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1、论安全挤水泥作业论安全挤水泥作业 摘要 固井是建井过程中必不可少的一个环节，非常重要，它关系到一口井的成败，所以在公司的QHSE体系文件中对于固井管理已经作了明确的规定，为的是确保下套管注水泥成功，固井质量合格。但是在实际固井工作中由于客观情况的变化，或主观上的工作失误，会出现一些固井复杂情况。在注水泥过程中发生井漏、蹩高压、替空、油气水侵窜槽等都会导致固井质量不合格。如果出现了水泥上返不够、局部替空、套管试不住压等情况就需要采取补救措施，这就引出了二次固井和挤水泥作业的问题。挤水泥作业比较复杂，如果措施不当就会酿成严重的水泥焊钻具事故。近几年来，这类事故也偶有发生，为确保挤水泥作业的安全，有

2、必要阐述安全挤水泥作业的问题。 主题词 固井 复杂 挤水泥 安全 挤水泥就是利用液体压力挤压水泥浆，使之进入环空需要封固的井段或进入地层的裂缝、孔隙，以达到封隔油气层的目的，也可以达到堵炮眼和封堵套管漏失的目的。如果管外有漏失层和高渗透层，则挤入压力小于地层破裂压力时就可以将水泥挤入，这叫做低压挤水泥。如果挤入压力超过地层破裂压力才能将水泥挤入，叫做高压挤水泥。 一、挤水泥工艺 在石油钻井工业中常用的挤水泥工艺有三种。 1、利用井口装置关井挤水泥 下光钻杆或油管到预计井深，泵入一定量的水泥浆，替钻井液，把管柱提出水泥面，循环出多余的水泥浆，然后关闭井口（可以关防喷器，也可以应用采油树的锥挂关闭

3、井口），从管柱水眼内挤入一定量的钻井液，达到把水泥浆挤入地层封隔油气水层的目的（或达到堵炮眼、堵套管破损、堵尾管重叠段的目的）。 2、用封隔器挤水泥 用油管或钻杆把封隔器下到预计井深，泵入一定量的水泥浆，替钻井液，把管柱提出水泥面，循环出多余的水泥浆，然后坐封封隔器，从管柱水眼内挤入一定量的钻井液。 3、用水泥承留器挤水泥 用钻杆或油管将水泥承留器下到挤水泥目的层顶部，（也可以用电缆把水泥承留器下到预计井深，点火坐封）从管柱水眼内直接挤水泥。 二、挤水泥设计主要内容1、需采集的数据 地层孔隙压力、漏失压力；射孔位置；循环温度；套管内介质性能；容积数据；挤水泥允许井口压力数据；下井套管记录；作业

4、管柱资料（油管或钻杆）；套管强度资料（抗拉、抗内压强度等）；井口装置。 2、确定挤水泥的方法 根据挤水泥的目的和采集到的有关数据确定应用哪一种挤水泥工艺，原则上先选择利用井口装置关井挤水泥方法，这种方法比较简单，其次选择用封隔器挤水泥方法，最后考虑用水泥承留器挤水泥的方法。3、计算水泥浆量，配水用量、顶替钻井液量、作业管柱循环量、挤入量。4、选择前置液和后置液配方、计算数量。5、选择注水泥、替钻井液、挤水泥排量。6、计算注水泥、替钻井液、循环、挤水泥压力。7、确定水泥浆体系，做水泥浆化验。8、计算最高压力时，管柱的向上力，及井口装置的向上力。防止压力过高管柱上窜或套管柱所受的拉伸载荷过大，使套

5、管丝扣滑脱。9、施工步骤。10、技术要求（包括安全注意事项）。 三、挤水泥的施工步骤（本节只叙述利用井口装置关井挤水泥的施工步骤）安装合适的井口装置（采油树四通或者防喷器）；应用电缆射孔或油管输送法在预计的井段射孔；将光钻杆（或油管）下过射孔深度510m；循环一周，有条件的井可以把套管内的介质替换成清水；关闭井口，试挤一定量的液体，记录排量、压力、累计流量、和地层的吸入量，校和设计的水泥量；注前置液；注水泥浆；替后置液，替顶替液；打开回水闸门，起钻至水泥面以上100m；正循环或反循环，将多余的水泥浆循环出井筒，再循环半周；关井口，从管柱水眼（或环空）挤顶替液；当挤到所需要的压力时蹩压候凝，水泥

