油田修井作業(yè)擠水泥技術(shù)

1、一 7 2 一 ■ 維修改造 石 油 與 化 工 設(shè) 備2 0 1 0 年 第1 3 卷油田修井作業(yè)擠水泥技術(shù) 陶煜征 ( 中國(guó)石油遼河油田公司歡喜嶺工程技術(shù)處 ，遼 寧 盤(pán)錦 1 2 4 11 4 )[ 摘 要] 本文從油井水泥的成份 、水泥添加劑 、水化機(jī)理、固化過(guò)程 、 施 工方法等方面詳 細(xì)論述了油田修井作 業(yè)中 針對(duì)不 同情況 ，采用不同的方法，達(dá)到擠水泥的最佳效果。[ 關(guān)鍵詞]修井作業(yè)；水泥漿；添加劑；失水；喉道；擠水泥工

2、藝在油田修井作業(yè)中 ，擠水泥封竄 、封層、封 井 、堵 水 是 油 田開(kāi)發(fā) 中不 可 缺 少 的 工 藝 。 因地 質(zhì) 條 件 、油 井 狀況 、工 藝 目的 的不 同 ，所 采 取 的 方 法 也 不 同 。本 文探 討 了如 何 針對(duì) 不 同情 況 ，對(duì) 癥 下藥，以便達(dá)到擠水泥的最佳效果。1 油井水泥 的特點(diǎn) 1 ． 1 油井 水泥 的主 要成分 油井 水 泥 屬 硅 酸 鹽類(lèi) 水 泥 ，主 要 原 料 為石 灰 石 、粘 土 和

3、 少量 鐵 礦 石 。把 原料 按 一 定 比例混 合 磨 碎 ，做 成 生料 ，在 1 4 5 0 ~ C的高溫 下煅 燒 ，生 成 以硅酸鈣為主要成分 的熟料，再加少量 的石膏磨 細(xì) ，便 成為油 井水 泥 。1 ． 2 水泥漿 的物理性能 水 泥 漿 應(yīng) 具 有 良好 的流 動(dòng) 性 ，在 注 水泥 中不 會(huì) 凝 固 ，注 到預(yù) 定 位 置 后 要盡 快 凝 結(jié) 硬 化 形成 水 泥石 。由于井下情況差別很大 ，對(duì)水泥漿的主要 物理

4、性能，如密度 、稠化時(shí)間、失水 、強(qiáng)度等要 進(jìn) 行測(cè) 量 ，根據(jù) 現(xiàn)場(chǎng) 要求 進(jìn)行 調(diào)配 。1 ． 3 水泥添加劑 ( 1 )促凝 劑 ( 速 凝劑 )：可 縮短 水泥 漿稠 化 時(shí) 問(wèn) 的物 質(zhì)稱(chēng) 為促 凝 劑 ( 速 凝 劑 ) 。常 用 的有 ：HR ． 5 、氯 化鈣 、氯 化鈉 、氯 化鉀 、水 玻璃 及海 水 等 ；( 2 )緩凝 劑 ：可 延長(zhǎng) 水泥 漿稠 化 時(shí) 間 的物 質(zhì) 稱(chēng)為緩凝劑。常用的有：H R 2 0 、H

5、R 1 2 、葡萄糖酸 鈣 、鐵絡(luò) 鹽 、璜 化單 寧和璜 化烤 膠 、C MC；( 3 )降失水劑 ：可 降低水泥漿 失水量 的物 質(zhì) 稱(chēng) 為 降失 水 劑 。常 用 的有 ：DR一 1 3 、DR ． 1 5 、C MC、檸檬 酸 、羧 甲基羥 乙級(jí)纖維 素 、粘 土 ；( 4 )減阻劑 ( 分散劑 )：可降低水泥漿流動(dòng) 阻力的物質(zhì)稱(chēng)為減阻劑 ( 分散劑 )。常見(jiàn)的有：b ．奈磺酸 甲醛的縮合物、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽、木質(zhì) 素磺化鈉等；

