挤水泥成功率的关键因素探讨

挤水泥成功率的关键因素探讨

慕磊1 ,王天城2 ,宋洋洋3

1慕磊 ： 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司  陕西省延安市 710000

2王天城：四川越盛油气田技术服务有限公司长庆分公司      陕西省西安市 710000

3宋洋洋：中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司  陕西省延安市 710000

摘要：挤水泥的应用面很广，覆盖了钻井、固井、完井和修井作业等诸多环节。到目前为止，石油业界已经进行了大量的挤水泥施工。然而，相比于常规的注水泥，挤水泥失效的情况时有发生，导致作业成本增加。为指导挤水泥作业，提高挤水泥的成功率，在分析国内外近年来有关的挤水泥理论和施工技术方面的文献基础上，对国内外在挤水泥设计方面的主要思路和对策进行梳理和总结。最后，结合我国挤水泥的现状，提出了在挤水泥方面的几点建议。

关键词：挤水泥；成功率；思路

1概述

挤水泥是利用液体传导压力性质，将一定数量和规格的水泥浆挤入指定位置，使其进入地层裂缝或者多孔隙地带、套管外的环空或者套管破损处的目的层，使地层与套管之间形成密封地带，便于承受各种压力，进而满足后续生产的一种工艺技术。挤水泥的主要目的就是通过挤封套管破损处来恢复油井正常生产。

2挤水泥的现状

挤水泥所遭遇的不利因素包括：井底情况不明、作业工况复杂。因此，挤水泥从开始应用以来，就遇到了各种各样的问题。针对这些问题，着力于提高挤水泥的成功率，国外逐渐进行探索研究，从现场实践和室内实验两方面来完善了基本的挤水泥工艺技术和建立了挤水泥理论。国内挤水泥研究起步较晚，虽然目前现场应用较多，但基本沿用国外相关技术和理论。加之，挤水泥属于固井中很狭窄的门类，国内对此的研究一直处于边缘化状态，并未加以足够重视。

2.1挤水泥作业特点

挤水泥是一种特殊的固井作业，不利因素较多，挤水泥所遭遇的不利因素包括：井底情况不明、作业工况复杂。与一次注水泥作业相比，挤水泥作业的危险性和复杂性均较大，除要求足够的水泥石强度和良好胶结外，挤水泥对水泥浆密度、流变性能、失水控制、稠化时间都有较高的要求。

2.2挤水泥应用领域

挤水泥的用途很广，常见用途如下：

（1）弥补固井时因泥浆造成的窜槽或环空水泥返高不够等缺陷；

（2）处理来自油、气产层中、或产层上下的水侵问题；

（3）从相邻油层封堵产层，以减小采油过程中的气、油比；

（4）弥补由于腐蚀或裂缝造成的套管漏失；

（5）封堵没有开采价值或枯竭的地层；

（6）在多层系注水井中，堵塞全部或部分，一层或多层地层，以便直接在所希望的地层注水；

（7）封堵漏失层。

2.3挤水泥应用面临的尴尬局面

挤水泥作业已相当普遍，但始终面临着一个尴尬的局面：挤水泥花费的成本巨大，而成功率比较低。国内长庆油田安塞地区的油井，挤水泥作业费用占钻井成本的比例较大。国外同样遭遇类似的窘境，美国田纳西州西部油区在1992-1994三年间共对137口井实施挤水泥作业，结果只有47口井在第一次挤水泥完成后达到了挤注目的，一次挤水泥成功率仅为34%，作业成本大幅度增加。

3提高挤水泥成功率的主要对策和思路

3.1准确分析井筒状况

准确分析挤水泥井段的井筒情况、明确挤水泥的技术难点是提高挤水泥成功率的先决条件。为此，在挤水泥作业之前必须及时测井来认识待挤井段的地层类型、渗透率、孔隙度、孔隙压力、破裂压力、流体流动情况等影响因素。不同的地层类型、渗透率、孔隙度等对挤水泥的水泥浆量、水泥浆性能和材料会有不同的要求，如在碳酸盐岩这种通常含有天然裂缝的地层中挤水泥，就要考虑加入堵漏材料来封堵裂缝。挤水泥最终压力是挤水泥结束的标识，而地层孔隙压力和破裂压力是确定挤水泥最终压力的重要参考依据。因此，通过这些关键参数信息来准确分析井筒状况是挤水泥成功的前提。

