注灰工艺与案例.doc

1、1注灰工艺与案例摘要：试油井注灰是在油田试油过程中经常遇到的作业工序。在现场施工中对注灰工艺掌握不够，工作细节不到位，往往造成严重工程事故，给企业带来经济损失。因此，根据不同井况细化工艺流程，做到理论与实际相结合，提高作业一次成功率。 关键词：注灰 管柱 过程 案例 0 引言 试油井注灰就是将一定密度和数量的水泥浆用水泥车替入井内某一深度，经过候凝形成具有一定强度和厚度水泥塞的施工过程。 灰浆替入井筒后之所以能形成水泥塞，主要依赖于两个平衡。即：油管和套管静液柱压力的平衡、静液柱压力和地层压力的平衡。 1 注灰目的及方式 注灰之目的就是封堵水层、封隔串层以及封闭报废井。 注灰方式分为以下三种：

2、 循环法：就是常规正注反洗控制灰面法。适用于地层压力系数等于 1，不喷不漏的井。灰面要求严格的井往往采用循环法注灰。反洗井的目的在于控制灰面深度，清洗油管内壁的残余灰浆。 灌注法：就是把灰浆直接替入井内后起油管候凝的方法。此方法适用于地层漏失，夹层厚度大，灰面要求不太严格，双灰帽封井的井。 挤注法：就是用水泥车把灰浆挤入井内，挤入足够量的顶替液，2不再上提管柱直接关井候凝的方法。适用于高压油气井，具有一定的危险性，一般情况下不宜采用。 2 灰塞厚度及深度的确定 灰塞厚度一般不小于 10m。水泥塞底面到被封堵层顶界距离一般应大于 5m，封堵水层及灰帽封井灰塞厚度一般为 60m，封堵含硫化氢的井厚

3、度为 100-110m。 灰塞深度一般井执行地质设计。双灰帽封井时第一个深度在射孔顶界 50m 左右；第二个在油层套管水泥返深 100m 以下。 3 水泥浆的物理性能 现场施工通常是用清水与水泥重量各占 50%，配成密度为1.801.85g/cm3 的水泥浆。 水泥浆具有流动性，在封堵施工时，能顺利地把水泥浆用泵送至预定位置。 水泥浆从配制完成到开始稠化会有一段时间，这段时间称为初凝时间。初凝时间决定了注灰过程的长短。水泥浆在井内受地层水、油、天然气的作用，水泥浆处于液体状态的时间越长，被油、气、水侵害的可能性越大。注灰施工总时间要小于初凝时间的 75%，以保证顺利完工。 水泥浆中的自由水通过

4、井壁渗入地层，表现出水泥浆的失水性。水泥浆的大量失水将造成注水泥憋泵，并且在井壁上形成泥饼，甚至造成卡死油管等危害。 水泥浆凝固后形成的水泥塞可以承受液柱压力、地层压力；支撑和加固套管；抵抗修井过程中的冲击载荷；能承受酸化压裂施工措施等。 3随着油气井的加深，井下温度和压力不断增加，使水泥的水化速度加快，稠化凝固时间缩短，而且使水泥强度降低，在高温时更会引起水泥凝固后强度衰退。 试油井的情况千变万化，对水泥浆的要求也不相同。按不同井况选择不同品种的标准水泥，可以加入不同的添加剂调整水泥浆的性能，使之达到工艺要求。现场施工常用的添加剂主要有缓凝剂、速凝剂、加重剂、减重剂、降失水剂等。 4 水泥的

5、选择及关井候凝时间 根据不同的井深、不同的井温通常选择下列级别的水泥。 关井候凝时间 5 配水泥浆理论计算及经验公式 5.1 配水泥浆用料计算 干水泥用量：G=V1（2-）/（1-）式中 G：所需干水泥用量 kg V：需配水泥浆的数量 L 2：水泥浆的密度 kg/L 1：干水泥的密度一般取 3.15kg/L ：水的密度 1kg/L 清水用量：Q=V-G/1 式中 Q：清水用量 L 水泥浆用量计算：V=V0H 式中 V0：每米套管内容积 L H：灰塞厚度 m 水泥浆用量一般要加附加量 100-150L 4顶替量计算：V 顶=灰面深度每米油管内容积 D73mm 油管容积3.02L/m 5.2 现场

6、经验公式 现场施工时，一般水泥浆的密度为 1.8-1.85，按 1 袋水泥 50 kg，清水 24 L，配制灰浆 40L 估算（或清水用量为水泥浆用量的 0.6 倍计算更方便） 。干水泥用量为水泥浆用量（升）除以 40 即为干水泥所用袋数。6 注灰管柱 一般情况下用光油管注灰，完成深度为灰面深度加灰塞厚度。注灰管柱严禁带封隔器、刮削器及大直径工具。 7 水泥塞试压值 水泥塞候凝完毕，加深管柱探明准确位置，且按如下标准进行试压。若水泥塞以上有射开井段，应下顶封对水泥塞试压。 8 施工准备及注意事项 施工前根据油井温度及灰塞深度与厚度写出注灰塞设计，确定油井水泥级别及用量，备足用水量。水泥送到现场