6、( 5 )加重劑 ：可增加水泥漿密度 的物質(zhì)稱(chēng)為加 重劑 。常用 的有 ：重 晶石 、赤鐵礦 ；( 6 )減輕劑：可降低水泥漿密度 的物質(zhì)稱(chēng)為減 輕 劑 。常用 的有 ：膨 潤(rùn) 土 、硅 藻 土 、膨 脹珍 珠 巖、火 山灰、粘土粉 、瀝青粉、玻璃微珠等；( 7 )熱穩(wěn)定劑：可使水泥石在較高溫度下保 持一定強(qiáng)度的物質(zhì)稱(chēng) 為熱穩(wěn)定劑。常用的有：硅 粉 ，其 摻入 量 占干 水泥 質(zhì) 量 的3 0 ％～4 0 ％。對(duì) 熱 穩(wěn)定劑的性能要求：

7、2 7 0 ~ C，3 5 Mp a 條件下4 8 小時(shí) 強(qiáng)度 不衰 減 即為合格 。． ( 8 ) 消泡劑 ：可防止水泥漿產(chǎn)生氣泡 的物質(zhì)稱(chēng) 為消泡劑 。常用 的有 ：甘油聚醚 、山梨醇甘油酸 脂、磷酸三丁酯及硅醚油等；( 9 )防漏失劑：可防止或減少水泥漿漏失的物質(zhì)稱(chēng)為防漏 失劑 。常用的有 ：瀝青粒、纖維材 料 等 。1 ． 4 使用油井水泥的基本要求 水 泥漿 流動(dòng) 性好 ，適 宜 的初 始稠 度且 均質(zhì) 不起泡；容 易混合和泵

8、送 ，分散性好 ，摩擦 阻力 小 ；流變性好 ，頂替效率高；在注水泥、候凝和 硬 化 期 間應(yīng) 保 持 所 需 要 的物 理 性 能 和 化 學(xué) 性 能 ；滿足所要求條件下 的稠化時(shí)間和抗壓強(qiáng)度 ；具有 一 定 的 穩(wěn) 定性 ，具 有 抗 地層 水 的腐 蝕 能 力 ，水 泥 在 固 化 過(guò)程 中不 受 油 氣 水 的影 響 ；失 水 量及 失水 壓 力 要 符合 要 求 ， 固化后 不 發(fā) 生 滲 透 ； 具有 足 夠 快的早期強(qiáng)度

9、，短期 內(nèi)達(dá) 到要求 的抗壓強(qiáng)度和較 低 的滲透性 ，適用于射孔需要 ，不產(chǎn)生過(guò)多水泥 石裂縫；水泥凝 固有較小的體積收縮率；水泥漿 體 系穩(wěn)定 ，上 下密度 一致 。1 ． 5環(huán)境對(duì) 油井 水泥 的影 響 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表 明：溫度對(duì)油井水泥 的稠化 時(shí)間作者簡(jiǎn)介 ：陶 煜征 ( 1 9 7 O 一 )，男， 遼寧彰武人， 本科學(xué) 歷，從事油 田井下作業(yè)技術(shù) 研究工作 ，獲國(guó)家專(zhuān)利 6 項(xiàng) ，多次獲局級(jí) 科技進(jìn)步獎(jiǎng)。． 7 4 ． ■ 維

10、修改造 石 油 與 化 工 設(shè) 備2 0 1 0 年 第1 3 卷泥漿 ，當(dāng)水泥漿在射孔炮眼 ( 或 喉道 )處失水形 成濾餅時(shí)，泵壓 明顯上升 ，停止擠注 ，進(jìn)行洗井 洗出多余水泥漿，上提管柱候凝 ( 見(jiàn)圖2 )。該方 法適用于老井 、套管密封壓力不準(zhǔn)及地層吸收情 況 不 確 切 的井 況 ， 以及 采 用平 推 加 壓 方 法 不可 行 的井 。該技術(shù)特點(diǎn)是水泥漿液柱產(chǎn)生的壓力較大 。油管擠注 壓力 ( 泵車(chē)工作壓力 )較低 ，套

