水泥挤封工艺方法探讨

巩继云，刘锦玉，赵瑞元，邱家友，蒲新辉，姜朝阳

中国石油长庆油田分公司第一采油厂 （陕西 延安 716000）

2012年安塞油田共实施固井及封井措施井79口，其中2次固井33口井，固井后形成的水泥塞厚度平均在700m以上，施工后磨钻处理水泥塞需5～6天，单井磨钻费用约9万元，全年磨钻处理水泥塞费用近300万元。采用常规的水泥挤封工艺，挤水泥后井内形成的塞面高，磨钻处理时间较长，若采取措施不当，还易造成水泥卡钻等严重后果。

随着老井固井工作量的不断增加，挤水泥固井封井措施中存在的问题也日益突出，若能改进目前水泥挤封工艺方法，有效解决固井或封井时造成塞面过高的问题，既可降低作业成本，又可缩短占井周期，使油水井尽快投入生产，提高经济效益[1-3]。

1 目前常用水泥挤封方法

1.1 套管平推挤水泥法

主要应用在永久性封井措施中。这种方法是井内不下管柱，利用套管直接挤注水泥浆[4-5]。该方法与打桥塞、填砂的工艺相配合，还可封堵上部套管漏失。优点是施工时井内不下管柱，避免发生水泥卡钻事故，施工简单，安全可靠；缺点是不能分层段挤注，且施工后井筒内留下的水泥塞面较高。封堵漏失段后，需钻开井筒上部的水泥塞继续生产，磨钻所需时间较长，处理费用高。

1.2 光油管挤水泥法

目前广泛应用于固井、封井及各类水泥挤封措施中，如封井挤封油层，或与打桥塞填砂相配合进行2次固井、套管堵漏等措施。施工步骤是将光油管下入挤封井段以上30～50m，然后试挤清水、挤注水泥浆、顶替清水、关井扩散压力、上提管柱控制反洗井、关井候凝。这种方法操作简单，容易掌握。

这种方法的缺点是：①对上部套管存在漏失的井，采用光油管挤水泥封堵时水泥浆易上行，凝固后井内形成的塞面较高，由于固井后还要开采下部层位，需钻掉固井形成的塞面，磨钻所需时间长，作业费用较高；②对压力较高的油水井封堵时，挤水泥后往往井内压力较高，若上提管柱，挤入地层的水泥浆从井口反吐，影响封堵效果，若不动管柱，则易发生水泥卡钻事故。

2 水泥挤封措施实例分析

2.1 王17-25注水井固井、封井实例分析

王17-25井位于长尾河流域附近，工程测井发现漏点位置为354.00～364.55m。该井经采取化学堵漏、膨胀管补贴等措施均未成功，为消除环保隐患，决定对其进行永久性封井。该井封井施工时，采用光油管挤水泥法封堵油层。具体施工过程是：首先将光油管下至设计要求深度，然后配制比重1.85～1.90 g/cm3的水泥浆，向井内挤注水泥6.4m3，顶替清水2.5m3，施工压力为11MPa，关井扩压90min后起出施工管柱。关井候凝72h后，探井内水泥塞面位置在232.82m，比设计要求塞面位置高出555m。

该井300m处存在套损，挤水泥封堵油层时，水泥浆从油管底部流出后向套损位置上行，凝固后造成井内水泥塞面过高。

挤注完水泥浆后，作业队伍直接提出施工管柱，未上提管柱至塞面以上进行反洗井，将井内多余的水泥洗出地面。

该井人工井底至施工管柱之间约200m距离，全部为地层水。当水泥浆到达该段后，一部分与地层水混合后产生混浆现象，相当于增加挤入井筒内的水泥浆量，由于井内水泥浆液面较高，故凝固后造成井内塞面过高。

对于上部套管存在破损或漏失的井时不宜使用光油管挤水泥法，建议使用单封隔器挤水泥法，这种方法是采用一级封隔器隔开非封堵层位，使用滑套或定压凡尔挤水泥。这种方法施工管柱结构较为简单，挤水泥封堵油层针对性强，封堵效果好。

