措施井施工注水泥塞PPT课件

1,渤海石油职业学院石油工程教学部,授课张建国,第一章措施井施工,第一节注水泥塞施工,2,在修井工作中，为了进行回采油层、找窜封窜、找漏堵漏、上部套管试压等，往往注入水泥浆，在井内某一井段形成坚固的圆柱体塞状水泥石，以实现封隔井内某一层段的目的，这种方法称为注（或打）水泥塞。塞状水泥石称为水泥塞，俗称灰塞。,3,注水泥塞分类、目的及用途1、分类底水泥塞悬空水泥塞2、目的及用途（1）处理钻井过程中的井漏。（2）封层。隔开封闭某一层段（回采、找堵漏、找封窜、上部套管试压等）。（3）封井。（4）提供特殊工具的承座基础。,4,水泥塞封堵底层工艺,解决了因套管轻微变形而无法下入封隔器的油水井封堵问题。,夹层,二类油层,主力油层,水泥塞,石英砂,5,一、学习目标,掌握注水泥塞工艺理，现场能够正确进行注水泥塞操作。,6,二、准备工作,7,1m钢板尺一把,400型水泥车2台,15立方米计量罐一个,二、准备工作,8,二、准备工作,2.编写施工设计1）资料收集（1）作业井的套管规格、层位、射孔井段、地层渗透率、温度、压力系数、产液量、液性、漏失情况。（2）水泥性能。2）设计原则水泥塞厚度一般应在20m以上。被封堵层顶界到水泥塞面的距离必须大于5m。注水泥塞后井筒口袋深度应符合地质要求。用非清水压井注水泥塞时，修井液前后均必须替入适量清水作隔离液，井深超过3500m的井必须采用优质性能修井液。3)注水泥塞设计编写要求编写内容、格式应符合设计的要求，详见相关内容中的设计模式。,9,二、准备工作,3.施工用液准备根据施工设计要求备足符合要求的修井液和清水。（1）在5m3储液罐内备足顶替用的修井液。（2）在2m3罐中装入配灰浆用的清水。,准备施工用液,包括1)备足符合要求的压井液和清水；压井液一般为井筒容积的1.52倍2)备足符合要求配水泥浆的清水；配水泥浆的清水要做氯离子(CL-)化验，当井深小于3000m时为1000mgL以下，当井深超过3000m时为700mg/L以下；,10,二、准备工作,4.油井水泥准备（1）施工前要在实验室，对所用的油井水泥及添加剂的性能进行抽样化验。（2）把油井水泥和添加剂按设计要求用量备足拉送到井场，并在现场检查水泥质量。（3）将水泥摆放在配水泥浆的操作台上。,11,二、准备工作,5.清水的准备（1）将清水拉到井场，并做氯根化验。（2）将不合格的清水放入2m3配水泥浆罐内。6.井筒及管柱准备（1）通井、刮削彻底清除井壁上污物。（2）若在自喷井注水泥塞施工，施工前必须用合适的压井液进行压井，达到井筒液柱压力与地层压力相平衡。（3）若井漏失严重，必须采取填砂或堵漏等工艺封堵漏失层段。（4）准确计算、丈量、配好注水泥塞管柱，并做好记录。,12,二、准备工作,7.地面设施、设备准备（1）将水泥车与施工管线三通上装单流阀的一端用快速管线连接。（2）接好刺水泥浆的刺枪。（3）在水泥车后面装液斗内装清水22.5m3。（4）将水泥车上水管线插入2m3配水泥浆罐内。（5）检查好提升动力设备、井架、游动系统、工具、用具。（6）在现场必须有备用的水泥车。,13,1.将管柱完成在注灰深度（将注水泥管柱下至预计水泥塞底部0.5m2m），装好井口；管柱尾部为光油管，如有其他需要可带喇叭口或油管鞋,三、注水泥塞施工操作步骤,设计灰面顶部,设计灰面底部,14,3.配制水泥浆根据设计要求的水泥塞长度配制水泥浆，配水泥浆的水与试验用水必须一致。1）密度应控制在1.81.95之间，使用密度计直接测定。水泥浆的密度太小，灰塞的强度等指标达不到；密度太大，则流动性变差。2）用量应根据各井的实际情况决定，深井注灰塞和浅井注灰塞，其附加量是有所不同的。配制水泥浆量应大于水泥塞体积，一般是采用在理论计算的基础上，加附加量的方法。实际配制的水泥浆量是理论用量的1.2倍。,三、注水泥塞施工操作步骤,2.连接施工管线，并按施工设计要求试压；试压25MPa，经5min不刺不漏为合格；,15,三、注水泥塞施工操作步骤,4.注水泥塞1）正替设计规定量的水泥浆2）正顶替水泥浆用与压井液相同密度的液体将水泥浆顶替到预定位置。,16,一、顶替量准确、无误。保证油套管水泥浆面平衡，防止拆井口后油套管返水。73mm油管,其量为深度m3.02L/m；,顶替是注灰塞成功与否的关键，必须要做到：,油管规范,17,1000m,顶替量=3.021000=3020L,注灰管柱下入深度。