关于大河屯区域热采井注水泥塞工艺的认识

摘要: 注水泥塞工艺是将一定量的水泥浆替到套管内或井眼的某一部位，使其形成满足注采需要的新的人工井底或满足工艺过程的临时封闭某井段的工艺技术。大河屯区域热采井绝大多数以蒸汽吞吐法生产，由于这种特殊的注采方式，导致井下情况格外复杂，在进行注水泥塞时会出现水泥塞的上移或下移，甚至是水泥塞丢失，鉴于这种情况，在注水泥塞施工时则要针对于不同井况以及不同层段的特点，来选择合适的注水泥塞工艺，优化施工参数，进而提高施工质量。

关键词：热采井;注水泥塞;工艺  

一、注水泥塞的工艺原理

当干水泥与适量的水混合成水泥浆后，水泥颗粒与水立即发生水化反应，使水泥浆中产生以水硅酸钙为主要成分的胶体，随着水化作用的不断进行，胶体不断增多，并逐渐聚集变稠。同时在胶体中产生形成水泥石的新化合物，逐渐在非晶质胶体中开始呈现微粒晶体，并逐渐硬化，使水泥浆失去流动性。在这一过程中，当水泥浆开始变稠并部分失去塑性时，称为初凝；当水泥浆完全失去流动性并刚能承担一定压力时称为终凝。水泥塞注到套管中，终在凝完毕后水泥浆硬化成石，从而起到封堵分割上下空间的作用，目前大河屯区域所使用的油井水泥主要为G级中抗油井水泥。

二、大河屯区域注水泥塞的目的用途及特点

（一）热采井中注水泥塞的目的及用途

目前在大河屯区域的热采井中注水泥塞是常用的工艺技术之一。注水泥塞的目的及用途主要有以下几种：

1．封闭已试油层上返新层试油，或进行分层作业时的封堵非目的层。

2．封闭底部水层。

3．找堵漏、找封窜、上部套管试压等隔开封闭某一层段。

4．堵塞报废井及回填枯竭层位。

5．出于安全目的的封闭层位（如封闭高压层）。

6．特殊情况下的封堵。

（二）大河屯区域热采井水泥塞的特点：

1.水泥塞厚度普遍在5m-10m，相对常规水泥塞厚度较短，塞面位置要求更为严格。

2.在采取填砂注塞时，填砂施工将很大程度的影响到注塞的成功与否。

3.由于井筒有稠油附着，在注塞前必须采取刮削热洗等措施将井筒处理干净，否则水泥塞在压差作用下有移位的可能。

三、注水泥塞的方法及施工步骤

（一）注水泥塞方法

按注水泥塞位置来分有实心水泥塞及悬空水泥塞两种。在为节省水泥、和方便施工时，一般采用注悬空水泥塞的方法；在油水井注塞层段以下存在亏空时则采用填砂-注塞配合的方法。根据井内压力及施工工艺分为灌注法注水泥塞、循环法注水泥塞、挤注法注水泥塞（包括循环+挤注）、电缆/绳索倒灰法等四种方法。目前在该区域主要应用的是前三种方法。

（二）注水泥塞的方法

1.循环注水泥塞

这是目前大河屯区域应用最广泛的方法。是将配好的水泥浆泵入井内循环顶替至预定位置，候凝固结，形成封堵。

2.灌注法注水泥塞操作程序

灌注法注水泥塞就是往井筒内一定深度处灌注部分水泥浆，然后上提管柱至安全位置，再关井侯凝的一种工艺方法，多用于夹层较厚、灰面要求不严格的井，成功率相对较高。

 四、大河屯区域的热采井部分存在着漏失的状况，尤其是封堵的下层存在漏失的，针对漏失层的措施一般有以下几种：

（一）填砂、填石子堵漏，

（二）长纤维物混入水泥浆中防漏失

（三）云母片等规则杂物

（四）垫稠泥浆或粘稠剂物质

（五）底木塞（或胶塞）

（六）化学暂堵剂处理

目前较常采用的是第一种和第五种，第一种所填砂主要是优质河砂，成本低，效果好，已经得到了广泛应用；采用底木塞（或胶塞）主要是用于打悬空塞时作为水泥塞的支撑，这种方法操作简单，打悬空塞成功率较高。

