根據(jù)施工目的決定施工方式及使用同位素名稱、強度、濃度，計算配制活性液等。（2）按設(shè)計要求配制活性液，并保證安全運到施工現(xiàn)場。與此同時，施工作業(yè)隊必須進行壓井、沖砂、通井等前期準備工作。（3）測自然伽瑪曲線，首先將油管下到施工井段以下20m充分洗井，待井洗至穩(wěn)定后進行測井或起出油管測井。（

8、4）下查竄管柱，下封隔器至欲測井段的夾層中部將射孔層段隔開，根據(jù)查竄目的可在其上下連接節(jié)流器、堵塞器等井下工具，尾管底部可接球座，球座必須在欲測井段以下。常用封隔器為水力擴張式封隔器。 （5）替擠活性液，用查竄管柱將活性液擠入欲測層段，關(guān)井?dāng)U壓，使地層充分吸附放射性同位素離子，地層壓力傳遞平衡。反循環(huán)洗井，洗出井筒或管柱內(nèi)的同位素污物。（6）測放射性同位素曲線，用查竄管柱即可在油管內(nèi)測量，同時壓井后也可起管柱測量。（7）分析對比所得資料，通過對比，如層間放射性強度有明顯增加，則說明有竄通。（三）封隔器查竄就是將封隔器下入欲測井內(nèi)設(shè)計的預(yù)定位置，用以封隔開可能竄通井段與其它油層，然后根據(jù)所測得的

9、資料來分析判斷竄通情況的方法?，F(xiàn)場常使用的找竄方法，根據(jù)找竄情況確定封隔器的數(shù)量，可分為雙水力擴張式封隔器和單水力擴張式封隔器找竄兩種。根據(jù)欲找竄的層位情況劃分，又可分為低壓井找竄、高壓井找竄、漏失層找竄三種方法。由于找竄的方法不同，應(yīng)用的范圍也不同，可根據(jù)欲找層段的具體情況，選擇找竄方法。通常在多油層井找竄，而且下部層段又有漏失層的情況下，采用雙水力擴張式封隔器找竄。 由于找竄的方法不同，其具體施工步驟也有所不同。下面就不同找竄方法的施工步驟分別進行闡述。1 單水力擴張式封隔器找竄將封隔器下至欲找竄位置的兩油層之間的夾層中部，其下部接節(jié)流器，最下部接單流閥，然后從油管內(nèi)注人高壓水，來觀察油層

10、間是否有竄通的現(xiàn)象。觀察竄通與否又分為套壓法和套溢法兩種，其方法如下：（1）套壓法：即觀察套管壓力的力法，采用高低高或低高低方式觀察注水壓力，同時觀察套管壓力變化。若套管壓力隨油管壓力變化而變化，則說明油層之間有竄通現(xiàn)象；反之，則說明無竄通現(xiàn)象。（2）套溢法：是觀察套管溢流量的方法。變換注入壓力，同時觀察和計量套管溢流量。若套管溢流量隨注人壓力的變化而變化，則說明此兩油層有竄通現(xiàn)象；反之，則無竄通。2 雙水力擴張式封隔器找竄在第一組封隔器的節(jié)流器下部再接一組封隔器，兩組封隔器剛好卡在下部層位射孔段的兩端。觀察竄通的方法是：將找竄管柱下入設(shè)計的預(yù)定位置，觀察竄通情況。具體方法同單水力擴張式封隔器

11、找竄，即可用套壓法或套溢法進行觀察判斷。3 低壓井找竄將封隔器下至預(yù)定位置后，先測量井的溢流量，再循環(huán)洗井、投球；當(dāng)油管內(nèi)壓力起來后，測定套管返出液量。如返出液量小于或等于溢流量時，則證明管外不竄；如返出量大于溢流量，將封隔器提至射孔段上，驗證封隔器的密封性。如封隔器是密封的，則說明地層是竄通的。找竄時應(yīng)仔細觀察排量、泵壓、進出口水量等變化情況。并將這些數(shù)據(jù)詳細記錄在報表上。4 高壓井找竄用不壓井、不放噴的井口裝置將封隔器下至預(yù)定位置，油管及套管裝壓力表。查竄時，從油管內(nèi)泵人高壓液體，并觀察套管壓力是否隨著油管壓力而變化。如套管壓力隨著油管壓力變化，且封隔器經(jīng)驗證完好，則證明管外是竄通的；反之

12、，套壓不隨油壓變化而變化，則證明被驗證層位無竄通。5 漏失井找竄在漏失層找竄,找竄液無法構(gòu)成循環(huán)的情況下，可以在水力擴張式封隔器下至預(yù)定位置后，采用油管打液、套管測動液面的方式或換其他類型封隔器；也可采用套管打液，油管內(nèi)下壓力計測壓的方法進行找竄。封隔器找竄時應(yīng)注意事項:找竄前要先進行沖砂、熱洗、通井等工作，以便了解該井套管完好情況及井下有無落物；油管數(shù)據(jù)要準確，封隔器要坐在欲測層段的夾層上，且位置應(yīng)避開套管接箍；查竄時應(yīng)坐好井口，若井口用自封封井器時，應(yīng)有防止封隔器上頂?shù)拇胧?；測完一個點上提封隔器時，須活動卸壓緩慢上提，以防止地層砂子大量外吐造成卡鉆事故；若發(fā)現(xiàn)竄通時，必須上提封隔器至射孔井

13、段以上，檢查封隔器的密封性。（四）橋塞查竄就是將橋塞下至欲找竄井段夾層中部，利用入井機具，通過座封方式將橋塞座封。然后丟手，起出丟手接頭，此時橋塞的自鎖膠筒在上下卡瓦的作用下仍處在壓縮狀態(tài)保持密封。驗竄方式：插管接頭插入橋塞內(nèi)腔，在允許壓力范圍內(nèi)進行試擠驗竄，通過套溢法和套壓法來判斷橋塞上下兩層之間是否竄通。 現(xiàn)場使用橋塞找竄的方法有丟手封隔器找竄、可鉆橋塞找竄、電纜式可鉆橋塞找竄三種。其共同特點是：操作簡便，封堵深度準確，可靠性和安全性強，丟手橋塞還可重復(fù)使用。橋塞找竄適用范圍廣泛，特別適用于深井和夾層較薄的竄通井。橋塞找竄的施工步驟及注意事項: （1）起出井內(nèi)原管柱，若井內(nèi)留有異物必須進行

