注水泥塞施工工藝.ppt

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1、注水泥施工工藝華北油田公司第三采油廠郝建一、前言注灰工藝是將一定量的水泥漿替到套管內(nèi)或井眼的某一部位，使其形成滿足注采需要的新的人工井底或滿足工藝過程的臨時封閉某井段的工藝技術(shù)，由于其施工工藝簡單成本低廉且有效期長，在井下作業(yè)中被廣泛應(yīng)用。注灰絕對避免“插旗桿”“灌香腸”的工程事故。二、油井水泥油井水泥是油氣井固井工程中的主要材料之一，是油水井封堵的主要材料。由于在油水井封堵中要把水泥漿送到幾百米或上千米的井下，井下的溫度又隨著井深的變化而變化，而水泥漿的各種性能又與溫度壓力密切相關(guān)，因此對油井水泥及由油井水泥所配制的水泥漿的性能

2、都有嚴(yán)格的要求。在油田井修井工作中，擠、注油井水泥是一種經(jīng)常使用且行之有效的方法。了解與掌握它的特性，施工要求，對提高修井質(zhì)量，降低施工成本都具有很重要的意義。目前國內(nèi)外使用的油井水泥主要是硅酸鹽水泥，是由水硬性硅酸鈣為主要成分，加入適量石膏和助磨劑，磨細(xì)制成的產(chǎn)品。干水泥與水混合而成水泥漿。而油井出水的封堵主要靠的是把水泥漿擠入地層和井筒內(nèi)，水泥漿凝結(jié)硬化后形成的水泥石（在井下生產(chǎn)套管的環(huán)形空間內(nèi)）封死油層。在固井和封堵等一些作業(yè)中，為了適應(yīng)不同井深的需要和防止地層流體中的硫酸鹽對水泥石的腐蝕，有多種級別和不同類型的（表2-1）

3、油井水泥可供選取。API油井水泥級別和類型（表2-1）級別類型備注普通型中抗硫酸鹽型高抗硫酸鹽型A√××普通水泥B×√√抗硫水泥C√√√具有高早期強度D×√√適于中溫條件E×√√適于高溫條件F×√√適于超高溫條件G×√√基本油井水泥J×√√基本油井水泥注：表中“√”表示有此類水泥，“×”表示無此類水泥水泥漿密度是單位體積內(nèi)所含的水泥漿的質(zhì)量。對配制水泥漿的要求是在不能壓漏地層的同時還要保證水泥石的強度和水泥漿的流動性。隨著水泥的不斷水化，水泥漿不斷變稠，直至失去流動性。為了保證擠水泥施工安全，能將水泥漿泵送到井內(nèi)環(huán)形空間的預(yù)定位置

4、，水泥漿必須在一定的時間內(nèi)保持其流動性。對水泥漿稠化時間的要求是，注水泥能在稠化時間內(nèi)完成，并包含有較大的安全系數(shù)。反過來，當(dāng)水泥漿的稠化時間確定后，整個注水泥施工必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成，否則易導(dǎo)致不能把水泥漿完全注入套管而發(fā)生注水泥的施工事故。一般情況下，為了既保證水泥石的強度又保證水泥漿的流動性，配制水泥漿的密度通常為：1.80～1.90g/cm3水泥凝固及影響因素水泥與水混合后發(fā)生的變化非常復(fù)雜。當(dāng)水泥與適量的水混合成水泥漿時，先發(fā)生一系列的水泥顆粒和水泥礦物的化合及水化現(xiàn)象。其中最快的是水解作用，其變化過程為熱反應(yīng)。由于水

5、化作用，使水泥漿中產(chǎn)生以水硅酸鈣為主要成分的膠體，隨著水化作用的進行，膠體不斷增多并逐漸凝集變稠。同時，在膠體中產(chǎn)生形成水泥石的新化合物，逐漸在非晶質(zhì)膠體中開始呈現(xiàn)微粒晶體并逐漸硬化，使水泥漿失去流動性。水泥漿失去流動性，但尚未獲得強度的過程叫水泥漿的凝固過程。在這一過程中，當(dāng)水泥漿開始變稠并部分失去塑性時，稱為初凝。當(dāng)水泥漿完全失去流動性并可承擔(dān)一定壓力時，稱為終凝。當(dāng)終凝完畢后，水泥漿硬化成石，水泥的凝固過程，除受本身物理，化學(xué)因素影響外，也受到外部物理，化學(xué)因素的影響。主要是溫度,壓力和各種化學(xué)添加劑的影響。水泥的凝固時間隨

6、著溫度的增加顯著縮短，初凝的時間也隨著壓力的增加顯著縮短。這兩項因素給深井施工造成一定的困難.初凝時間隨時間壓力變化如表2-2所列壓力變化對水泥初凝時間的影響（表2-2）大氣壓（公斤厘米m2）初凝時間1100比一個大氣壓時縮短10％200比一個大氣壓時縮短15～40％300比一個大氣壓時縮短35～40％400比一個大氣壓時縮短45～52％500比一個大氣壓時縮短55～60％添加劑的影響由于施工的特殊要求，有時需要在水泥漿中加入某些添加劑。如石膏，硫酸鐵，丹寧酸，及表面活性劑等均能起到緩凝作用。水泥漿中加入其它物質(zhì)會使其他性質(zhì)發(fā)生

7、變化。如加入泥漿,可配置成膠質(zhì)水泥，它的漏失量很小。又如加入石棉纖維，可配置成纖維水泥漿，這種水泥漿對于封堵串槽有很重要的作用。但是，必須強調(diào)指出的是，不管使用那種化學(xué)試劑和添加劑，均應(yīng)在實驗室作好實驗，取得現(xiàn)場優(yōu)良的實驗數(shù)據(jù)后在用于現(xiàn)場施工。水泥收縮效應(yīng)水泥漿在稠化和凝固過程中，水泥與水的總體積（絕對體積）要變小。這種現(xiàn)象稱為水泥的縮水效應(yīng)。水泥收縮效應(yīng)對油井的影響有兩點：1、由于深部油層溫度較上部油層的溫度高，所以深部水泥先發(fā)生收縮效益，較早地形成真空，從油層內(nèi)吸收油，氣。到深度被高壓油，氣飽和后，油氣便沿著上部溫度較低，凝固

8、較滿的水泥上升在水泥中形成油，氣流動通道，造成管外環(huán)行空間油氣外冒或噴出如遇有壓力低而滲透性高的地層，則油，氣可以直接侵入該層，形成隱性串通。2、由于水泥收縮效應(yīng)形成真空，將吸收井壁泥餅中的水分。泥餅脫水后，失去了對地層的密封和穿壓作用，滲透性增大