11、管壓力 較高 。水泥漿量充足 。具有一定 的安全性。失水 壓力不易掌握 。對(duì)失水量的控制是擠注成功 的關(guān) 鍵 。淺井 、高滲透率、地層膠結(jié)松散水層不宜采 用此 方法 。擰 } 水 泥 管 柱 示 意 圖／／ ／， ／／／ ，／／管弄 建／，／ ／ ／／／ ／{ i } 采誰(shuí) 警 攔 距一h 釋 A 并 曩 1 D 一 2 0擠 樅 井采‘ 曩／ 7 ／ ,／／／ 、人 工 卉 矗圖2 循 環(huán)擠 入法 2 ． 2 _ 3 平

12、推加壓擠入法 下光管柱至擠入井段 以上一定距離，從油管 擠注一定量的水泥漿 ( 或達(dá)到一 定的擠注壓力)后替擠清水，使水泥漿在管鞋 以下一定距離時(shí)帶 壓直接關(guān)井 ( 見(jiàn)圖3 )。該方法適用于擠注壓力較 低 ，水泥漿量較大的層位。對(duì)于封層、封井 、調(diào) 層 、堵串、尤其加固套管外水泥環(huán)有效。對(duì) 于淺 層 正壓水 層極 為有效 。圖3 平推加壓擠入法 該技術(shù)特點(diǎn)是整個(gè)施工過(guò)程不動(dòng)管柱 。水泥 漿量充足，擠注壓力較低。不洗井、帶壓 候凝防 止水

13、泥漿外吐 。適合淺井、松散地層采用。，， ／，／／／／ 謬井 痕密 度 假 設(shè)為 1， ／ ／ ／ ／／／ 套 管內(nèi)外 水 泥 漿柱壓 差／ ／／／ AP = O． 85 目／／／／ _●水漿密 度為1 ． 85／／ ／卜人 工井 底’圖4 平推加壓擠入法封竄示原理意圖 采用平推擠入法將水泥漿推至擠注井段頂界 2 0 m時(shí)，套管 內(nèi)外的水泥漿高差為H，水泥漿密度 為1 ． 8 5 g ／ c m，修井液密度1 ． 0 0 g

14、／ c m，則套管 內(nèi)外 壓 差 為：△P = ( 1 ． 8 5 ～ 1 ． 0 0)· H 即套管外壓力高于套管內(nèi)壓力 △ P 。在水泥漿 未凝 固之前打開(kāi)油管或套管，水泥漿會(huì)從套管外 吐至套管 內(nèi)。同理 ，如果采用循環(huán)擠入法水泥漿 達(dá)不到失水要求 ，洗井時(shí)水泥漿會(huì)外吐，達(dá)不到 預(yù) 期 目的 。2 ． 2 ． 4 水泥承轉(zhuǎn)器擠入法 用水泥承轉(zhuǎn)器擠水泥 ，適用于擠注 層上部套 管承壓不可靠 的井及擠注量無(wú)法預(yù)計(jì)的井或隔層 擠

15、注 。該技 術(shù)特 點(diǎn) 是洗井 時(shí)水泥 漿不 外 吐 ，擠注 層帶壓候凝 。擠注時(shí)安全性較高 。鉆水泥塞較費(fèi) 時(shí)。井徑較小時(shí)插入管內(nèi)徑較小，易堵塞 。2 ． 2 。 5 空井 筒加壓擠入法 空井筒加壓擠入法主要用于擠注松散的淺水層 或油氣水井的工程報(bào)廢封井 。其條件是擠水時(shí)地層 有吸收量 ，能夠使水泥漿進(jìn)入井筒。該技術(shù)特點(diǎn)是 整個(gè)施工過(guò)程不下管柱。水泥漿量充足，擠注壓力 較低。不洗井、帶壓候凝防止水泥漿外吐。3擠水泥作業(yè)應(yīng)注意事項(xiàng) ( 1