14、打撈和清理。 （2）洗井，保證井筒壁干凈無雜物。 （3）通井，通井工具必須等于或大于橋塞的外型尺寸，通井深度須在欲找竄層位以下。若套管變形必須進行整型修復(fù)，保證通井工具暢通無阻。 （4）測套管接箍，準確調(diào)整橋塞位置。電纜橋塞入井時，磁性定位器可隨橋塞一同入井進行跟蹤定位。 （5）將認真檢查過的橋塞及入井機具與找竄管柱或電纜連接好，平穩(wěn)下入井內(nèi)預(yù)定深度。 （6）確定橋塞位置無誤，座封橋塞，并驗證其座封效果。電纜橋塞座封丟手后，提出電纜。 （7）試擠驗竄，收集有關(guān)資料進行分析對比，判斷層間是否竄通。電纜橋塞須下擠注工具總成，插入橋塞內(nèi)腔進行試擠驗竄。（五）水力測試 水力測試可以檢測鄰近的油、水或氣

15、、水竄槽位置及檢查射孔井段的封堵效果。目前最常用的方法是壓力試驗和排空試驗。 壓力試驗就是在井口加一定的壓力，觀察壓力下降的情況，以檢查套管柱的密封性或擠水泥質(zhì)量。如果套管鞋處的壓力能保持不變，則表明固井質(zhì)量可靠；如果套管鞋處不能保持壓力不變，則說明固井質(zhì)量有問題，需要采取補救措施。排空試驗是一種檢驗水泥封固質(zhì)量的鉆桿測試方法(DST)，它是用氣舉或提撈等方法，部分或全部掏空井內(nèi)液體，并關(guān)井一段時間，觀察井口壓力有無變化，打開井口觀察有無氣體排出，下工具探井內(nèi)液面是否升高等。在固井質(zhì)量好的井段或在非滲透層封隔好的井段，在關(guān)井和開井期間壓力是沒有變化的。如果封堵效果不好，則會有其它(鄰層)滲透層

16、的流體流出，使壓力曲線發(fā)生變化，這時就需要進行補救水泥作業(yè)，見圖9-1。圖9-1排空試驗壓力曲線圖A下入封隔器時的初始靜液壓力；B井下測試閥打開時的“流動”壓力；C井下測試閥關(guān)閉時流動停止的壓力；D關(guān)井結(jié)束時的壓力；E起出封隔器時的最終靜液壓力。 （六）井溫測井 井溫測井可以測出在井身剖面上隨深度變化的溫度、溫度梯度及熱異常位置。目前該方法主要應(yīng)用在以下兩個方面：一是確定水泥面位置，二是檢查水泥竄槽。圖9-2水泥竄槽的井溫曲線井溫測井由井下溫度計和電子線路組成，采用接觸式測量法。生產(chǎn)測井中常用的有普通井溫儀、縱向微差井溫儀和徑向微差井溫儀三種類型。井下溫度計目前主要有電阻溫度計、PN結(jié)溫度計和

17、熱電偶溫度計三種。溫度測井儀多采用電阻溫度計。其原因是電阻溫度計精確度高，而且測量范圍大。其作用原理是利用導(dǎo)體的電阻溫度變化特性。電阻溫度計采用橋式電路，利用熱敏電阻與普通電阻構(gòu)成電橋，當(dāng)遇熱時，熱敏電阻值發(fā)生改變，破壞電橋的平衡，輸出一個電信號，從而可以間接地測出溫度的變化。 井溫測井可以判斷水泥竄槽，由于竄流的流體和原有的地層溫度不同，從而造成井溫曲線記錄的異常，據(jù)此可判斷水泥竄槽現(xiàn)象。圖9-2是一口油井的氣體向下竄流，從裸眼井段頂部流入井眼的情形。這個氣竄現(xiàn)象是由井溫曲線在氣頂高于地溫梯度線，且在尾管底部有明顯負異常而反映出來的。 由于井溫曲線受諸多因素的影響較大，因而在解釋時應(yīng)充分認識

18、其井眼環(huán)境，排除干擾以提高解釋的準確度。（七）分區(qū)水泥膠結(jié)測井（SBT） 80年代末，西方阿特拉斯測井公司推出了一種新的固井質(zhì)量測井儀，即SBT。它主要從縱向和橫向（沿套管圓周）兩個方向測量水泥膠結(jié)質(zhì)量。它利用裝在六個滑板上的12個高頻定向換能器的聲系來定量測量套管周圍六個60°區(qū)塊。有六個動力推靠臂，每個臂把一個塊發(fā)射和接受換能器滑板貼在套管內(nèi)臂上。該儀器設(shè)計考慮的短源距使補償衰減測量結(jié)果基本上不受快速地層影響。實現(xiàn)了測量的高分辨率，360°全方位覆蓋。 SBT刻度簡易，靈活且精度高，不象CBL測井那樣，常因沒有自由套管刻度或刻度儀器偏心而大大降低目的層段的測量精度。SB

19、T測井克服了CBL測井的諸多不足（受微環(huán)隙、快速地層、外層套管、水泥空隙、儀器偏心、氣侵、鉆井液密度和性能變化及刻度不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊懀?，采用多信息直觀顯示尤其是水泥膠結(jié)成像。這對正確評價水泥固井質(zhì)量，避免不必要的驗竄和擠水泥作業(yè)、節(jié)省大量費用和井場占用的時間、對合理設(shè)計和分析射孔、試油及油氣開采動態(tài)等方面，都具有重要意義。 SBT可以探測水泥竄槽。探測水泥竄槽是固井質(zhì)量測井的主要任務(wù)之一。直觀顯示水泥竄槽是SBT的獨到之處。其原因是它具有較高的環(huán)向分辨率，克服了CBL的致命弱點，即測井響應(yīng)是井周360°平均化的結(jié)果，不具備反映環(huán)向水泥膠結(jié)不均勻的能力。實驗資料表明，SBT可準確探出小