,实际注水泥塞的厚度。,无隔离液,顶替深度,18,950m,顶替量=3.02950=2869L,有隔离液,注灰管柱下入深度。,实际注水泥塞的厚度。,隔离液的厚度。,顶替深度,19,二、要造压差。使油管内液柱压力大于环空液柱压力0.20.3MPa，以保证水泥浆自动从注灰管柱内流出。而且起管柱时油管不喷，保证水泥塞质量。三、要注意。常规注水泥塞施工的液体要保持中性，矿化度不能太高。用非清水（泥浆或高含盐类）压井注水泥塞时，在替入的灰浆前、后需按一定的容积比，替入前垫液和后隔离液（清水）。目的是防止水泥浆与泥浆掺混或使水泥浆速凝或不凝固。，而且清水还能冲洗套管壁使灰浆能牢固的凝结在套管上。,顶替是注灰塞成功与否的关键，必须要做到：,20,清水,隔离液,非清水,按设计配制好水泥浆后按前隔离液，水泥浆、后隔离液、替置液顺序和设计量注入井内。,21,5.反洗井上提管柱至设计灰面以上12m，坐好井口后用压井液将管柱内及环空的灰浆残余洗出井筒。要求：1）反洗井用液量不得少于注灰管柱内容积的1.5倍，2）泵的排量要适当低一些，以免造成水泥塞位置下移。,三、注水泥塞施工操作步骤,22,6.关井候凝上提油管至设计水泥面位置以上100m，坐好井口，向井筒灌满同性能压井液，关井候凝。1）候凝时间应根据所选用油井水泥的API级别以及井温确定，一般在2448h之间。,三、注水泥塞施工操作步骤,23,2）候凝时井内必须稳定，油套管液面必须在井口。3）对于高压不稳定井或层间干扰大的井应采取加压候凝，一般加压35MPa。,7.探灰面（探水泥面位置(深度)符合设计要求）加深管柱探灰面，反复试探3次，每次加压（510）（1020）kN，确定水泥塞面后，上提管柱至灰面以上20m，坐好井口，装上压力表；,三、注水泥塞施工操作步骤,24,8.试压对所打水泥塞的密封情况进行验证，保证灰塞密封合格，试压标准同套管试压,套管内注水泥塞试压标准,试压前先反循环洗井后再试压，防止油管堵塞，试压失真。,三、注水泥塞施工操作步骤,25,26,注水泥塞操作步骤：,顶替水泥浆,试压,反洗井,探灰面,下管柱,连管线试压,配制水泥浆,关井候凝,注水泥塞,27,1.在注灰塞过程中，因压力高，故注灰塞管柱必须上紧，不能发生断落事故；管柱必须丈量、计算准确，累计长度误差小于0.2。2.必须保证油管挂密封盘根完好，管柱和井口要密封，保证在液体循环过程中不会“短路”；3.井筒内的液体要保持中性，矿化度不能太高，否则将使水泥浆在井筒内速凝或不凝固。严禁使用促凝或缓凝作用的液体作为注水泥塞压井液；4.井筒液柱压力与地层压力保持平衡，既不喷，也不漏，将井压稳方可注水泥塞施工；确保井内稳定不出油、气和水是灰浆凝固的基本条件之一。因此，一般不在井内不稳定、压井液外溢、气浸等情况下注灰塞。,四、注水泥塞施工注意事项,28,5.注灰井在不溢不漏情况下才能进行注水泥塞施工；6.替、顶、反洗水泥浆过程中，中途不得随意停泵。1）施工中若水泥车发生故障不能泵送时，应立即上提管柱至安全高度或全部起出井内管柱；2）施工中提升设备发生故障不能起下管柱时，应立即反洗井，将井内全部水泥浆洗出井筒；7.必须在设计的施工时间内控制施工，关井候凝期间，井口要保证无渗漏,四、注水泥塞施工注意事项,29,8.探灰面时，加深管柱若未探着灰面，应将管柱尾管提至候凝深度以上；9.注水泥塞管线的进出口应一致,并做好反洗准备,管按标准试压；10.坐油管挂时必须检查油管挂密封盘根是否完好,若盘根损坏应及时更换；11.对有漏失的油井注水泥塞施工,必须垫够稠修井泥浆方可施工；12.从配水泥浆到反洗井开始所经历的作业时间要控制在水泥浆稠化时间的70之内,四、注水泥塞施工注意事项,30,1.设计的水泥塞厚度应在10m以上；2.水泥塞与被封堵层顶界的距离必须大于5m；3.注水泥塞后井筒口袋深度应符合地质要求。正常情况下，水泥塞顶面要保证在待返油层或上部已射层底界20m以上；,五、注水泥塞施工质量要求,31,4.需封井的油水井无特殊要求者应注两个水泥塞，第一个水泥塞位于最上一个射开层顶界以上5060m，第二个水泥塞顶面距井口50m左右；5.注水泥塞井段夹层小于10m时，注水泥塞管柱要进行磁性定位校正长度，尤其是深井；6.特殊情况下，可采用灌注法或挤注法。