6、凝固后起钻；接钻头下钻，钻水泥塞；水泥塞钻穿后，试压检验堵孔效果，如果达到试压标准结束挤水泥作业。 四、技术要求（包括安全注意事项）1、必须按井下温度和压力做水泥浆化验，确定药品种类和加量。稠化时间=挤水泥施工时间（注水泥时间+替钻井液时间+起钻时间+循环时间+关闭井口时间+挤水泥时间）+60min。水泥浆失水量依据地层渗透性而定，低渗透地层允许6.9MPa 30min失水量在100200ml之间，高渗透地层允许在50100ml之间，裂缝性地层失水量控制在200500ml之间比较合适。24h的水泥石抗压强度14MPa。2、前置液和后置液的高度不得低于150m,目的是有效地隔离水泥浆与套管中的液

7、体，防止互相污染。必要时，可做管内介质与水泥的污染实验。3、射孔位置必须避开套管接箍。4、如果射孔位置是油气层，射孔前要作好防喷工作。5、所有下井管柱要丈量准确，水眼通畅；丝扣涂匀螺纹密封脂，按标准扭矩上扣，确保管柱的密封。6、注水泥替顶替液后起钻到水泥面以上，必须循环冲洗掉多余的水泥浆。水泥浆及混浆返出井口时要及时排放掉，严禁进入循环系统。冲洗干净后，再循环半周，以确保井内管柱的安全。7、钻井队必须对设备进行仔细检查，要求设备运转正常后再进行注水泥作业，保证打完平衡塞后正常起钻。8、固井公司必须对固井设备进行仔细检查，对管汇试压合格，试运转正常后再开始施工。 五、实例 （一）成功的实例 官3

8、2-74井由第一钻井公司50531队承钻，4月30日固井，5月2日试压20Mpa，30min压力不降。5月3日交井，5月15日井下作业公司下118mm通径规至2502.3m，替换成清水，试压20Mpa，30min压力不降。然后气化水，测液面在1764m。起通径规时发现油管外壁有水，怀疑套管渗漏，下封隔器找漏，初步判断3处可能有问题。6月10日钻井公司20507钻井队用118mm封隔器找漏，确定漏失位置在1936.48m1938.48m之间。6月15日用井下照相技术判断漏失点在1937.05m，（加补心差2.3m，应为1939.35m）。经油田公司开发事业部组织的专题会议研究，决定应用挤水泥的方

9、法补救套管破损。 1、挤水泥设计 基本数据井身结构444.5mm钻头263m +339.7mm套管 260.19m215.9mm钻头2620m +139.7mm套管2617.54m油层套管规格139.7mmN807.72mm （宝钢生产） 阻位：2597.32m，人工井底： 2594.65m，水泥返深：2138m。套管破损段最大井斜角0.5度。漏失压力25.4MPa。 水泥量计算预计注水泥4m3，挤入量3.5m3。水泥浆密度1.88g/cm3。下井管串结构73mm钻杆X400m+Y211型封隔器+73mm钻杆X1540 m 施工排量和时间计算（见表1）表1 施工排量和时间工序排量 m3/min

10、累计流量m3时间min累计时间min注水泥0.5488替清水0.53.38715起钻22柱135150循环0.540190座封隔器5195挤水泥0.2-0.53.545240水泥浆性能要求采用嘉华G级，密度：1.88g/cm3，试验温度：65，压力：20MPa，稠化时间：300min，24小时强度：14MPa。采用井场水源进行水泥浆模拟化验，确定药品加量。 2、施工步骤 用118mm通径规通径至2000m,清水循环起钻。 井口安装18-35防喷器，必须有四通并带有闸门，能与水泥车管线连接，确保安装质量。 下钻到井深1940 m，下到位置后清水循环一周。 按操作规程座封Y211型封隔器，试挤清水

11、1m3，压力不超过6 MPa，排量小于5l/s,记录压力和吸收量。 上提钻具解封，注药水隔离液0.5 m3,注水泥4m3，先替0.5 m3药水，再替清水2.88m3。 起钻400m，起钻时灌满清水。循环清水一周，放掉多余的水泥浆。 按操作规程座封Y211型封隔器，关防喷器半封闸板，使用水泥车由四通闸门注水，环空蹩压10 MPa。 应用间歇挤水泥方法正挤清水，累计挤入量3.5m3，压力15MPa。在挤水泥过程中，压力升至15MPa时停止挤入，待压力下降后继续挤水泥作业。蹩压候凝，12h后放空起钻，24h下钻钻水泥塞至1960m。 套管试压15MPa。如试压合格，继续下钻到阻位，循环洗井后起钻合格