20、于10°的竄槽，這是CBL測井所無法達到的。一般來說，長井段CBL值，套管波和地層波中等可以反映有水泥竄槽或微環(huán)隙，但無法由CBL對二者加以區(qū)分。微環(huán)隙與水泥竄槽不同，一般不會引起竄槽。SBT可直觀顯示溝槽，從而避免了因懷疑是微環(huán)隙而進行驗竄和加壓重測CBL。第二節(jié) 封竄與驗竄 擠水泥是一種補救注水泥或修井的作業(yè)。該作業(yè)是利用液體壓力擠壓水泥漿，使之進入地層縫隙或地層孔隙的一種方法。目的在于使水泥環(huán)對地層和套管間造成密封，防止形成竄槽。一、水泥類型及性能（一）油井水泥組合 油井水泥含有4種主要的化合物：鋁酸三鈣、硅酸三鈣、硅酸二鈣、鐵鋁酸四鈣。它們在水化時對水泥物理性能將產(chǎn)生較大的影

21、響，故稱為水泥的“活性成分”。利用這種現(xiàn)象，可以人為地控制水泥中4種活性成分的比例，以及它們的細度大小，就能有效地改變油井水泥的基本性能,如表9-1所示。 （二）API油井水泥標(biāo)準水泥的性能如流動性、凝結(jié)和稠化時間、強度及熱穩(wěn)定性等與其所處的溫度、壓力條件密切相關(guān)，尤其是溫度的影響極大。為了適應(yīng)變化，美國石油學(xué)會(API)油井水泥系列中有9種水泥可供選擇使用。目前世界上已有40多個廠家按API標(biāo)準生產(chǎn)油井水泥，使得API標(biāo)準成為油井水泥向國際標(biāo)準(ISO)過渡的主要基礎(chǔ)。API標(biāo)準油井水泥使用范圍見表9-2。表9-1油井水泥性能化合物早期強度長期強度水化反應(yīng)速度水化熱收縮抗硫酸鹽腐蝕性能硅酸三

22、鈣良良中中中硅酸二鈣劣良遲小中鋁酸三鈣良劣速大大低鐵鋁酸四鈣劣劣遲小小表9-2油井水泥使用范圍API級別使用深度范圍m類型備注普通抗流酸鹽型中高A 01830 *_普通水泥B _*中熱水泥C *早強水泥D18303050 _*中溫中壓條件E30504270 _*超高溫高壓條件F30504880 _*超高溫高壓條件G02440 _*基本水泥H02440 _*基本水泥J36604880 *_超高溫高壓條件注：*表示常用的； - 表示不常用的。（三）基本水泥發(fā)展 為了滿足生產(chǎn)的需要，國外基本水泥有了很大的發(fā)展。生產(chǎn)水泥時將特定的外加劑加入水泥中而成為定型的基本水泥。原API的9種水泥，已簡化為A，B

23、，C，D，G，H 5種，而D，E，F(xiàn)級可由G，H級水泥加緩凝劑來實現(xiàn)。固井基本水泥變化，反映出生產(chǎn)的需要以及固井技術(shù)的重大發(fā)展。在國外開發(fā)的油田中，已經(jīng)使用了這些基本水泥固井及擠水泥作業(yè)。它表明： （1）多種固井膠結(jié)材料已成功地用于固井； （2）API各級水泥種類不斷減少，它在固井中的作用和地位也在變化； （3）高爐礦渣在鉆井液和固井液中的應(yīng)用，使泥漿轉(zhuǎn)化為水泥漿（MTC）顯示出潛在的良好應(yīng)用前景； （4）大于350的熱采井、地?zé)峋?，水泥加硅粉技術(shù)已逐步被高鋁水泥代替； （5）超細水泥在小井眼、小間隙注水泥、擠注和修補套管作業(yè)中的應(yīng)用日益增加； （6）可儲存液體水泥是一種新穎獨特的固井材料，

24、用簡單的設(shè)備能精確配比混合，可嚴格控制水泥漿參數(shù)，有利于提高固井質(zhì)量，有效用于注水泥和修井作業(yè)。 （四）水泥外加劑要水泥漿適應(yīng)井下各種復(fù)雜情況，需在水泥中加(干加或濕加)各種外加劑，以滿足注水泥施工和固井質(zhì)量的要求。水泥外加劑有以下數(shù)種：速凝劑：主要用于縮短水泥漿凝固時間。緩凝劑：主要用于延緩水泥漿凝固時間。消泡劑：改變水泥漿表面張力，減少泡沫。減輕劑：主要用于減輕水泥漿密度。加重劑：可以提高水泥漿密度。降失水劑：主要用于降低水泥漿濾失量。堵漏劑：主要用于提高水泥漿對井下地層堵漏能力。膨脹劑：主要用于提高水泥漿與地層、套管膠結(jié)強度。泥漿轉(zhuǎn)化為水泥漿：在一定固相含量的鉆井液中加入水化材料、激活劑

25、、分散劑等，使鉆井液轉(zhuǎn)化為水泥漿。泡沫水泥外加劑：通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生惰性氣體，減輕水泥漿密度。分散劑：主要是降低水泥漿粘度。穩(wěn)定劑：主要是吸收水泥漿游離水，防止水泥漿沉淀。防氣竄劑：加人防氣竄劑能減少或防止地層氣侵入水泥漿。增強劑：增加水泥石的強度。目前，國內(nèi)、外水泥外加劑品種繁多，可根據(jù)具體情況選用。二、特殊情況注水泥（一）長封固段注水泥 封固段長，一般情況套管內(nèi)外液柱壓力差也較大，注水泥施工在頂替水泥漿時有較高的壓力，特別是管外的液柱壓力加上施工時流動壓力必須小于裸眼段的破裂壓力，這是基本的原則。為了減小管外水泥漿液柱壓力，可以采用分級接箍注水泥方法；或者根據(jù)設(shè)計在部分水泥漿中加減重劑。 水

