水泥浆封堵工艺探讨

李国明 丁伟 张永坤

摘要：水泥浆封堵工艺是，利用液体压力，挤入一定规格数量的水泥浆，使水泥浆进入地层缝隙或多孔地带、套管外空洞、破漏处等目的层，达到在地层内部或地层与套管之间形成水泥密封带，来承受各种应力，满足油、气、水井注采需要和生产措施的一种工艺技术。

关键词：水泥浆；液体压力；工艺技术

1.水泥浆封堵的目的和作用

水泥浆封堵的目的是：恢复油、气、水井的正常生产

水泥浆封堵的作用：封堵某一出水层或高含水层，解决在生产过程中的注采矛盾；对层间窜通、生产井和邻井窜通，通过挤水泥封窜槽；弥补油水井因套管破损而不能承受各种应力，填补地层亏空；封堵某井段漏失，保护油气资源；对固井质量不合格的井，通过挤水泥达到完井质量标准；对出砂井段，采用挤水泥及其添加剂实现人工井壁防砂；对生产层调整需要上返的油水井进行挤封。

2.水泥浆封堵方法和应用范围

2.1根据水泥浆进入地层的方式不同分为：循环法、挤入法、循环挤入法

1）、循环法封窜：将封堵用的水泥浆以循环的方式，在不憋压力的情况下替入窜槽井段的窜槽孔隙内，使水泥浆在窜槽孔隙内凝固，封堵窜槽井段。（根据封窜管柱连接方式和所用工具不同，循环法封窜又可分为单水力压差式和双水力压差式封隔器封窜两种。）

2）、挤入法封窜：是在憋有适当压力的情况下，将水泥浆挤入窜槽部位，已达到封窜的目的。该施工方法封窜比较可靠，能够封堵复杂的窜槽，但施工过程中会有大量水泥浆挤入油层，容易堵塞油流通道，污染油层，工艺较复杂，易造成井下事故。

由于井况不同，挤入法封窜分为（1）封隔器封窜和（2）油管封窜两种。

（1）、封隔器封窜

封隔器封窜管柱结构自下而上由球座、节流器、水力压差式封隔器及油管组成。为了避免或减少挤水泥时污染其他油层，封隔器下入位置应根据层段的不同选择

当窜槽以上油层较多时，采用由上而下挤水泥，将下部射孔井段填砂掩埋，将封隔器坐在紧靠窜通层上部的夹层上，水泥浆自上而下挤入窜槽。

当窜槽以上油层少时，采用自下而上挤水泥，先把下部射孔井段填砂，只露部分射孔井段。水泥浆由此上返进入窜槽内。

2）、光油管封窜

窜槽复杂或套管损伤不易下入封隔器时，可下入光油管柱进行封窜。封窜时，先把要封层以下射孔井段填砂全部掩埋或打水泥塞隔挡。把油管下到上部射孔井段（窜槽）以上10～15m（我队施工一般为20-30m）。水泥浆从油管注入，当水泥浆快出油管时，关闭套管，将水泥浆挤入窜槽中，水泥浆挤完（或起压力）后，正替清水至射孔井段，关油、套管侯凝。

施工时要特别注意上部套管应无损坏或漏失，顶替清水量应准确无误。

3）、循环挤入法封窜

是循环法与挤入法的联合使用。

施工过程是：当水泥浆注入窜槽内时套管闸门是打开的，以保证水泥浆在不憋压力的情况下进入窜槽内，当地层内窜槽部位进入足够的水泥浆后，关闭套管闸门使剩余的水泥浆在憋有一定压力的条件下挤入，以保证窜槽封堵。替够清水，上提封隔器至射孔井段以上，反洗井冲去多余的水泥浆，上提管柱，关井侯凝48h。

