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注水泥塞施工工艺


从上述内容可知影响注水泥效果的因素很多。 但是,主要的影响因素有以下几个方面。 ①泥浆流变性的影响 ②紊流与层流的影响 ③相对密度差的影响 ④套管偏心的影响
5、注水泥的方法 、
(1)常规法注水泥 常规法注水泥 常规法注水泥,就是采用通常使用的工具,设备和 工艺方注水泥。 (2)低速注水泥 (2)低速注水泥 这种注水泥的方法是使用水泥浆上返速度保持在塞 流或接近层流状态,造成水泥浆与泥浆之见有一个 稳定的接触面。在注水泥过程中,利用液体相对密 度之差,水泥浆以活塞方式向上替推泥浆,因此, 这种方法能够有效地将井径不规则处的泥浆排出。
缓凝剂的影响
在现场施工中,经常使用的缓凝剂常为亚硫 酸酒精废液(既CCB)。加入量为干水泥重 量的2-3所列。 表2-3加入压硫酸酒精废液后水泥浆性能变 加入压硫酸酒精废液后水泥浆性能变 化
压硫酸酒精废液后水泥浆性能变化
表2-3
序 号 1 2 水 灰 比 2:1 2:1 试验 流动度 相对 温度 (厘米) 密度 90 90 18.5 22.5 1.79 1.77 凝固时间 时:分 初凝 终凝 1:53 2:23 4:15 4:35 拉力强度 (公斤/厘米m2) 24小时 11-26 11-12 48小时 16-19 17-19 式 样 原浆 压硫酸酒 精废液 (0.5%) 压硫酸酒 精废液 (1%) 压硫酸酒 精废液 (1.5%)
(3)环隙法注水泥 环隙法注水泥 这种方法是在井眼和套管环行空间下入油管或小口 径管子注水泥,此法多用在钻凿深井后或下入未凝 固的水泥浆中,在钻水源井封闭表层时也也多用此 种方法,这是要使表层套管水泥上返到地面,这种 方法由于工艺复杂现场很少用。 (4)延迟固井注水泥 (4)延迟固井注水泥 这种方法是为了某种目的需要,下入套管前在井底 置入控制滤失剂与缓凝剂,延缓水泥凝固时间。注 水泥的具体方法是:先将水泥浆通过钻杆注入井内, 随后将钻杆提出,然后在将套管下部堵死,下入未 凝固的水泥浆中。这种方法允许套管有较长的上, 下活动时间,以保证套管周围有均匀的水泥层,保 证水泥固结质量。
6、注灰的注意事项 、
注灰要严格按照施工设计,编写时应当有被 封堵层静压,设计的注水泥塞压井液液柱压 力要大于静液压力1~1.5MPa。 根据中国石油天然气行业标准SY/T5587.1493,结合注灰的实际情况,特做如下规定:
1)、 验油管、验套管的质量标准 )、 验油管、
1﹚注灰前,必须把准备下入注灰的管柱试压 合格,对油管试压25MPa,10分钟压降小于 0.5MPa为合格。 2﹚注灰前,要求验套管,试压12MPa,经30 分钟压降小于0.5MPa为合格。
对水泥浆稠化时间的要求是,注水泥能在稠 化时间内完成,并包含有较大的安全系数。 反过来,当水泥浆的稠化时间确定后,整个 注水泥施工必须在规定的时间内完成,否则 易导致不能把水泥浆完全注入套管而发生注 水泥的施工事故。 一般情况下,为了既保证水泥石的强度 又保证水泥浆的流动性,配制水泥浆的密度 通常为:1.80~1.90g/cm³
3、水泥塞质量差的影响
如果注水泥的质量不好,不仅增加井的生产费用,而且还会 因生产层之间封隔不好导致如下不良反映: ①、增加井底回压,影响采油。 ②、无用油体侵入井内。 ③、采油时,不得不从井内采出大量无用的流体。 ④、天然气在环行空间聚集。 ⑤、使技术改造措施无效。 ⑥、储量计算不准。 为此,认识与研究注水泥顶替机理 ,注水泥的方法,提 高注水泥质量的措施等,对于提高注水泥的质量和施工效率 都是十分有宜的。