26、泥漿封固段長，在封固段頂端和末端井筒靜止溫度有差異，則需針對不同溫度條件對水泥漿加緩凝劑，以滿足施工的需要。同時還需在水泥漿中加入降失水劑、分散劑等外加劑以改善水泥漿流變性能。因此，根據(jù)施工要求必須進行實驗室試驗確定其加量。 在長裸眼段，為了有好的水泥封固質(zhì)量，必須在套管上加扶正器。加扶正器的位置和數(shù)量要根據(jù)井徑圖確定，但是對狗腿較大井段，油水層之間應(yīng)加扶正器使其封隔良好。（二）高壓氣井注水泥 水泥漿被頂替到預(yù)定環(huán)空位置，從停止流動到硬化可分為四個階段,即水泥漿、水泥漿膠凝、水泥凝固和水泥硬化四個階段。第一個階段是液相完全能傳遞液柱壓力，時間在20min左右；第二階段膠凝時進一步脫水的水泥結(jié)構(gòu)

27、內(nèi)孔隙壓力降低而引起環(huán)空液柱壓力下降，一旦低于氣層壓力時則發(fā)生氣侵和水泥氣竄，這種現(xiàn)象被稱為“失重”或“膠凝現(xiàn)象”。這是高壓氣井氣侵、氣竄的主要原因，對于這類井注水泥工藝技術(shù)上應(yīng)采取以下措施:（1）改變水泥特性，加防氣竄劑，使用觸變性水泥、延遲膠凝強度水泥、可壓縮水泥、不滲透水泥、硅石微粒水泥等，根據(jù)井況進行選擇。（2）提高初始壓力，提高水泥漿密度，或在井口施加回壓和提高鉆井液的密度。（3）在長封固段內(nèi)，采用不同稠化時間的水泥漿固井。（4）使用分級接箍注水泥或減小水泥漿柱長度。（5）使用機械工具封堵流動通道，用套管外封隔器(ECP)封堵氣層。注水泥后將ECP脹開，防止候凝時氣層的氣體外竄。（三

28、）調(diào)整井注水泥油田注水開發(fā)鉆調(diào)整井的數(shù)量日益增多，由于長期注水特別是高壓注水，其壓力已接近或超過地層破裂壓力，除油層中形成局部超高壓圈閉外，相關(guān)的地層也可能有憋壓層，這些新的變化對注水泥提出了特殊要求。1 堅持靜態(tài)固井注水泥過程中需要盡可能在一定時間內(nèi)實行面積停注，有一個靜態(tài)環(huán)境使水泥凝固。在中小油田中為兼顧采油注水工作，可采取靜動結(jié)合的方法。在注水泥過程中，一定半徑范圍內(nèi)的采油井、注水井停下來，為提高固井質(zhì)量創(chuàng)造必要條件。2 局部封堵全井防竄采用套管外封隔器對主要油氣層進行封堵，再注水泥達到局部封堵，全井防竄。3 改善水泥漿性能，提高頂替效率在水泥中加減阻劑、降水劑、分散劑改善水泥漿流變性，

29、有必要提高水泥漿密度(高于鉆井液密度)以減小因水泥漿自由水析出而增加液柱壓力，增強抗水侵能力，這樣在頂替時容易達到紊流狀態(tài)。 （四）注蒸汽熱采井注水泥稠油開采注水高達360蒸汽，除了在選擇套管時應(yīng)注意熱應(yīng)力和套管螺紋耐熱密封性能外，在注水泥工藝技術(shù)上還應(yīng)采取以下措施: （1）水泥試驗表明，當(dāng)溫度超過110時，油井水泥的抗壓強度要大幅度下降，再繼續(xù)升溫達到臨界溫度時，水泥漿的強度將發(fā)生崩解。為了提高其熱穩(wěn)定性應(yīng)選用G級水泥加30左右石英砂(80目100目)，大于350時在國外已逐步用高鋁水泥。 （2）熱采井環(huán)空應(yīng)全部封固，井段太長時，可采用多級注水泥方法，注水泥時要求水泥漿返出地面，保證井口段水

30、泥環(huán)質(zhì)量。 （3）在套管柱上合理加扶正器，提高頂替效率和固井質(zhì)量。 （五）低壓、裂縫層注水泥首先是選定完井方式，如前所述的先期完井的方法，將技術(shù)套管下至油氣層頂部，然后采取尾管射孔或割縫襯管完井，或在套管柱上帶套管外封隔器(ECP)下至油氣層頂部，上部帶上分級注水泥接頭，采用分級注水泥的方法，以免注水泥時液柱壓力高而壓漏裂縫層。除此之外，還有一種行之有效的辦法是采用輕質(zhì)外加劑降低水泥漿密度(亦稱為低密度水泥)。目前，國內(nèi)配制低密度水泥漿使用的輕質(zhì)外加劑主要有：1 膨潤土用膨潤土作減輕劑，水泥漿密度一般可配到1.51.6 gcm3。膨潤土不同摻量的水泥除強度較低外，其他性能都較好，適用于封固低壓

31、層和漏失層。2 氧化瀝青現(xiàn)場使用的氧化瀝青粒度小于500m，密度為1.171.25 gcm3。氧化瀝青配制的低密度水泥密度為1.351.50 gcm3，具有性能穩(wěn)定、堵塞裂縫和防腐能力較強等優(yōu)點，適用于中深井、淺井低壓油氣層固井作業(yè)。但成本較高，軟化點較低，溫度高時有粘結(jié)現(xiàn)象，給現(xiàn)場作業(yè)造成一定難度。3 微珠微珠的化學(xué)成分是硅、鋁及鐵的氧化物。各地生產(chǎn)的微珠，其化學(xué)組成和物理性能基本相同，但由于各地的煤種、煤質(zhì)、煤粉的細度及燃燒工藝的差異，煤粉中所含微珠的數(shù)量、質(zhì)量、成分、粒度等也有所不同。微珠具有質(zhì)輕、吸附水少(只需少量水潤濕微珠的表面)，有一定活性，與水泥相容性好等特點。目前現(xiàn)場使用的微珠