7、后技术人员检查水泥级别和生产日期，生产日期超过 3 个月严禁使用。施工不得使用污水；技术人员对生产用水做氯离子含量分析。 稠油井注灰应对注灰井段进行刮削热洗，保证注灰成功率。用非清水压井注灰时，顶替灰浆前后应替入清水对压井液及灰浆进行隔离；清水厚度前后各为 100m。 5地层温度高于水泥适用温度时，水泥浆应做缓凝稠化试验，确定缓凝剂配备比例。在漏失严重的井内注灰，先堵漏，达到注灰条件后再进行下步施工。 井场备有密度计，钢板尺及其它作业工具。工具灵活好用，摆放有序。灰浆罐、顶替罐丈量准确。400 型或 700 型水泥车两台，摆放并连接到位。严禁用一台水泥车注灰施工。 注灰前核实油管根数，达到井内

8、、地面、总数三对口（必要时核实人工井底） 。 按标准装好防喷器，井口管线不刺不漏。替灰前彻底洗井，达到进出口液性一致，对井筒内压井液彻底降温除气。 施工中起重设备不得熄火，保证运转正常。如密封圈刺漏或起重设备出现故障，及时关闭防喷器反洗井，洗出井内水泥浆。 施工人员分工明确，统一指挥。 9 循环法注灰施工工艺 循环法注灰是最常见的施工工艺。通常情况下是在 D139.7mm 套管内下入 D73mm 油管注灰。以灰面深度 3000m，灰塞厚度 60m 为例（每根油管长度按 10 米计算） 。 下 D73mm 外加厚油管底带 d62mm 管鞋至 3060 米，完成注灰管柱。 接好正、反洗井管线，清水

9、 35m3 正洗井达到降温除气之目的；做到进出口液性一致，之后继续循环，观察地层漏失情况。 配灰浆：清水 480 升，D 级水泥 20 袋，附加量 80 升。 配成灰浆量 800 升，灰浆密度 1.85。 正替入灰浆 720 升，顶替量清水：3000m3.02=9060 升。 6上提油管 6 根至设计灰面位置以上 1-2m，于深度 2998m 左右反洗井，将多余灰浆清洗干净。 上提油管 10 根至设计灰面以上 100m，于深度 2900m 用清水灌满井筒，装好采油树，关井候凝 24 小时。 候凝后加深管柱探灰面，之后上提油管 2 根洗井畅通后试压。 10 事故案例 晋 45-23x 井发生插旗

10、杆事故，原因是施工时间长，灰浆密度偏大，配灰用水氯根高达 3000mg/L 以上有速凝作用，反洗井时管挂密封圈刺漏等多方原因造成。 泽古 3 井发生插旗杆事故，原因是顶替量错误，顶替高度少10cm（1.5m3） ，现场出现争议后没有采取反洗井措施，造成油管焊在灰里 1m。 强 19-24x 井使用过期失效水泥，水泥浆替入井内后起油管起不动，原因是水泥浆入井后大量失水形成水泥饼造成卡钻。 晋 40 井注灰时技术员没有重新丈量计量罐，而沿用原有的数据，造成顶替量减少，堵塞油管 30 根。 路 78x 井反洗井水量不够，造成油管堵塞 10 根。 留 107-139x 采用先试压后探灰面的错误做法，而

11、且探灰面操作快，加压偏大，油管插进灰面内造成 80cm 油管被水泥堵死。 留 107-35x 计量罐丈量错误，导致灰面高出设计灰面 80m，盖住上返油层，不得不钻开水泥塞，施工中用螺杆钻 2 套，起下油管 4 趟。 泽 70-137x 注灰管柱错，油管多下 1 根，致使灰面高出 17m，试压7不合格。 11 认识与结论 注灰塞是试油井封堵的一道常用工序，具有施工简单，成本低廉的优点，但存在一定的施工风险；如果工作不到位，极易发生灌香肠、插旗杆事故。在现场施工中既要撑握工艺流程，又要不断总结经验；做到理论与实际相结合，实现试油井注灰的完美施工。 参考文献： 1SY/T5587.14-2004.常规修井作业规程. 2周隆斌，李小林，丛洪良，吕学忠，杨广海.临盘油田临 2-平 5井水平段注灰封层工艺实践J.石油钻采工艺，2002（05）. 3李银霞，李建立，李树森，程伟涛，李微.带压注灰工艺技术的改进与应用J.中国石油和化工标准与质量，2013（06）. 作者简介： 李瑞生（1963-） ，男，河北武邑人，1986 年毕业于华北石油学校，助理工程师，现从事试油现场作业。 陈俊成（1962-） ，男，河北献县人，1981 年毕业于华北石油学校，助理工程师，现从事试油现场作业。