目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸 盐水泥,是由水硬性硅酸钙为主要成分,加 入适量石膏和助磨剂,磨细制成的产品。干 水泥与水混合而成水泥浆。而油井出水的封 堵主要靠的是把水泥浆挤入地层和井筒内, 水泥浆凝结硬化后形成的水泥石(在井下生 产套管的环形空间内)封死油层。 在固井和封堵等一些作业中,为了适应 不同井深的需要和防止地层流体中的硫酸盐 对水泥石的腐蚀,有多种级别和不同类型的 (表2-1)油井水泥可供选取。
当水泥浆完全失去流动性并可承担一定 压力时,称为终凝。当终凝完毕后,水泥浆 硬化成石,水泥的凝固过程,除受本身物理, 化学因素影响外,也受到外部物理,化学因 素的影响。主要是温度,压力和各种化学添加 剂的影响。水泥的凝固时间随着温度的增加 显著缩短,初凝的时间也随着压力的增加显 著缩短。这两项因素给深井施工造成一定的 困难.初凝时间随时间压力变化如表2-2所列
API油井水泥级别和类型(表2-1 )
类 级别 普通型 √ × √ × × × × × 型 高抗硫酸盐型 × √ √ √ √ √ √ √ 备 注 中抗硫酸盐型 × √ √ √ √ √ √ √
A B C D E F G J
普通水泥 抗硫水泥 具有高早期强度 适于中温条件 适于高温条件 适于超高温条件 基本油井水泥 基本油井水泥
4、注水泥顶替机理 、
注水泥就是利用高压泵将水泥浆注入井内目的 层段的过程。由于一般施工时井内都有泥浆或压井 液,故其实质就是用水泥浆顶替井内压井液的过程。 在井筒内水泥浆顶替泥浆固井时,水泥浆与泥 浆都是塑性流体。流体在偏心环行空间内流动,液 流动特性可分为低流速,中等流速和高流速三种情 况下流动的几何状态,一般说来,流动状态都是中 间快,边上慢,泥浆被逐渐替出来。因此实际施工 中,由于 远离管璧的流速比紧靠管璧处的流速高, 所以在流体中部或塞流内部的流体要对管璧处流体 发生窜槽。同时,由于环行空间隙转大处流体的平 均流速比间隙小处大,故在间隙小处易形成串槽。
注:表中“√”表示有此类水泥,“×”表示无此类水泥
水泥浆密度是单位体积内所含的水泥浆 的质量。对配制水泥浆的要求是在不能压漏 地层的同时还要保证水泥石的强度和水泥浆 的流动性。随着水泥的不断水化,水泥浆不 断变稠,直至失去流动性。为了保证挤水泥 施工安全,能将水泥浆泵送到井内环形空间 的预定位置,水泥浆必须在一定的时间内保 持其流动性。
二、油井水泥
油井水泥是油气井固井工程中的主要材料之一, 是油水井封堵的主要材料。由于在油水井封堵中要 把水泥浆送到几百米或上千米的井下,井下的温度 又随着井深的变化而变化,而水泥浆的各种性能又 与温度压力密切相关,因此对油井水泥及由油井水 泥所配制的水泥浆的性能都有严格的要求。 在油田井修井工作中,挤、注油井水泥是一种 经常使用且行之有效的方法。了解与掌握它的特性, 施工要求,对提高修井质量,降低施工成本都具有 很重要的意义。
水泥收缩效应