32、有兩種：一種是空心微珠(漂珠)，可配制成密度為1.201.60 gcm3的水泥漿。另一種是實心微珠，可配制成密度為1.571.61 gcm3的水泥漿。實踐證明，微珠低密度水泥比其他低密度水泥具有較高的抗壓強度，可適用于30004000m的井。4 泡沫水泥泡沫水泥是在水泥漿中混入(或產(chǎn)生)一定量的氣體，使之均勻地分布在水泥漿中，達到降低水泥漿密度的目的。為使泡沫穩(wěn)定在水泥漿中，可用國內(nèi)定點廠家生產(chǎn)的高性能的泡沫穩(wěn)定劑。泡沫水泥有以下優(yōu)點：密度低，一般為O.841.32 gcm3，最低可達0.50.6 gcm3；流變性能好，能較好地滿足注水泥施工要求；強度高于其他低密度水泥；水泥漿中有可壓縮的彈性

33、微氣泡，在產(chǎn)生失重的情況下，氣泡補償了水化過程中水體積的減少，從而限制了地層流體的侵入，避免竄槽發(fā)生，同時可使水泥漿與套管和井壁很好地膠結(jié)，提高了固井質(zhì)量。鑒于上述優(yōu)點，泡沫水泥已成為低壓、低滲透油、氣層注水泥施工的主要措施之一。 （六）鹽膏層注水泥 （1）在掌握鹽膏層溶解與溫度關(guān)系的基礎(chǔ)上，配制飽和鹽水水泥漿，以期在井下溫度壓力條件下，鹽水水泥漿處于飽和狀態(tài)而減少鹽膏層的溶解程度。 （2）飽和鹽水水泥漿密度應(yīng)控制在大于鉆井液密度0.050.2 g/cm3左右，水泥漿失水宜小于50150mL。 （3）由于飽和鹽水與水泥混合過程容易產(chǎn)生氣泡，影響泵的正常上水效率和按要求配制的水泥漿密度。因此配制

34、飽和鹽水水泥漿時應(yīng)相加入加重劑、消泡劑及鹽系分散劑。同時為改善水泥漿性能，可根據(jù)實際情況加入降失水劑、抗鹽劑、早強劑、減阻劑等有關(guān)外加劑，以滿足水泥漿流變學(xué)設(shè)計的要求，并能提高膠結(jié)質(zhì)量。 （七）水平井注水泥1 加入降失水劑，使水泥漿的自由水最好為零按API標(biāo)準在常溫垂直量筒中測出的自由水為1的水泥漿，而在加溫及傾斜條件下測量時自由水可高達7。因此，對大斜度井要改變現(xiàn)有自由水測量方法，可先把水泥漿預(yù)熱到井底循環(huán)溫度，再放到傾斜45°的量筒中去測量自由水。2 增大液相粘度例如可加入橡膠乳液(Latex emulsion)提高水泥漿內(nèi)液相粘度，增加自由水運移的阻力。3 加入固體微粉挪威St

35、atoil公司近期的研究表明，加入很細的微硅粉，在水泥漿內(nèi)分散并充填在水泥顆粒之間，可阻止或減少自由水的流動。為使硅粉發(fā)揮作用，必須使其在水泥漿中分散良好。4 隔離液大斜度井中紊流頂替效果好，低速頂替時有密度差的影響。當(dāng)兩種流體密度差大到一定程度時，在套管內(nèi)、外都會發(fā)生楔人現(xiàn)象，其結(jié)果是重流體在輕流體下面通過。在鉆井液與隔離液間發(fā)生這種現(xiàn)象影響還不大，但在水泥漿與鉆井液之間則應(yīng)盡量避免，以防止水泥漿被污染或部分鉆井液被包圍在水泥漿中而殘留下來。因此，隔離液的密度應(yīng)接近水泥漿的密度，其流變性要介于鉆井液和水泥漿之間，至少應(yīng)充滿200250mm環(huán)空長度。 5使用剛性套管扶正器。使用一般的彈簧片扶正

36、器，在井斜角達70°72°以上的大斜度井中，彈簧片都被壓壞，注水泥竄槽嚴重，有50的井要擠水泥補救。使用剛性扶正器，可以提高注水泥質(zhì)量，需擠水泥補救的井僅僅占20。 （八）尾管注水泥 （1）先下技術(shù)套管注水泥固井再鉆開油層，下尾管注水泥完井可以縮短注水泥長度，保證套管質(zhì)量，更重要的是能更好地保護油層。尾管注水泥時注水泥封固段短。 （2）要事先在井口最大關(guān)井壓力情況下校核技術(shù)套管的抗內(nèi)壓強度，若抗內(nèi)壓強度安全系數(shù)偏小，則應(yīng)從尾管頂部回接套管到井口。如塔里木克拉2地區(qū)氣井，壓力系數(shù)在2.2左右，即先下尾管完成，再回接套管至井口完井，以保證氣井套管能安全生產(chǎn)。 （3）接箍處環(huán)空間

37、隙不得小于58in(16mm)，確保有足夠的水泥環(huán)厚度。可用液壓擴孔鉆頭或雙心鉆頭擴眼。根據(jù)經(jīng)驗，7in(1778mm)尾管要求井徑為230mm以上，5in(127mm)尾管要求井徑為170mm以上，才能保證環(huán)形空間水泥封固好，但當(dāng)前國內(nèi)外實施中均小于此數(shù)值。 （4）下尾管時，每根套管下放時間不少于11.5min，以防壓漏地層和損壞懸掛器彈簧及卡瓦片等部件。 （5）應(yīng)有足夠的預(yù)沖液和水泥附加量，保證與主要封隔段的接觸時間不少于10min。 （6）注重水泥漿時要按性能要求，改善流度及降低濾失量。用預(yù)配制的方法，保證水泥漿的均勻度。（7）尾管與上層套管重疊長度控制在50150m之間，特殊情況重疊也

38、不宜過長。 （8）裸眼尾管后期完成井，一般應(yīng)在尾管鞋以下35m注懸空水泥塞，凡尾管完井，如有漏失，必須先處理井漏后再下尾管。 （9）凡不用膠塞碰壓時，都應(yīng)配置專用計量罐。用膠塞碰壓時，當(dāng)頂替量超過壓縮系數(shù)量后仍未碰壓，也不宜多替。 （10）條件允許時，可適當(dāng)活動尾管，以提高固井質(zhì)量。三、固井質(zhì)量評價注水泥施工后，需要對注水泥質(zhì)量進行評價，用壓力試驗和測井方法解釋水泥膠結(jié)質(zhì)量。 （一）壓力試驗1 套管試壓不同尺寸的套管試壓壓力不同，不應(yīng)用套管內(nèi)泥漿試壓，應(yīng)將套管內(nèi)泥漿替出換成清水試壓。2 套管鞋試壓檢查套管外部和套管鞋處固井質(zhì)量。 （二）測井方法解釋水泥膠結(jié)質(zhì)量 （1）聲波測井(CBL)，CBL