1）对油层以下至井底的一段距离采用人工填砂的方法进行掩盖，将这段距离的地层水替换出来，以便封堵后油层以上形成坚实的水泥塞面，提高封堵效果。避免挤水泥时与地层水产生混浆现象，导致水泥浆比重减小，从而降低封堵效果。

2）采用单封隔器挤水泥法，能有效将封堵层与上部套损段隔开。可直接作用于封堵层位进行挤注，封堵效果较好。同时，挤水泥时可避免水泥浆沿油套环形空间上行，凝固后在井内形成过高的塞面。

3）挤注后井内压力较高时，可关井扩散压力，待水泥浆略稠化后缓慢上提施工管柱。稠化时间根据水泥和水泥浆的性质、作业深度、井下温度以及添加剂的性质与数量而定。

4）井口部分还可安装自封封井器，防止上提管柱时水泥沿油套管环形空间上返，从而造成水泥卡钻事故。

5）上提管柱至设计要求塞面位置以上1～2根油管反洗井，冲洗出井内多余的水泥浆，再上提管柱至安全高度，关井候凝。

措施效果：①水泥浆可直接挤注进入封堵层，施工针对性强，封堵油层效果好；②填砂至油层底部，封井后可在井下形成坚实的塞面；③井口安装自封封井器，可防止起管柱时井内水泥浆上窜发生卡钻事故，保障施工安全；④通过反洗井可将井内多余的水泥浆洗出地面，有效控制井内塞面高度，施工后甚至不需进行磨钻，可达到提高作业效率、缩短施工周期、降低作业成本的目的。

2.2 杏16-141井挤水泥封堵施工实例分析

该井长611-2层试油时日产液 66m3，含水100%，投产后单采长611-3层。由于对应注水井长611-2层与该井611-2层已经连通，导致该井套压达到10.8MPa，影响封隔器座封效果。由于投产后该井一直未见油，日产液达到100m3，且压力高存在安全隐患，决定对该井长611-2层挤水泥封堵。

该井施工时采用光油管挤水泥法，2次固井时共挤入比重1.85～1.90g/cm3的水泥浆6m3，顶替清水5m3，施工泵压14-15MPa，关井反应72h。试压合格后，上提管柱时发现井下管柱被水泥卡死，上提450kN活动解卡2天无效果。

1）该井上部套管有破损，挤注过程中水泥浆不断向套损部位上行，固井后油套管环形空间的水泥浆液面位置较高。

2）挤注水泥浆后，未将井内多余的水泥浆冲洗出来，也没有将井下管柱上提至安全高度，导致水泥凝固后将油管卡在井内。

3）该井套管试压时油套连通，套管返水正常，由于当时未及时活动井下管柱，放置1天后才上提管柱，错过最佳解卡时机，导致井下管柱被彻底卡死，造成井下事故。

该井上部套管存在套损，且地层压力较高，关井扩散放压时，一部分水泥浆从井口喷出，不仅造成资源浪费和环境污染，而且也影响固井封堵效果。若不放压，则无法上提施工管柱，易发生水泥卡钻事故。为解决这一问题，该井固井时建议采用不吐喷挤水泥法。在井口套管四通上安装自封封井器，封井器要能承受一定压力，与套管闸门配合控制套管通道。然后施工管柱上连接一个单流阀，其上再接一个滑套开关，管柱底部安装堵头，其它与单封隔器挤水泥管柱结构相同。不吐喷挤水泥法施工步骤：下封隔器挤水泥管柱、井口安装自封封井器、试挤、挤水泥浆、打顶替液、关井扩散压力、控制上提注灰管柱到反洗高度、投球憋压打开滑套、控制压力反循环洗井、使井筒内水泥浆液面脱离堵头位置20m、上提注灰管柱10根左右、憋压关井候凝、待水泥浆初凝后起出施工管柱。此法的优点是可提高封堵效果，对于封堵高压油、水井特别有利，应用不吐喷挤水泥法可在井内压力较高的情况下挤水泥，避免上提管柱时挤入地层的水泥浆返出，封堵效果和质量都较好，成功率很高。并可以准确的控制井内塞面高度，减少磨钻工作量。缺点是施工比较复杂，对作业队伍的技术要求较高。

