油田挤注水泥封井施工工艺
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【摘 要】挤水泥浆封井就是利用液体压力挤压水泥浆，将其挤入地层缝隙或多孔地层，且停止流动并很快凝结硬化实现封堵，从而达到在地层内部形成永久性隔离带的目的。通过多次现场应用总结出了一套较完善的挤水泥浆封井施工工艺技术，该施工工艺技术具有封堵效果好、成功率高、成本低，现场应用比较广泛等特点。
【关键词】挤水泥浆;封井;施工工艺;现场应用
过去现场挤水泥浆都采用常规的油井水泥，因为该水泥具有成本低、易溶于水、水泥浆的穿透能力和渗透能力较强的特点，但有使用的局限性，有的地层孔隙小，普通水泥颗粒进不去该孔隙，为解决这种情况;目前就采用成本比较高的超细水泥来进行封堵。
1.挤水泥浆的适用范围
1.1防止地层大量出水。油井在生产一段时间后，由于地层储油量有限，地层中的可采量逐渐地减少，而地层水会逐渐地增加，对于水层用挤水泥浆的方法封死，可以避免地层水的大量涌入，达到提高含油比的目的。
1.2套管堵漏。由于长期受地层作用和井内流体的腐蚀等原因，造成套管出现孔洞，影响油井的正常生产，该孔洞可以用水泥浆封死。
1.3将水层与油层分开。有时地层中油层与水层较近，为了防止地层水侵入油层，在油层与水层之间用射孔弹射开，然后挤入水泥浆，这样就在油层与水层之间形成灰面达到分隔的目的，同时后射开的井段也被封死，不影响下步的采油生产。
1.4可以封堵窜槽。由于固井质量差、地层疏松胶结差或外力作用的原因，造成地层上下串通，这样对油井的正常生产影响很大，这种现象可以用挤水泥浆的方式将窜槽封死，可以使油井能够正常的生产。
2.挤水泥浆的方法
2.1光油管挤水泥浆法。光油管挤水泥法（也称笼统挤水泥法），就是将欲封夹层以下井段用填砂或注悬空水泥塞的办法全部掩盖，光油管下至待堵井段以上10-15m，水泥浆自管内注入，当水泥浆快出油管时（一般控制灰浆离管柱底部约100m时），开始关套管闸门往地层正挤入水泥浆。挤完水泥浆后，正反替清水至射孔井段处，关油、套闸门，憋压候凝。
2.2封隔器挤水泥法。此方法是下一个封隔器，将不需封堵的层段分隔开，对待堵井段进行挤水泥的方法;如果设计要求封上层采下层，也可以用此方法，对下层采用人工填砂的方法进行保护，为了使封隔器胶筒上下的压差变小，在套管内必须注入平衡液。
2.3桥塞注水泥法。丢掉一个桥塞，再下挤灰管柱，底部待入打开桥塞的中心管，用中心管将桥塞打开后挤入水泥浆，当施工达到设计要求后上提注灰管柱，使桥塞自动关闭，不用放压就可以直接提出注灰管柱，然后下钻铣管柱钻掉桥塞后钻灰塞至设计井深。
3.挤水泥用量和顶替量的计算
3.1水泥用量的确定。挤水泥用量的多少要根據油层物理特性，也就是待堵层的有效厚度、封堵半径、油层的有效孔隙度来确定。
V=h×π×r2×∮
式中：V-挤注水泥浆封井用量，m3;h-待封堵层的有效厚度，m;r-封堵半径（为0.5-2m），m;∮-油层有效孔隙度，%。
以上公式所计算的用水泥浆量为理论量，在施工过程中，要根据实际情况进行增加或减少挤水泥浆量。
3.2确定顶替量。当打完设计的水泥浆量后，要用清水将水泥浆顶替至设计灰面深度，顶替量的准确与否关系到挤灰的质量，所以要求顶替量必须准确，其计算方法为：
V=V油+V套+V地
式中：V-实际顶替量，m3;V油 -油管内容积，m3;V套 -油管底部至设计灰面的套管内容积，m3;V地 -地面管线内容积，m3。
4.挤水泥浆的施工工序
4.1挤水泥浆的准备工作
（1）井筒准备。先提出井内的管柱，为了检查套管情况，要先下通井规通井至待堵井段以下50m，不足50m通井至人工井底。通井到位后要对封堵井段以上的套管进行彻底的反洗井。