39、值的高低反映水泥環(huán)與套管界面(第一界面)的膠結(jié)質(zhì)量。 （2）聲波測井與變密度測井(VDL)綜合解釋， VDL的地層波反映水泥環(huán)與地層界面(第二界面)的水泥膠結(jié)質(zhì)量，CBLVDL綜合解釋能較好地評價水泥膠結(jié)質(zhì)量。 （3）分區(qū)水泥膠結(jié)測井(SBT)，該項測井圖出現(xiàn)SBT，CBL，VDL，伽馬(GR)及水泥圖五個分圖，能較準確地解釋水泥膠結(jié)質(zhì)量。中國海洋石油總公司已使用該方法解釋水泥膠結(jié)質(zhì)量。四、封竄工藝（一）循環(huán)法封竄循環(huán)法封竄的工作原理就是將水泥漿以循環(huán)的方式，在不憋壓力的情況下替入竄通井段，使水泥漿凝固，以達到封竄的目的。對竄通時間不長，竄通量不大的管外竄通井，可采用循環(huán)法封竄。其優(yōu)點是對油層

40、的污染比較小，一般不會產(chǎn)生封竄后堵死全部射孔段的問題。循環(huán)法封竄根據(jù)封竄管柱的連接方法和所用工具的不同，可分為單水力擴張式封隔器封竄和雙水力擴張式封隔器封竄兩種方法。單水力擴張式封隔器封竄：采用這種方法進行封竄時，封竄前只露出夾層以下一至兩個小段，其它層段采用人工填砂或注懸空水泥塞的方法掩蓋，封隔器應(yīng)坐封在夾層上，并且井口部分最好采用自封封井器或閘板防噴器來密封，這樣有利于封竄工作的順利進行。 雙水力擴張式封隔器封竄：是采用兩個水力擴張式封隔器中間加節(jié)流器管柱下入井內(nèi)，下封隔器應(yīng)坐封在竄通層以下緊靠竄通層的夾層上，上封隔器坐封在已竄通的夾層上。在封堵時水泥漿由兩級封隔器中間的節(jié)流器流出，由竄通

41、的下部油層進入竄通部位。其優(yōu)點是可以不填砂或注懸空水泥塞，可以不留水泥塞或少留水泥塞；缺點是下入井內(nèi)的封隔器多，遇到卡鉆時難以處理。循環(huán)法封竄的施工步驟： （1）下封竄管柱，使封隔器坐于施工設(shè)計要求的夾層位置。（2）沖洗竄槽，洗至流出液體不夾帶大量泥砂，且泵壓平穩(wěn)時為止。 （3）泵入與設(shè)計的性能和數(shù)量要求相符合的水泥漿。 （4）替液至節(jié)流器以上1020m處，并略待水泥漿稠化，稠化時間隨水泥、水泥漿的性質(zhì)、井深位置、井下溫度、添加劑的性質(zhì)和數(shù)量而定。（5）解封封隔器上提管柱，使管腳提至射孔井段以上，然后反洗井，洗出多余的水泥漿，洗井液量最少是井筒容積的1.52倍。 （6）起出2040m管柱，關(guān)井

42、候凝48h。 （7）試壓，檢驗封堵情況。（二）擠入法封竄擠入法封竄的工作原理就是在壓力允許的范圍內(nèi)，讓水泥漿通過封竄管柱進入井內(nèi)，使水泥漿充滿所有竄槽部位，使竄通層充分吸附水泥漿，以達到封竄的目的。當(dāng)遇到井壁坍塌，竄槽體積大，其形狀不規(guī)則，且堆有大量巖塊時，采用此方法封竄比較可靠，能堵住復(fù)雜的竄槽。其缺點是在封竄過程中會有大量的水泥漿進入地層，容易堵塞油流通道，造成污染油層的惡果，同時封堵工藝比較復(fù)雜，容易造成井下事故。根據(jù)井況的不同，擠人法封竄可以分別采用封隔器法封竄、油管封竄、橋塞封竄三種方法。 1 封隔器法封竄其封竄管柱自下而上由單流閥、球座、節(jié)流器、水力擴張式封隔器和油管組成。封隔器下

43、入位置應(yīng)根據(jù)層段的不同而有所選擇，以避免水泥漿污染其它油層。具體選擇的方法是：當(dāng)竄槽以上的油層少時，可采用由下而上擠水泥漿的辦法，將下部的射孔段填砂或注懸空水泥塞，只露出部分射孔段。封堵時水泥漿由此上返進入竄槽內(nèi)，以達到封竄的目的。當(dāng)竄槽以上的油層較多時，為了防止擠死上部油層，可將竄槽下部的射孔段填砂掩蓋，將封隔器坐在緊靠竄通層上部的夾層上，水泥漿自上而下地擠入。封隔器擠水泥漿的施工步驟： （1）將封隔器下至預(yù)定的夾層上，其下部接節(jié)流器、單流器及球座。 （2）反洗井至水清。 （3）投球，試擠清水至泵壓平穩(wěn)。 （4）擠入水泥漿。 （5）用清水將水泥漿替至節(jié)流器以上1020m處。 （6）根據(jù)水泥漿

44、性能、添加劑數(shù)量及井下溫度決定靜止時間，等候壓力擴散和水泥漿稠化。 （7）上提封隔器至射孔井段以上。 （8）反洗井至水清。（9）上提12根油管，關(guān)井候凝2448h。（10）鉆水泥塞驗竄。 2油管封竄 當(dāng)竄槽復(fù)雜或套管破損不易下封隔器時，可采用此方法進行封竄。用此方法封竄時，將欲封夾層以下射孔段用填砂或注懸空水泥塞的辦法全部掩蓋，油管下至射孔井段以上3050m，水泥漿自管內(nèi)注入，當(dāng)水泥漿快出管柱時(一般控制在lOOm左右)，即關(guān)套管閘門將水泥漿擠入竄槽。擠完水泥后，正反替清水至射孔段處，關(guān)油、套閘門，憋壓候凝。 3橋塞封竄當(dāng)封竄井較深，夾層較薄時，為提高封堵準確性，縮短工期可采用此方法進行封竄。