施工注意事项：①在单封隔器挤水泥管柱的基础上，下部连接单流阀和滑套，封隔器上部连接安全接头，便于管柱遇卡时倒扣处理；②挤完水泥浆后若井内压力较高，先关井扩散压力，待水泥浆略稠化后再提出施工管柱；③井口安装自封封井器，可确保上提管柱时油套环形空间液柱压力平衡，避免水泥浆上返过高造成卡钻事故，同时由于施工管柱上连接单流阀，可有效防止挤入地层的水泥浆从油管喷出，降低固井封堵效果；④上提管柱至塞面以上10～20m，打开滑套，建立反循环洗井通道，通过反洗井，使水泥浆液面脱离管柱底部20m左右，可有效控制井内塞面高度；⑤上提管柱10根左右至安全高度，憋压关井候凝，待水泥浆初凝后起出全部施工管柱。

2.3 王3-28井应用不吐喷法挤水泥封井成功实例

王3-28井位于安塞县王窑乡王窑村杨桥组，于1992年12月30日投产，生产长611-2层，累积产油 1.1611×104t， 累积产水 0.1645×104m3。 该井2009年1月套损，采用Y341-114封隔器，在1 148m的位置座封。2011年8月25日，该井进行清防垢措施，措施后仍然结垢造成多次泵卡，且该井存在套损，多次座封无效，又距老乡村庄和饮水点较近，所以对该井实施固井永久封井。

根据该井地层压力较高，且上部套管存在套损的情况，选择水泥挤注工艺时，采用不吐喷挤水泥法进行封井。

采用不吐喷挤水泥法的优势是：①是挤水泥施工时直接作用于封堵油层，防止水泥上窜，节约水泥用量，且封堵效果较好；②可准确控制挤水泥封井后井内的塞面位置，施工后不需磨钻，缩短施工时间，降低作业成本；③封隔器上部安装正反扣接头（相当于安全接头），顶替清水后可将井下管柱从封隔器上部倒开，可有效避免发生水泥卡钻事故。

3 认识与结论

3.1 实例论证结果

通过实例论证，挤水泥方法选择的正确与否，直接关系到固井封井施工的成败与效果。因此，施工前应充分考虑是否存在套损、挤封层位、压力等井下情况。根据井况，确定适合的挤水泥方法，并制定相应的安全预防措施。施工时，现场要有专人技术指导，严格执行技术标准，确保封井或固井效果。固井封井效果好，则井内形成的塞面坚实稳固，试压合格；同时，塞面位置和预计深度差异不大，可在很短时间内磨铣处理掉，甚至不需磨钻就可直接进行下一步工序，极大的缩短施工周期，降低作业成本。

3.2 挤水泥施工的注意事项

1）采用光油管进行挤入法固井封井或封堵窜槽时，要特别注意上部套管应无破损或漏失。

2）采用封隔器挤水泥法或不吐喷挤水泥法时应注意，封隔器以上应安装安全接头，以便于管柱遇卡时倒扣处理。

3）挤注水泥施工时，现场应有备用的水泥车，若泵注的水泥车发生故障，则立即改用备用水泥车；若修井车发生故障不能上提管柱时，应立即反洗出井内的水泥浆，防止发生水泥卡钻事故。

4）挤水泥施工的全部作业时间不得超过水泥初凝时间的70%，防止水泥凝固后将井下管柱卡死。

5）顶替清水时，顶替量应当准确无误，不能多替也不能少替。

6）关井候凝时，井口各部位应密封严密，防止刺漏造成井内水泥上窜。

7）漏失严重井注水泥时需要水泥加速凝固，配制水泥浆时应加大比重和黏度，同时加入一定比例的速凝剂。

[1]聂海光，王新河．油气田井下作业修井工程[M]．北京：石油工业出版社，2002．

[2]王坤，杨利平，雷明平，等．延时挤灰封堵产层工艺在苏丹六区富拉油田的应用[J]．内蒙古石油化工，2011，37（23）：146-147．

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[4]毛万里，张立义，候万勇.一种新的挤水泥技术[J].新疆石油科技，1998,8（4）：32-33

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