3.2选择合适的挤水泥技术

基于对挤水泥待挤井段的了解以及每种挤水泥技术适用范围的全面认识，合理选择挤水泥施工技术。常规的挤水泥施工技术具体包括以下3大类：

（1）按施工压力的情况分为低压挤水泥、高压挤水泥；

（2）按是否使用工具的情况分为井口法挤水泥、可回收式封隔器挤水泥、可钻式承留器挤水泥；

（3）按泵送水泥浆方式分为连续挤水泥、间歇挤水泥。

3.3合理选择优化水泥浆体系

在综合考虑挤水泥地层特性和挤水泥技术后，合理选择水泥浆体系相当关键。人们普遍认为，设计的水泥浆应具备如下的几点特性：

（1）低粘度，以便使水泥浆能进入裂缝；

（2）低切力；

（3）零自由水；

（4）适当控制失水，保证孔隙和射孔充填最佳；

此外，结合已有的成熟水泥浆体系和挤水泥遇到的特殊问题，国内外正研究如何进一步优化水泥浆性能，下面以挤水泥封堵发生窜流的微环隙为例：挤水泥能否成功封堵水泥环中的微环隙很大程度上取决于挤水泥所用水泥浆在微环隙中的渗透距离和分散性能。在封堵气窜的微环隙时常规水泥浆体系存在3个缺点：

（1）水泥颗粒的最大粒径在13-30μm之间；

（2）水泥颗粒的粒度分布范围相对较狭窄，为配成易泵送的水泥浆，必须用水填充满水泥颗粒之间的孔隙，所需水量约占水泥体积的30%-35%。为阻止相邻的颗粒间发生表面反应而影响水泥浆的流动性，还需足量的水把水泥颗粒分开；

（3）常规水泥浆在微环隙中的渗透距离很短。为此，他们开发出优化的超细水泥，该超细水泥的最大粒径在7-10μm之间。与常规超细水泥相比，它的最大特点是用2种粒径更小的非水泥固相颗粒来充填水泥颗粒间的空隙，通过这种方法配制出来的水泥浆既比较容易泵送，又减少了需水量。

3.4现场施工

注水泥混浆作业，要操作平稳，密度均匀，上下浮动值控制在允许范围内；施工前要校核测量仪器，确保测量准确；一次注水泥塞作业，封固井段应控制在300m以内；注替结束，管柱起至安全位置，远离水泥面建立循环，并坚持活动钻具，冲洗干净环空水泥浆及混浆。确保地面设备、仪器和井下工具、附件安全可靠。使用前做好检查、保养和校核。

4挤水泥的方法与注意事项

4.1挤水泥的方法

（1）光油管挤水泥法：光油管挤水泥法就是将光油管下至待封堵井段以上150米，正挤入水泥浆，然后用顶替液将水泥浆送至预计位置，正替+反替保证光油管内外无水泥浆关井候凝。该方法操作简单，施工时可以不动管柱，缺点是该方法只能笼统挤注，不能实现分层封堵，而且施工风险高。

（2）封隔器挤水泥法：此方法是下一个封隔器，将不需封堵的层段分隔开，对待堵井段进行挤水泥的方法；如果设计要求封上层采下层，也可以用此方法，对下层采用人工填砂的方法进行保护，该方法操作简单，速度快，且封堵效果好，然后下封隔器进行挤水泥封堵，待上层封堵合格后再对下层进行冲砂使其露出生产井段，便于进行下一步的施工。

（3）井口挤入法：就是在井口处在控制状态下，通过流体的挤入压力把水泥浆替挤进入目的层位的方法。

4.2挤水泥的注意事项

（1）挤水泥进口和出口在井口处至少各连接一段高压软管线，防止挤水泥时因泵车性能使井口和管线产生共振。如果发生共振时间过长可能导致井口、管线损坏折断造成挤水泥失败。

（2）油套流体静止时的压力值受摩阻的影响较小。

（3）控制最高挤水泥压力，防止水泥浆在顶替到位前失水（炮眼处水泥浆全部失水）而顶不到位。如果挤水泥压力过高，可适当降低泵入排量或水泥浆密度，使挤水泥压力降低至合理范围内。

（4）挤水泥过程应连续不间断，如果压力较高，间断或间断时间过长起泵可能会导致泵压升高或升高压力超过炮眼处，使水泥浆全部失水压力而挤不动。

5、结论与建议

（1）良好的井下条件是注水泥作业成功的基础，掌握井下情况，是做好施工设计的前提；严谨的设计是施工作业的灵魂，可靠的井下工具和良好的作业设备是施工安全的保障。

（2）挤水泥技术种类较多，挤水泥时应根据不同井眼条件、封固要求等因素来合理选择挤水泥方法。