45、其封竄管柱結(jié)構(gòu)與找竄結(jié)構(gòu)相同，在確定層間竄通后進行試擠。根據(jù)竄通量的大小和擠注壓力的高低，將定量的水泥漿由管柱內(nèi)擠入(根據(jù)試擠壓力的高低，擠注水泥漿的方法可分為直接擠注和先替后擠兩種)，正替清水至下部射孔段處，然后上提管柱至上部射孔段以上2030m處反洗井，洗至水清為止。提出擠封管柱，關(guān)井候凝。擠入法封竄應(yīng)注意的問題： （1）擠封管柱靠近封隔器或橋塞上部應(yīng)接安全接頭，以便下部結(jié)構(gòu)遇卡后可以倒開上部管柱。 （2）擠水泥漿時，如泵壓明顯上升無法正常施工，應(yīng)及時停止擠注，替清水將水泥漿替出管柱或建立循環(huán)反洗井，避免油管堵塞、卡鉆等井下事故的發(fā)生。 （3）擠水泥漿時，必須確保一切設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，同時須有

46、備用水泥車才可施工。 （4）擠水泥漿的全部工作時間不得超過水泥初凝時間的70。 （5）油管封竄要保證擠封層以上套管完好無損和漏失，頂替清水量準確無誤。（三）循環(huán)擠入法封竄 循環(huán)擠入法實際上就是循環(huán)法與擠入法的聯(lián)合使用。它先使水泥漿在不憋壓的方式下進入竄槽，再用擠入的方法使水泥漿充填好。其封堵過程是水泥漿開始進入竄槽時，套管閘門是打開的，以保證水泥漿在憋不起壓力的情況下進入地層。當(dāng)?shù)貙痈Z槽內(nèi)進入足夠的水泥漿后，關(guān)閉套管閘門擠入剩下的水泥漿，再替夠清水，靜止一定時間，上提封隔器至射孔井段以上，反洗井沖去多余的水泥漿，然后上提油管1020m，關(guān)井候凝。（四）填料水泥漿封竄填料水泥漿封竄就是為了防止水

47、泥漿由于重力作用而下沉，在水泥漿擠入并充滿竄槽后，接著擠入填料水泥漿堵死竄槽的進口，避免水泥漿反吐，以達到封竄的目的。填料水泥漿封竄的施工步驟及注意事項： （1）根據(jù)該井的電測曲線(微井徑或射孔質(zhì)量檢查圖)，定出竄槽的進出口位置及封隔器的位置。進口段應(yīng)選取滲透性不好的薄油層或誤射孔井段。如上述條件不具備時則補孔0.5m作為進口。 （2）下入雙級封隔器管柱。 （3）驗證竄槽。用試擠的方法進一步核實資料，同時檢查管柱。 （4）配水泥漿及填料水泥漿，其填料可根據(jù)竄通量的大小來選定。 （5）封擠竄槽。首先向井內(nèi)連續(xù)泵入膠質(zhì)水泥漿作為前隔離液，將油與水隔開；再擠人普通水泥漿及填料水泥漿(有時再擠入膠質(zhì)水

48、泥漿作后墊)；替清水使水泥漿自下而上進入竄槽井段，直到填料水泥漿填堵竄槽進口并有明顯升壓時停泵。清水的替入量等于井內(nèi)油管與地面管線容積之和。（6）提封隔器，使尾管球座在竄槽頂部以上。（7）關(guān)井候凝48h。五、驗 竄油水井竄通在通過封竄處理后，其效果的好壞必須經(jīng)驗竄來檢驗。通過驗竄收集必要的有關(guān)數(shù)據(jù)和資料進行分析對比，來判斷封竄效果。（一）驗竄的方法和類型根據(jù)油水井竄通的兩種形式（套管外竄通和地層竄通），現(xiàn)場常用的驗竄方式主要有聲幅測井驗竄和封隔器驗竄兩種類型，其工作原理和施工方法與相應(yīng)的找竄方式基本相同。聲幅測井驗竄就是在整個封竄工序完成后，測得聲幅曲線圖，若聲幅曲線幅度小，說明水泥環(huán)完好，封

49、竄效果好；反之，封竄效果差。根據(jù)水泥環(huán)膠結(jié)的好壞，聲幅曲線解釋把井分為優(yōu)質(zhì)井、合格井和不合格井。封隔器驗竄又可分為單封隔器驗竄和雙封隔器驗竄，就是應(yīng)用套溢法和套壓法對封竄效果進行檢驗和判斷。其具體方法可參考套溢法和套壓法的具體內(nèi)容。同樣，驗竄的兩種方式也可進行組合，以便收集更為詳細的資料，做出準確判斷。（二）驗竄的施工步驟聲幅測井驗竄施工步驟與其找竄施工步驟相同，可參考測聲幅找竄的施工步驟。封隔器驗竄施工步驟如下： （1）通井洗井，保證井眼暢通無阻。 （2）下驗竄封隔器管柱至設(shè)計位置。 （3）接水泥車管線，并按設(shè)計要求進行管線試壓。 （4）投球坐封封隔器。 （5）驗竄試擠，驗證封堵效果，收集有

50、關(guān)數(shù)據(jù)。（6）調(diào)整驗竄管柱位置，檢驗封隔器坐封效果及驗竄數(shù)據(jù)的可靠性。（7）提出驗竄管柱及封隔器，并校對其位置和有關(guān)數(shù)據(jù)。（8）對收集的資料和數(shù)據(jù)進行分析，做出對驗竄效果的評價。（三）驗竄的質(zhì)量要求和驗竄標(biāo)準： （1）施工管柱結(jié)構(gòu)及封隔器位置與完成深度應(yīng)符合設(shè)計要求。 （2）驗竄的管柱和封隔器應(yīng)密封完好。 （3）驗竄試擠時的注入量、返出量或套壓變化量，計量應(yīng)準確。 （4）驗竄時在正常生產(chǎn)壓差下，即在泵壓8MPa10MPa8MPa或10MPa5MPa10MPa三個壓力點下，注入清水1030min，觀察記錄套管壓力或套管溢流量的變化，無溢流量或無溢流量變化及管壓無變化為封竄合格。 （5）驗竄應(yīng)收集

