水泥擠封工藝方法探討

鞏繼云，劉錦玉，趙瑞元，邱家友，蒲新輝，姜朝陽(yáng)

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠 （陜西 延安 716000）

2012年安塞油田共實(shí)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，施工后磨鉆處理水泥塞需5～6天，單井磨鉆費(fèi)用約9萬(wàn)元，全年磨鉆處理水泥塞費(fèi)用近300萬(wàn)元。采用常規(guī)的水泥擠封工藝，擠水泥后井內(nèi)形成的塞面高，磨鉆處理時(shí)間較長(zhǎng)，若采取措施不當(dāng)，還易造成水泥卡鉆等嚴(yán)重后果。

隨著老井固井工作量的不斷增加，擠水泥固井封井措施中存在的問(wèn)題也日益突出，若能改進(jìn)目前水泥擠封工藝方法，有效解決固井或封井時(shí)造成塞面過(guò)高的問(wèn)題，既可降低作業(yè)成本，又可縮短占井周期，使油水井盡快投入生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益[1-3]。

1 目前常用水泥擠封方法

1.1 套管平推擠水泥法

主要應(yīng)用在永久性封井措施中。這種方法是井內(nèi)不下管柱，利用套管直接擠注水泥漿[4-5]。該方法與打橋塞、填砂的工藝相配合，還可封堵上部套管漏失。優(yōu)點(diǎn)是施工時(shí)井內(nèi)不下管柱，避免發(fā)生水泥卡鉆事故，施工簡(jiǎn)單，安全可靠；缺點(diǎn)是不能分層段擠注，且施工后井筒內(nèi)留下的水泥塞面較高。封堵漏失段后，需鉆開(kāi)井筒上部的水泥塞繼續(xù)生產(chǎn)，磨鉆所需時(shí)間較長(zhǎng)，處理費(fèi)用高。

1.2 光油管擠水泥法

目前廣泛應(yīng)用于固井、封井及各類(lèi)水泥擠封措施中，如封井?dāng)D封油層，或與打橋塞填砂相配合進(jìn)行2次固井、套管堵漏等措施。施工步驟是將光油管下入擠封井段以上30～50m，然后試擠清水、擠注水泥漿、頂替清水、關(guān)井?dāng)U散壓力、上提管柱控制反洗井、關(guān)井候凝。這種方法操作簡(jiǎn)單，容易掌握。

這種方法的缺點(diǎn)是：①對(duì)上部套管存在漏失的井，采用光油管擠水泥封堵時(shí)水泥漿易上行，凝固后井內(nèi)形成的塞面較高，由于固井后還要開(kāi)采下部層位，需鉆掉固井形成的塞面，磨鉆所需時(shí)間長(zhǎng)，作業(yè)費(fèi)用較高；②對(duì)壓力較高的油水井封堵時(shí)，擠水泥后往往井內(nèi)壓力較高，若上提管柱，擠入地層的水泥漿從井口反吐，影響封堵效果，若不動(dòng)管柱，則易發(fā)生水泥卡鉆事故。

2 水泥擠封措施實(shí)例分析

2.1 王17-25注水井固井、封井實(shí)例分析

王17-25井位于長(zhǎng)尾河流域附近，工程測(cè)井發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)位置為354.00～364.55m。該井經(jīng)采取化學(xué)堵漏、膨脹管補(bǔ)貼等措施均未成功，為消除環(huán)保隱患，決定對(duì)其進(jìn)行永久性封井。該井封井施工時(shí)，采用光油管擠水泥法封堵油層。具體施工過(guò)程是：首先將光油管下至設(shè)計(jì)要求深度，然后配制比重1.85～1.90 g/cm3的水泥漿，向井內(nèi)擠注水泥6.4m3，頂替清水2.5m3，施工壓力為11MPa，關(guān)井?dāng)U壓90min后起出施工管柱。關(guān)井候凝72h后，探井內(nèi)水泥塞面位置在232.82m，比設(shè)計(jì)要求塞面位置高出555m。