（2）选择挤水泥方法。如果要将井段全部封死且井段以上套管无损坏，可以采用光油管挤水泥法。如果要求封下层采上层，就要用下封隔器法挤水泥;如果封上层采下层，就可以采用先人工填砂，后封堵的方法，填砂前要注意核实人工井底的实际深度，通过计算得出填砂量，而在填砂过程中要慢些，用水泥车向油管内灌水，同时缓慢倒砂;如果套管有水返出，说明油套已经畅通，这样可以防止砂堵管柱和提高填砂效果，待沉砂一段时间后探砂面，如果砂面填高，还得冲砂。
（3）管柱和井口准备。将挤灰管柱下至设计深度，要求井口的各个闸门必须灵活好用，且耐高压而不漏失，与泵车相连接的管线必须用硬管线，并且要试压25Mpa不刺不漏为合格，严禁用水龙带作挤灰管线。
（4）工具、用具和动力设备的准备。挤灰前必须保证作业机及游动系统完好，便于起下作业。400型压裂车3台及地面管线（水龙带、由壬、活动弯头）相配套。13m3计量罐2个，5方的计量灰浆搅拌罐1个，钢板尺、计算器、密度计各1个，氯离子化验设备1套，15m3水罐车3辆。
4.2挤水泥浆技术参数的确定
（1）在挤水泥浆前要对地层进行吸水指数测试，测试的方法为当泵车的排量一定时，用打入单位量的清水除以所用时间得出的值，再除以该排量下的泵压为地层的吸收性。同时要确定该排量下的泵压，以后要逐渐增大排量，从而确定最高泵压和挤水泥浆的最佳排量。
（2）顶替量的计算必须准确，要保证将水泥浆全部送出油管，并送至预计灰面位置。
5.挤水泥浆施工
挤水泥需要400型泵车两台（施工时两台泵车连接好，一台施工，一台备用），一台打平衡、15方水罐车三辆。为保证施工质量和防止卡管柱，在挤水泥浆前必须将套管灌满，如果挤灰管柱是光油管，就将套管闸门打开，正打入清水直至套管有液体外溢为止;如果挤灰管柱带封隔器，就从套管注入平衡液，然后再进行挤灰工作。
挤灰前要先打2m3隔离液才能挤入灰浆，有时测地层吸水指数时泵压比较高，为了灰浆能够更多地进入地层，挤水泥浆时如果是光油管，就可以先打开套管闸门，预计灰浆离管柱底部约100m时，开始关套管闸门往地层挤灰浆，此时要注意观察泵压、排量、灰浆密度，如果泵压高就降低排量，反之则提高排量。当泵压升至12-13Mpa时，必须马上开始顶替，因为打灰浆压力达到12-13Mpa时说明地层已经接近填满，顶替管柱中的几方灰浆压力就能升到20-22Mpa甚至更高;如果打灰浆压力达到13Mpa时，继续往井内打灰浆，顶替时就有可能达到25Mpa以上的压力，甚至顶替不成功造成先放压然后反洗井，洗出管内的灰浆，如果反洗不通就要直接上提管柱，所以必须看好压力。灰浆密度要控制在1.8-1.9g/cm3之间。
挤灰完毕后，要在井口装上压力表，观察压力是否下降，如果下降就先不要放压，待压力下降比较低时再放压;如果压力不降，就打开闸门放压（注意闸门不易开得过大）。这样可以防止地层过多地往外吐灰浆。待压力放净后进行反洗井一周半，上提管柱100m，关井候凝24h以上候凝时井口螺栓必须上紧，闸门必须关严。探灰面时需加压20-30KN，如果灰面高出实际深度，就起出挤灰管柱下入钻灰塞管柱，钻灰塞至设计深度。如果灰面没有完成封堵地层，就要重新挤灰直到合格为止;当灰面合格后，如果是全部封死井段，还要进行套管试压。
6.结束语
挤水泥浆施工只要选择的方法正确，挤水泥浆的用量和顶替量计算准确，按照实际测得地层吸水指数确定泵压和排量，另外在施工中要按操作规程操作，挤水泥浆的效果会很好的、成功率也很高的，一定会得到事半功倍的效果。
【参考文献】
[1]中国石油天然气集团公司人事服务中心.井下作业工[M].北京：石油工业出版社，2018.
作者简介：张兴瑞（1966-），男，高级技师，从事油田修井工作。