水泥浆在稠化和凝固过程中,水泥与水的总体积(绝对 体积)要变小。这种现象称为水泥的缩水效应。水泥收缩效 应对油井的影响有两点: 1、由于深部油层温度较上部油层的温度高,所以深部水泥 先发生收缩效益,较早地形成真空,从油层内吸收油,气。 到深度被高压油,气饱和后,油气便沿着上部温度较低,凝 固较满的水泥上升在水泥中形成油,气流动通道,造成管外 环行空间油气外冒或喷出如遇有压力低而渗透性高的地层, 则油,气可以直接侵入该层,形成隐性串通。 2、由于水泥收缩效应形成真空,将吸收井壁泥饼中的水分。 泥饼脱水后,失去了对地层的密封和穿压作用,渗透性增大, 成为油,气进入井内的通道。在现场施工中,为减少上述影 响,采用分段使用不同凝固时间的水泥,既一段采用缓凝水 泥,一段采用普通水泥,一段采用催凝水泥(称“三凝水 泥”)。这样,可以调节全井各井段水泥的凝固时间,使其 凝固时间大致趋向一致,以消除水泥收缩效应的影响。
三、油水井注水泥工艺
1、注水泥: 、注水泥: 所谓注水泥,既是把油井水泥与水相混合 配成一定相对密度的水泥浆,用高压泵将其 泵送至油、套管环形空间的重要部位或套管 柱下部的裸眼内。注水泥塞的主要作用是阻 挡地层之间流体的窜流。
2、水泥塞的功能
①、防止套管腐蚀。 ②、借水泥浆迅速形成密封,阻止井喷。 ③、封隔漏失层或低压层。 ④、减少钻井下部井段时套管所受到的冲击 载荷。
3
2:1
90
22.5
1.77
5:25 5:25
7.5-20 11.111.5
17-19 17.118.3
4
2:1
90
24
1.77
8:20 8:20
但是,在另外一种情况下(如浅井高压及漏失井注水泥)需 要水泥加速凝固,这时要加入速凝剂。例如,在水泥奖中加 入氯化钙,氯化钠,烧碱等均能将水泥浆凝固时间大大缩短。 据资料统计,在20℃时加入1~2%的氯化钙可使凝固时间缩 短。现场常用的速凝剂是氯化钙。 对于每一种水泥(既使是同一牌号的水泥),缓凝剂和速凝 剂的加入量是不同的。这是因为缓凝剂和速凝剂的作用受到 水泥的化学成分,温度,出厂时间,保管条件等因素的影响, 不可能有一个固定的用量。因此,在现场使用前应作室内试 验,取的数据后再用以指导现场施工。
因当指出,不论是缓凝剂还是速凝剂,加量 均有一定限度,若加入量超过此界限,则试 剂就起相反的作用了。现场施工时,水泥浆 相对密度计来计量。一般现场要求泥浆相对 密度为1.8~1.9,故可按每袋水泥(50公斤) 配置35公升水泥浆进行估计 。为了施工方便, 还可按水泥混合容积表进行配置或计算。水 泥密度3.15
9﹚关井候凝24~48小时(关井4小时后在原位置上提下放 活动管柱1-3次,但不探灰面,观察悬重变化并及时汇 报)。 10﹚缓慢加深管柱探灰面,重复试探3次,加压20~30KN, 确定水泥塞面后,上提管柱至灰面以上5,试 压标准同套管试压。 11﹚施工中作业队队长、技术员、动力队大班司机必须在施 工现场,确保设备及提升系统、液压系统和液压钳完好。 12﹚施工前要查清井史资料。 13﹚施工中要有专人指挥,专人计量。 14﹚配灰前保证提升设备和施工车辆运转正常。 15﹚施工严格执行设计要求,管柱丈量准确。 16﹚注灰前要保证井口不刺不漏。
由于施工的特殊要求,有时需要 在水泥浆中加 入某些添加剂。如石膏,硫酸铁,丹宁酸,及表面 活性剂等均能起到缓凝作用。水泥浆中加入其它物 质会使其他性质发生变化。如加入泥浆,可配置成胶 质水泥,它的漏失量很小。 又如加入石棉纤维,可配置成纤维水泥浆,这种 水泥浆对于封堵串槽有很重要的作用。但是,必须 强调指出的是,不管使用那种化学试剂和添加剂, 均应在实验室作好实验,取得现场优良的实验数据 后在用于现场施工。
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