該井300m處存在套損，擠水泥封堵油層時(shí)，水泥漿從油管底部流出后向套損位置上行，凝固后造成井內(nèi)水泥塞面過(guò)高。

擠注完水泥漿后，作業(yè)隊(duì)伍直接提出施工管柱，未上提管柱至塞面以上進(jìn)行反洗井，將井內(nèi)多余的水泥洗出地面。

該井人工井底至施工管柱之間約200m距離，全部為地層水。當(dāng)水泥漿到達(dá)該段后，一部分與地層水混合后產(chǎn)生混漿現(xiàn)象，相當(dāng)于增加擠入井筒內(nèi)的水泥漿量，由于井內(nèi)水泥漿液面較高，故凝固后造成井內(nèi)塞面過(guò)高。

對(duì)于上部套管存在破損或漏失的井時(shí)不宜使用光油管擠水泥法，建議使用單封隔器擠水泥法，這種方法是采用一級(jí)封隔器隔開(kāi)非封堵層位，使用滑套或定壓凡爾擠水泥。這種方法施工管柱結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，擠水泥封堵油層針對(duì)性強(qiáng)，封堵效果好。

1）對(duì)油層以下至井底的一段距離采用人工填砂的方法進(jìn)行掩蓋，將這段距離的地層水替換出來(lái)，以便封堵后油層以上形成堅(jiān)實(shí)的水泥塞面，提高封堵效果。避免擠水泥時(shí)與地層水產(chǎn)生混漿現(xiàn)象，導(dǎo)致水泥漿比重減小，從而降低封堵效果。

2）采用單封隔器擠水泥法，能有效將封堵層與上部套損段隔開(kāi)?？芍苯幼饔糜诜舛聦游贿M(jìn)行擠注，封堵效果較好。同時(shí)，擠水泥時(shí)可避免水泥漿沿油套環(huán)形空間上行，凝固后在井內(nèi)形成過(guò)高的塞面。

3）擠注后井內(nèi)壓力較高時(shí)，可關(guān)井?dāng)U散壓力，待水泥漿略稠化后緩慢上提施工管柱。稠化時(shí)間根據(jù)水泥和水泥漿的性質(zhì)、作業(yè)深度、井下溫度以及添加劑的性質(zhì)與數(shù)量而定。

4）井口部分還可安裝自封封井器，防止上提管柱時(shí)水泥沿油套管環(huán)形空間上返，從而造成水泥卡鉆事故。

5）上提管柱至設(shè)計(jì)要求塞面位置以上1～2根油管反洗井，沖洗出井內(nèi)多余的水泥漿，再上提管柱至安全高度，關(guān)井候凝。

措施效果：①水泥漿可直接擠注進(jìn)入封堵層，施工針對(duì)性強(qiáng)，封堵油層效果好；②填砂至油層底部，封井后可在井下形成堅(jiān)實(shí)的塞面；③井口安裝自封封井器，可防止起管柱時(shí)井內(nèi)水泥漿上竄發(fā)生卡鉆事故，保障施工安全；④通過(guò)反洗井可將井內(nèi)多余的水泥漿洗出地面，有效控制井內(nèi)塞面高度，施工后甚至不需進(jìn)行磨鉆，可達(dá)到提高作業(yè)效率、縮短施工周期、降低作業(yè)成本的目的。

2.2 杏16-141井?dāng)D水泥封堵施工實(shí)例分析

該井長(zhǎng)611-2層試油時(shí)日產(chǎn)液 66m3，含水100%，投產(chǎn)后單采長(zhǎng)611-3層。由于對(duì)應(yīng)注水井長(zhǎng)611-2層與該井611-2層已經(jīng)連通，導(dǎo)致該井套壓達(dá)到10.8MPa，影響封隔器座封效果。由于投產(chǎn)后該井一直未見(jiàn)油，日產(chǎn)液達(dá)到100m3，且壓力高存在安全隱患，決定對(duì)該井長(zhǎng)611-2層擠水泥封堵。

該井施工時(shí)采用光油管擠水泥法，2次固井時(shí)共擠入比重1.85～1.90g/cm3的水泥漿6m3，頂替清水5m3，施工泵壓14-15MPa，關(guān)井反應(yīng)72h。試壓合格后，上提管柱時(shí)發(fā)現(xiàn)井下管柱被水泥卡死，上提450kN活動(dòng)解卡2天無(wú)效果。