3.水泥封堵的施工方法的确定

3.1挤水泥施工方法的确定

在确定具体的施工方法时，应综合考虑油层物性、挤封层段、位置、套管完好情况、井况的因素，有针对的选择挤入法。

1）、光油管挤水泥：用于封窜、封层、防砂等，封堵井段以上套管完好，封堵长度不大于5m。

2）、循环挤入法：用于封层、防砂或吸收量低于200L/min，挤入压力高的孔、洞、破漏井，井内稳定，封堵层厚度大于5m的井。

4.水泥浆用量计算

挤水泥的水泥用量：与地层物性、生产历史、挤封目的、各種挤封井况有关，应综合考虑。

1）、挤封射孔井段时公式为：

V=（3.8～4.7）R2φh………（公式1）

V—水泥浆用量，m3；R—挤封半径，m；？--有效孔隙度，%；h—封堵层厚度，m；

2）、封窜时公式为：

V=（3.8～4.7）（R2-r2）h………（公式2）

V—水泥浆用量，m3；R—原裸眼半径，m；r—套管半径m；；h—封窜段长度，m；

3）、堵漏时公式为：

V=KV1

V—水泥浆用量，m3；K—系数，1～4；V1—水泥浆基数，（2.4m3）；

根据所用的泥浆量再计算出所用的干水泥量、清水用量。

干水泥计算公式为：

G=V·ρ1·（ρ2-ρ）/（ρ1-ρ）………（公式3）

G—干水泥用量，Kg；ρ1—干水泥密度，3.15g/cm3；ρ2—所配制的水泥浆密度，g/cm3；

ρ—清水密度，1.0Kg/cm3；

清水用量计算公式：

Q=V一G/ρ1………（公式4）

Q—配泥浆所用清水量，L；G—干水泥用量，Kg；ρ1—干水泥的密度，3.15Kg/cm3；

5.挤水泥施工过程

5.1施工前准备

1）、地面设备：提前检查好动力、提升系统，做的起下钻具不发生任何故障，水泥车组工作可靠、

2）、井眼准备：井眼畅通，井内相对稳定，所下工具达到设计要求

3）、井内管柱：下入管柱数据准确，按标准扭矩上紧，避免高压打掉管柱。如下双级封隔器，中间节流器位置下在下级封隔器顶部位置，上封隔器接安全接头。

4）、材料准备：被足够、合乎性能的压井液，水泥、添加剂、清水密度计、搅拌罐（3方以上）、1m钢板尺等

5.2挤水泥封窜施工

1）、洗井彻底畅通，准备充足的清水，反循环洗井一周以上，脱气、降温洗出混杂物，停泵后油套管液面平衡。漏失井不能建立循环的应选择其它方法注灰或更改措施，如下封隔器井等洗净井后再坐封

2）、试挤：得出挤封前地层吸收情况，进一步核定施工设计。试挤以压力平衡计时，时间不得少于5min，试挤的目的是即可观察挤入量，确定水泥浆量，又可清洗挤封层段通道。

3）、光油管挤水泥，尾管下到挤封井段以上10～15m左右，试挤后泵入前置液，挤水泥浆、泵入后置液，泵入顶替量、控压反洗井、憋压侯凝24～48h；

封隔器挤水泥，按设计量挤入水泥浆后，替置压井液，扩压，上提挤水泥管柱至挤封段顶部以上30m反洗后，憋压侯凝24～48h。

4）、加深管柱探灰面，（灰面盖住油层即可），反洗井后灰面试压10～12MPa，稳定30min，压降小于0.2MPa为合格

5）、提出管柱，下钻塞管钻塞至封窜井段底部或设计要求深度，彻底洗井后提出钻塞管柱

6）、下通井、刮削管柱，清除套管内壁上的水泥环。

7）、对封窜后的井段进行试压，一般试压10～12MPa，稳压30min，压降小于0.5MPa为封窜合格；否则重新进行封堵施工。

5.3挤水泥浆封堵的施工要求

1）、挤水泥过程中，最高压力不得超过套管抗挤强度的70%

2）、整个施工时间不得超过水泥浆初凝时间的70%

3）、挤水泥施工后需留水泥塞时，应高于封堵井段30～50m或达到设计要求

4）、侯凝时间24～48h

参考文献：

[1]孙祖岭、《职业技能培训教程与鉴定试题库》，井下作业工专业 北京：石油工业出版社。