51、的有關(guān)資料有：驗竄管柱下入深度及封隔器位置；驗證層位及井段；加壓值、注入量、反出量或管壓變化值；油管及封隔器試漏情況。第三節(jié) 環(huán)空氣竄及控制技術(shù) 油氣井注水泥后，由于環(huán)形空間液柱壓力與地層壓力不平衡關(guān)系的變化，使地層中的液體進人環(huán)形空間，產(chǎn)生縱向流動，這種縱向流動的現(xiàn)象稱為流體竄流，簡稱環(huán)空竄流。地層中最活躍的是氣體，氣體的粘度比地層水的粘度低80100倍，發(fā)生竄流的可能性最大，因此，流體竄流一般又稱為氣體竄流或環(huán)空氣竄。 嚴重的環(huán)空氣竄可能導(dǎo)致很高的井口壓力和氣體流動，不僅使后續(xù)鉆井工程和開采工程無法進行，還可能造成全井報廢的惡果。 氣竄問題是一個很復(fù)雜的問題，影響的因素和涉及的問題很多。國

52、內(nèi)外現(xiàn)場實踐表明，即使注水泥工藝措施非常優(yōu)良，水泥漿在候凝過程中氣體竄流不時仍有發(fā)生。這是當(dāng)前提高固井質(zhì)量所要解決的主要問題和本節(jié)介紹的主要內(nèi)容。氣體竄流實際上是一個壓力平衡問題。如水泥漿在候凝階段，液柱壓力始終保持水泥漿柱的原始壓力，氣體就不可能侵入環(huán)形空間。這就間接地說明，在水泥漿凝固過程中，作用在井內(nèi)的靜液柱壓力在發(fā)生變化。下面針對氣竄的危害，水泥漿凝固過程的特點，氣竄的方式以及防止氣竄的方法，重點進行介紹。圖9-3環(huán)空竄流示意圖一、環(huán)空竄流的危害環(huán)空竄流導(dǎo)致井口冒油冒氣，這是人們熟悉和注意的問題；而井筒內(nèi)不同壓力層系的流體互竄(圖9-3)，則是人們?nèi)菀缀鲆暤膯栴}。有時，為了避免井口冒油

53、冒氣，還人為地采用封隔器封堵的辦法，從而把地面觀察到的冒油冒氣現(xiàn)象轉(zhuǎn)移到地下，造成了開采時的最大隱患。特別在高壓、多油氣層的深井中，表現(xiàn)尤為突出，危害也最大。歸納起來，注水泥后環(huán)空竄流帶來的危害有以下幾方面： (1)竄流導(dǎo)致環(huán)空井口冒油冒氣，使大量的油氣散失，降低了油氣產(chǎn)量； (2)井下不同壓力系統(tǒng)在層間竄流，不僅降低了油氣采收率，還影響了油氣田的合理開發(fā)；(3)竄流降低了增產(chǎn)措施的效果，使油氣產(chǎn)層得不到合理的開采；(4)竄流使套管遭受流體的侵蝕和腐蝕，降低了套管的強度和使用壽命。此外，當(dāng)流體竄入套管內(nèi)部，還會影響下部井段油氣的繼續(xù)發(fā)現(xiàn)和造成錯誤判斷。 注水泥質(zhì)量造成的環(huán)空竄流，一般可采取擠水

54、泥的補救辦法，在竄流的孔隙或通道中重新充填性能良好的水泥漿，達到彌補水泥環(huán)缺陷的目的。實際上，擠水泥的辦法，往往并不能完全奏效，其原因在于：(1)竄流位置，特別是小于毫米級的位置，難以確定；(2)竄流的孔隙極小，一般都小于微米級，需要的擠注壓力過大，有時水泥漿根本就不能進入；(3)擠水泥壓力過高，有時會破壞水泥的膠結(jié)能力，甚至壓裂地層，從而使環(huán)空竄流更為嚴重。 另外，擠水泥作業(yè)，費用較大，如長慶油田隴東地區(qū)的油井，擠水泥作業(yè)的費用為鉆井成本的15%20%。顯然，采用擠水泥補救流體竄流的辦法，并不是一種好的方法。二、水泥漿的凝固特性與氣竄的關(guān)系水泥漿的凝固過程是一個溶解、水化、結(jié)晶和硬化的過程。

55、在該過程中，水泥漿體的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及微孔隙逐漸形成并不斷變化，從而使水泥石的物理性能、機械性能發(fā)生變化。體積收縮系數(shù)%420靜膠凝強度KPa時間，h（不包括在稠度儀中攪拌的20min）圖9-4水泥漿的靜膠凝強度、收縮、壓力和溫度之間的關(guān)系（一）水泥漿的凝固結(jié)特性隨著水泥水化作用的繼續(xù)進行，固相體積不斷增大，液相不斷減小，形成的體系結(jié)構(gòu)，在吸水的作用下，出現(xiàn)了許多超細的微孔隙結(jié)構(gòu)，整個體積表現(xiàn)出收縮的現(xiàn)象。水化顆粒的膠凝擠壓、微孔隙體積收縮是水泥漿凝固過程的主要結(jié)構(gòu)性質(zhì)，其主要特點如下：(1)水泥漿的結(jié)構(gòu)特性是互相影響、相互交錯在一起的。即結(jié)構(gòu)的膠凝和擠壓，促進了孔隙收縮的形成；反之，孔隙收縮又增強了結(jié)構(gòu)的壓緊。(2)水泥膠凝強度的增加與水化體積的收縮同時產(chǎn)生（圖9-4）。初凝前，膠凝強度增長緩慢，體積收縮較小；初凝之后，膠凝強度的增長速度比終凝以后快，在終凝前水泥的體積收縮率為0.1%0.5%，而終凝后為3%5%。 (3)水泥漿的滲透率和孔隙度隨膠凝強度的增加和體積的收縮而逐漸變小。在水泥凝固初期，滲透率高達0.3m2，而凝固后的水泥基體在10-