1）該井上部套管有破損，擠注過(guò)程中水泥漿不斷向套損部位上行，固井后油套管環(huán)形空間的水泥漿液面位置較高。

2）擠注水泥漿后，未將井內(nèi)多余的水泥漿沖洗出來(lái)，也沒(méi)有將井下管柱上提至安全高度，導(dǎo)致水泥凝固后將油管卡在井內(nèi)。

3）該井套管試壓時(shí)油套連通，套管返水正常，由于當(dāng)時(shí)未及時(shí)活動(dòng)井下管柱，放置1天后才上提管柱，錯(cuò)過(guò)最佳解卡時(shí)機(jī)，導(dǎo)致井下管柱被徹底卡死，造成井下事故。

該井上部套管存在套損，且地層壓力較高，關(guān)井?dāng)U散放壓時(shí)，一部分水泥漿從井口噴出，不僅造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，而且也影響固井封堵效果。若不放壓，則無(wú)法上提施工管柱，易發(fā)生水泥卡鉆事故。為解決這一問(wèn)題，該井固井時(shí)建議采用不吐噴擠水泥法。在井口套管四通上安裝自封封井器，封井器要能承受一定壓力，與套管閘門(mén)配合控制套管通道。然后施工管柱上連接一個(gè)單流閥，其上再接一個(gè)滑套開(kāi)關(guān)，管柱底部安裝堵頭，其它與單封隔器擠水泥管柱結(jié)構(gòu)相同。不吐噴擠水泥法施工步驟：下封隔器擠水泥管柱、井口安裝自封封井器、試擠、擠水泥漿、打頂替液、關(guān)井?dāng)U散壓力、控制上提注灰管柱到反洗高度、投球憋壓打開(kāi)滑套、控制壓力反循環(huán)洗井、使井筒內(nèi)水泥漿液面脫離堵頭位置20m、上提注灰管柱10根左右、憋壓關(guān)井候凝、待水泥漿初凝后起出施工管柱。此法的優(yōu)點(diǎn)是可提高封堵效果，對(duì)于封堵高壓油、水井特別有利，應(yīng)用不吐噴擠水泥法可在井內(nèi)壓力較高的情況下擠水泥，避免上提管柱時(shí)擠入地層的水泥漿返出，封堵效果和質(zhì)量都較好，成功率很高。并可以準(zhǔn)確的控制井內(nèi)塞面高度，減少磨鉆工作量。缺點(diǎn)是施工比較復(fù)雜，對(duì)作業(yè)隊(duì)伍的技術(shù)要求較高。

施工注意事項(xiàng)：①在單封隔器擠水泥管柱的基礎(chǔ)上，下部連接單流閥和滑套，封隔器上部連接安全接頭，便于管柱遇卡時(shí)倒扣處理；②擠完水泥漿后若井內(nèi)壓力較高，先關(guān)井?dāng)U散壓力，待水泥漿略稠化后再提出施工管柱；③井口安裝自封封井器，可確保上提管柱時(shí)油套環(huán)形空間液柱壓力平衡，避免水泥漿上返過(guò)高造成卡鉆事故，同時(shí)由于施工管柱上連接單流閥，可有效防止擠入地層的水泥漿從油管?chē)姵?，降低固井封堵效果；④上提管柱至塞面以?0～20m，打開(kāi)滑套，建立反循環(huán)洗井通道，通過(guò)反洗井，使水泥漿液面脫離管柱底部20m左右，可有效控制井內(nèi)塞面高度；⑤上提管柱10根左右至安全高度，憋壓關(guān)井候凝，待水泥漿初凝后起出全部施工管柱。

2.3 王3-28井應(yīng)用不吐噴法擠水泥封井成功實(shí)例

王3-28井位于安塞縣王窯鄉(xiāng)王窯村楊橋組，于1992年12月30日投產(chǎn)，生產(chǎn)長(zhǎng)611-2層，累積產(chǎn)油 1.1611×104t， 累積產(chǎn)水 0.1645×104m3。 該井2009年1月套損，采用Y341-114封隔器，在1 148m的位置座封。2011年8月25日，該井進(jìn)行清防垢措施，措施后仍然結(jié)垢造成多次泵卡，且該井存在套損，多次座封無(wú)效，又距老鄉(xiāng)村莊和飲水點(diǎn)較近，所以對(duì)該井實(shí)施固井永久封井。