12、交井。 3、技术要求 注水泥计量，根据水灰比计算，用水泥车计量。替清水计量用水泥车计量，由固井公司负责。 采用一台40-17型水泥车负责注水泥、替清水、挤水泥施工。一台AC-400型水泥车负责供水。一台下灰罐供灰，一台AC-400型水泥车环空蹩压。 钻井队仔细检查井口工具，杜绝井口落物，严防发生落物卡钻。 入井钻杆水眼必须保证畅通，长度丈量准确无误，上紧丝扣确保密封。 钻井队负责钻井设备及井口工具的检查和使用，确保注水泥后的正常起钻。 固井公司施工人员负责对固井队设备的检查和使用。固井管汇试压至20Mpa，不刺不漏方可施工。4、官32-74井挤水泥施工情况第一次挤水泥施工情况2004年6月24

13、日下钻到1941.28m，钻具结构是：73mm钻杆（402.02m）+Y211型封隔器（1.58m）+73mm钻杆（1537.68m）。用清水顶通循环正常，停泵，座封封隔器。用水泥车挤清水0.1 m3，压力6MPa, 7min后降为0MPa。关防喷器半封闸板由环空蹩压5MPa，证实封隔器起作用。由钻杆水眼挤清水1 m3，压力由6MPa降为5MPa，蹩通。开防喷器解封，注药水前置液0.5 m3，注水泥浆4 m3（平均密度1.90g/cm3），替药水3.4 m3。起钻22柱，钻柱下端面在井深1540m处。开泵循环返出水泥0.5 m3，继续循环返出药水清水循环正常后，停泵座封隔器，关井环空蹩压12M

14、Pa，开始挤水泥。见表2： 表2 挤水泥压力记录 序号时间(h:min)挤入量(m3)压力(MPa)静止时间(min)静止后压力(MPa)112:43-12:481.51138212:51-12:530.51279.5313:00-13:010.21289413:09-13:100.212168.5513:26-13:270.211247613:51-13:520.211517714:43-14:440.21219蹩压候凝。6月24日23：00压力降为3.5MPa, 起钻接钻头下钻，钻水泥塞。钻完水泥塞后，试压10MPa, 20min下降到8MPa，封堵套管失败，准备第二次挤水泥封堵破损套管。

15、 第二次挤水泥施工情况2004年6月30日下钻到1947.4m（钻具组合与第一次挤水泥的钻具组合相同）。清水循环正常，坐封封隔器，关防喷器环空蹩压12MPa，挤入清水1 m3，压力由17MPa降到10MPa，吸收量0.7 m3。解封开井后，注水泥4 m3（平均密度1.87 g/cm3），替药水3.5 m3。起钻22柱到井深1540m，开泵循环返出水泥约0.5 m3，循环出药水后返出清水正常。座封隔器关井环空蹩压12MPa，开始挤水泥。见表3： 表3 第二次挤水泥压力记录 序号时间(h:min)挤入量(m3) 压力(MPa)静止时间(min)静止后压力(MPa) 114:45-14:501.51

16、6511214:55-14:570.5162312315:20-15:210.220117.57月1日下钻探水泥塞，1894m遇阻，7月3日钻完水泥塞。当日17：15打压到16MPa，蹩压到17：45，30min压力未降，试压合格。 （二）失败的实例 G7-3JX井是冀东油田的一口救援井，井底目标点是G7-3井的喷层（大约3341m）。该井下139.7mm套管固井完成，然后在3341m-3346m井段射孔16个，向喷层注水泥压井。第一次直接由套管内挤入水泥40m3，由于炮眼未堵住，进行了二次挤水泥堵炮眼作业。73mm光钻杆下深3343.72m，注水泥浆4 m3，替后置液0.4 m3，替钻井液（

17、密度1.57 g/cm3，37sec）6.2 m3。起钻25柱（720m），大约离水泥面390m，坐采油树锥挂，挤水泥。共计挤入水泥0.95m3，压力22MPa，不降，蹩压候凝。12h后开井起钻遇卡，开泵可以循环钻井液，上提下放活动钻具无效，卡死，卡点2018m。幸运的是经过一个多月的5次泡酸震击解卡。如果水眼不通，该事故就很难处理，可能会使油井报废。分析原因主要是钻具起到水泥面以上，未循环钻井液冲洗多余的水泥浆，钻杆接头的抬肩挂起少量的水泥浆，候凝过程中水泥凝固与套管固结在一起。 六、结论 1、挤水泥作业对水泥浆性能有一定的要求，必须做水泥浆化验，水泥稠化时间和失水等性能符合施工要求。 2、足量的前置液和后置液可以有效的防止水泥污染钻井液、钻井液污染水泥浆，有利于打平衡塞和挤水泥的安全。 3、管柱一旦与套管被水泥固住很难处理，可能会导致油井工程报废。 4、打完水泥塞，管柱起到水泥面以上必须循环洗掉多余的水泥浆，待井眼清洁后再关井挤水泥。 5、当管柱上带有封隔器时，要优选封隔器的位置，使其在打水泥平衡塞时在水泥面以上，防止起钻时抽吸。