五、影响水泥浆性能因素及水泥浆添加剂介绍

（一）注水泥塞对井内压井液的要求

1.井内压井液应处于稳定状态，油套压平衡。

2.注水泥塞前，应充分循环洗井，其作用是降温除气

3.作好水泥浆与压井液配伍性试验，采取调整压井液或水泥浆性能来解决，以及考虑隔离液等。

4.必要时为了保证注水泥塞质量，在调整好压井液性能基础上应对水泥塞井段井壁泥饼油垢污物的清除及对套管的洗刷。

（二）影响因素

水泥的性能主要表现在其凝固过程中。影响因素除了其本身的矿物成分及物理性影响外，外部影响条件也很多，因此施工作业使用油井水泥时应注意考虑以下因素。

1.水泥矿物成分

要求得到不同凝结时间，一定强度及较好流动性的水泥，水泥矿物成分是一个重要的参数。对于油气井注水泥塞施工，应选择油井水泥，其成分基本能满足强度、流动性抗腐蚀等条件。

2.水灰比对水泥性能的影响

水泥水化所需的水量是很难确定的，因不同矿物成分，不同细度、不同温度、不同的混合材料和处理剂，水泥水化时所需的水量都是不同的，生成的水化物也是不同的。

水灰比的增加，水泥浆中胶体成分相对降低，浆体对水泥颗粒的悬浮能力也降低，自由水在水泥塞段或封堵层等中形成水带，大大影响水泥塞质量。

3.温度和压力对水泥性能的影响

随着井深增加，井下温度和压力也增加，水泥水化速度加快，水泥的水化物也发生变化，水泥浆（石）的性能也随之发生很大变化。其中温度的影响较压力更显著。

一般随温度和压力的增加，都会使水泥凝结时间缩短，流动度下降，水泥早期强度增加，由此造成水泥石强度降低，渗透性增加。而大河屯区域的井深大多数在500m以内，在正常抽吸生产阶段井温处于30-50摄氏度之间，井底压力也处于1-5Mpa，范围较窄，因此就该区域来讲，井底温度和压力的影响是次要的。

（三） 水泥浆填加剂及性能

油井水泥的品种是有限的，为了满足不同情况下注水泥塞作业施工及其质量的要求，有时须配合各种外加剂填加剂来调节水泥性能。目前所用填加剂主要有缓凝剂、速凝剂、减阻剂、降失水剂、降密度剂、加重剂及防漏剂等。根据多口井施工的情况，在选择填加剂时必须注意以下问题：

1.在选填加剂时，不仅要使水泥浆某项性能要求能达到要求，还应考虑填加剂对其它性能的影响。如在使用缓凝剂时，往往使水泥早期强度下降；使用速凝剂时，往往使水泥浆流动性变差，所以必须对水泥浆全面性能进行检查。

2.填加剂品种的选选和用量的确定，事先应作室内试验，取得基本数据，以指导现场施工。有些填加剂用量比例都有极限，超过此限，则会起相反的作用，应引起注意。

3.在选用填加剂时还应注意施工条件。如用量过大或过于灵敏都会给现场施工带来困难。

六、总结：

注水泥塞的特点在于要将相对体积少的水泥浆置于大的井眼中去，而流径管道均比套管小，因此存在压井液污染、掺混、升温快、流阻大，压差大易失水等一系列问题。

考虑注水泥塞的特点，大河屯区域热采井注水泥塞时应当注意以下问题：

1．注塞段的套管应严格按照施工设计要求进行通、刮，因为稠油的粘附性导致套管内壁往往有大量原油粘附，如果不处理干净就会导致水泥塞试压不起压或注塞失败的情况。

2．掌握准确的设计量与记录量，认真计算水泥、水、添加剂和顶替量，使用足够量的隔离液，尤其实际施工记录量要准确。水泥量的附加数要求考虑注替过程中被稀释，掺混或污染影响水泥塞质量问题。

3．要求水泥浆均匀程度和流动性能好。

4．对有漏失情况时注水泥塞应根据不同的漏失情况来采取相应的措施，可以通过测量漏失量，和层位间的关系选择最为简洁有效的办法，提高一次作业成功率。

5．严格施工程序，认真执行操作规程，防止掉落事故或其他各类事故

参考文献

[1]吴奇.注水泥. 井下作业工程师手册,2002,1:462～463.

[2]刘东清.注水泥塞技术探讨.中国石油和化工标准与质量.2012, 33:98.