根據(jù)該井地層壓力較高，且上部套管存在套損的情況，選擇水泥擠注工藝時(shí)，采用不吐噴擠水泥法進(jìn)行封井。

采用不吐噴擠水泥法的優(yōu)勢(shì)是：①是擠水泥施工時(shí)直接作用于封堵油層，防止水泥上竄，節(jié)約水泥用量，且封堵效果較好；②可準(zhǔn)確控制擠水泥封井后井內(nèi)的塞面位置，施工后不需磨鉆，縮短施工時(shí)間，降低作業(yè)成本；③封隔器上部安裝正反扣接頭（相當(dāng)于安全接頭），頂替清水后可將井下管柱從封隔器上部倒開(kāi)，可有效避免發(fā)生水泥卡鉆事故。

3 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

3.1 實(shí)例論證結(jié)果

通過(guò)實(shí)例論證，擠水泥方法選擇的正確與否，直接關(guān)系到固井封井施工的成敗與效果。因此，施工前應(yīng)充分考慮是否存在套損、擠封層位、壓力等井下情況。根據(jù)井況，確定適合的擠水泥方法，并制定相應(yīng)的安全預(yù)防措施。施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)要有專(zhuān)人技術(shù)指導(dǎo)，嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保封井或固井效果。固井封井效果好，則井內(nèi)形成的塞面堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固，試壓合格；同時(shí)，塞面位置和預(yù)計(jì)深度差異不大，可在很短時(shí)間內(nèi)磨銑處理掉，甚至不需磨鉆就可直接進(jìn)行下一步工序，極大的縮短施工周期，降低作業(yè)成本。

3.2 擠水泥施工的注意事項(xiàng)

1）采用光油管進(jìn)行擠入法固井封井或封堵竄槽時(shí)，要特別注意上部套管應(yīng)無(wú)破損或漏失。

2）采用封隔器擠水泥法或不吐噴擠水泥法時(shí)應(yīng)注意，封隔器以上應(yīng)安裝安全接頭，以便于管柱遇卡時(shí)倒扣處理。

3）擠注水泥施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有備用的水泥車(chē)，若泵注的水泥車(chē)發(fā)生故障，則立即改用備用水泥車(chē)；若修井車(chē)發(fā)生故障不能上提管柱時(shí)，應(yīng)立即反洗出井內(nèi)的水泥漿，防止發(fā)生水泥卡鉆事故。

4）擠水泥施工的全部作業(yè)時(shí)間不得超過(guò)水泥初凝時(shí)間的70%，防止水泥凝固后將井下管柱卡死。

5）頂替清水時(shí)，頂替量應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確無(wú)誤，不能多替也不能少替。

6）關(guān)井候凝時(shí)，井口各部位應(yīng)密封嚴(yán)密，防止刺漏造成井內(nèi)水泥上竄。

7）漏失嚴(yán)重井注水泥時(shí)需要水泥加速凝固，配制水泥漿時(shí)應(yīng)加大比重和黏度，同時(shí)加入一定比例的速凝劑。

[1]聶海光，王新河．油氣田井下作業(yè)修井工程[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2002．

[2]王坤，楊利平，雷明平，等．延時(shí)擠灰封堵產(chǎn)層工藝在蘇丹六區(qū)富拉油田的應(yīng)用[J]．內(nèi)蒙古石油化工，2011，37（23）：146-147．

[3]黎亮．利用封隔器擠注水泥技術(shù)[J]．內(nèi)蒙古石油化工,2009,34（6）：89-90．

[4]毛萬(wàn)里，張立義，候萬(wàn)勇.一種新的擠水泥技術(shù)[J].新疆石油科技，1998,8（4）：32-33

[5]楊朝輝，高愛(ài)花，李建國(guó)，等．水泥承載器在擠水泥作業(yè)中的應(yīng)用[J]．鉆采工藝，2004，27（6）：112-113．