对高压、高含水层还可用挤入的方法注灰塞。7.减少水泥浆凝固时收缩反应与环空液柱压力变化；,三、注水泥塞施工质量要求,32,8.打悬空水泥塞时，一般采取的办法是：（1）填砂至预定灰塞底部位置。这种方法适用于封闭层与人工井底距离较短的井；若预封闭层与人工井底距离较长，不易用填砂处理，就需要用钙化稠泥浆的方法处理，即先垫入钙化稠泥浆于封闭层之上，再进行注灰塞。（2）压木塞法，用管柱将木塞压送到灰塞底部以防灰浆下沉，此多用在正规套管井中。（3）在悬空井垫一段稠化物或高密度液体，切断液体交换条件，而达到防止其下沉目的。,33,六、注水泥塞施工技术要求,1、自喷井注水泥塞前，必须用压井液将井压平衡后，方可进行注水泥塞施工。2、注水泥塞管线必须按标准试压，试验压力为10MZa，5min不刺不漏。3、注水泥塞管柱必须丈量、计算准确，累计长度误差小于0.2。4、必须保证油管挂密封盘根完好或采用悬挂式井口装置。5、井筒液柱压力与地层压力保持平衡，既不喷，也不漏。6、如果地层漏失严重，可根据具体情况，先填砂或使用堵漏剂进行堵漏。7、井筒内的液体要保持中性，矿化度不能太低，否则将使水泥浆在井筒内速凝或不凝固。,34,六、注水泥塞施工技术要求,8、注水泥塞的管柱内壁要清洁，管柱和井口要密封，保证在液体循环过程中不会“短路”，保证水泥浆顶替深度的准确及正洗出多余的水泥浆。9、计算顶替量必须准确。10、要有专人指挥，专人计量。11、正洗井时,泵的排量要适当低一些，以免造成水泥塞位置下移。12、替、顶、正洗水泥浆过程中，中途不得随意停泵。13、在顶替水泥浆中途，若水泥车出现故障，应立即起出井内油管。14、若顶替液将水泥浆顶替到预定位置，在上提油管时提升系统出现故障，应立即正洗出全部水泥浆。15、从配水泥浆到正洗井开始所经历的作业时间要控制在水泥浆稠化时间的50之内，正洗井中途不得停泵。,35,淡水水泥浆的配制,（按干水泥100kg，密度3.15g/3计算）,七、参数计算,36,37,38,干水泥密度为3.15g/cm3,39,顶替液用量的计算,40,八、相关知识,（一）油井水泥指应用于各种钻井条件下进行固井、修井、挤注等作业的硅酸盐水泥和非硅酸盐水泥。（二）油井水泥的主要成分2.化学组成1）主要氧化物氧化钙（CaO）通常占熟料中的6267。二氧化硅（SiO2）通常占熟料中的2023。三氧化二铝（AI2O3）通常占熟料中的37。氧化铁（Fe2O3）通常占熟料中的26。,41,八、相关知识,2）游离氧化物游离氧化钙（fCaO）；游离氧化硅（fSiO2）。其他氧化物氧化镁（MgO）通常在熟料中含量小于6。碱质（K2ONaO）。硫酐（SO3）熟料中含量一般在0.20.5。五氧化二磷（Z2O5）含量一般在0.20.5。二氧化钛（TiO2）含量一般在0.20.3。,42,2.矿物组成由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙四种化合物组成。它们在水化时对水泥物理性能将产生较大的影响，故称为水泥的“活性成分”。人为地控制水泥中四种活性成分的比例以及它们的细度大小，能有效地改变油井水泥的基本性能，,43,（三）AZI油井水泥的分类2.根据使用环境分为：A、B、C、D、E、F、G、H、J九种，修井常用水泥为G级和H级。2.根据水泥抗硫酸盐能力分为：普通型（O）、中抗硫型（MSR）、低抗硫型（HSR）。3.特殊水泥（2）纤维水泥纤维水泥就是一种能减少射孔损伤的弹性水泥，具有良好的变形恢复力，并能抗冲击。（2）超细水泥超细水泥是平均粒度直径为6um，最大粒度直径为10um的精磨水泥。由于粒度极小，很适合需渗入狭小缝隙封堵套管和接箍的漏失。3.水泥添加剂有限的油井水泥类型，不可能全面满足各种复杂情况下的施工要求，解决的办法是在油井水泥中加入一种或多种添加剂，使水泥浆适合各种条件下的注水泥施工及其质量要求。添加剂主要用于调整水泥稠化时间、密度、滤失量、流变性，增加强度及增加热稳定性。,44,（四）油井水泥的物理性能2细度用3900孔/2的筛子处理筛过，筛余量不超过10。2凝固时间按水泥质量加水50，所得水泥浆的凝固时间应符合冷井水泥或热井水泥规定的初凝和终凝时间。水泥浆从调配时起，到变稠开始凝结这段时间称为初凝时间,从初凝起到凝固硬化这段时间称为终凝时间。整个施工作业必须保证能够在水泥浆初