注水泥塞施工工艺.ppt

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1、注水泥施工工艺华北油田公司第三采油厂郝建一、前言注灰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，由于其施工工艺简单成本低廉且有效期长，在井下作业中被广泛应用。注灰绝对避免“插旗杆”“灌香肠”的工程事故。二、油井水泥油井水泥是油气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浆送到几百米或上千米的井下，井下的温度又随着井深的变化而变化，而水泥浆的各种性能又与温度压力密切相关，因此对油井水泥及由油井水泥所配制的水泥浆的性能

2、都有严格的要求。在油田井修井工作中，挤、注油井水泥是一种经常使用且行之有效的方法。了解与掌握它的特性，施工要求，对提高修井质量，降低施工成本都具有很重要的意义。目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸盐水泥，是由水硬性硅酸钙为主要成分，加入适量石膏和助磨剂，磨细制成的产品。干水泥与水混合而成水泥浆。而油井出水的封堵主要靠的是把水泥浆挤入地层和井筒内，水泥浆凝结硬化后形成的水泥石（在井下生产套管的环形空间内）封死油层。在固井和封堵等一些作业中，为了适应不同井深的需要和防止地层流体中的硫酸盐对水泥石的腐蚀，有多种级别和不同类型的（表2-1）

3、油井水泥可供选取。API油井水泥级别和类型（表2-1）级别类型备注普通型中抗硫酸盐型高抗硫酸盐型A√××普通水泥B×√√抗硫水泥C√√√具有高早期强度D×√√适于中温条件E×√√适于高温条件F×√√适于超高温条件G×√√基本油井水泥J×√√基本油井水泥注：表中“√”表示有此类水泥，“×”表示无此类水泥水泥浆密度是单位体积内所含的水泥浆的质量。对配制水泥浆的要求是在不能压漏地层的同时还要保证水泥石的强度和水泥浆的流动性。随着水泥的不断水化，水泥浆不断变稠，直至失去流动性。为了保证挤水泥施工安全，能将水泥浆泵送到井内环形空间的预定位置

4、，水泥浆必须在一定的时间内保持其流动性。对水泥浆稠化时间的要求是，注水泥能在稠化时间内完成，并包含有较大的安全系数。反过来，当水泥浆的稠化时间确定后，整个注水泥施工必须在规定的时间内完成，否则易导致不能把水泥浆完全注入套管而发生注水泥的施工事故。一般情况下，为了既保证水泥石的强度又保证水泥浆的流动性，配制水泥浆的密度通常为：1.80～1.90g/cm³水泥凝固及影响因素水泥与水混合后发生的变化非常复杂。当水泥与适量的水混合成水泥浆时，先发生一系列的水泥颗粒和水泥矿物的化合及水化现象。其中最快的是水解作用，其变化过程为热反应。由于水

5、化作用，使水泥浆中产生以水硅酸钙为主要成分的胶体，随着水化作用的进行，胶体不断增多并逐渐凝集变稠。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。水泥浆失去流动性，但尚未获得强度的过程叫水泥浆的凝固过程。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可承担一定压力时，称为终凝。当终凝完毕后，水泥浆硬化成石，水泥的凝固过程，除受本身物理，化学因素影响外，也受到外部物理，化学因素的影响。主要是温度,压力和各种化学添加剂的影响。水泥的凝固时间随

6、着温度的增加显著缩短，初凝的时间也随着压力的增加显著缩短。这两项因素给深井施工造成一定的困难.初凝时间随时间压力变化如表2-2所列压力变化对水泥初凝时间的影响（表2-2）大气压（公斤厘米m2）初凝时间1100比一个大气压时缩短10％200比一个大气压时缩短15～40％300比一个大气压时缩短35～40％400比一个大气压时缩短45～52％500比一个大气压时缩短55～60％添加剂的影响由于施工的特殊要求，有时需要在水泥浆中加入某些添加剂。如石膏，硫酸铁，丹宁酸，及表面活性剂等均能起到缓凝作用。水泥浆中加入其它物质会使其他性质发生

7、变化。如加入泥浆,可配置成胶质水泥，它的漏失量很小。又如加入石棉纤维，可配置成纤维水泥浆，这种水泥浆对于封堵串槽有很重要的作用。但是，必须强调指出的是，不管使用那种化学试剂和添加剂，均应在实验室作好实验，取得现场优良的实验数据后在用于现场施工。水泥收缩效应水泥浆在稠化和凝固过程中，水泥与水的总体积（绝对体积）要变小。这种现象称为水泥的缩水效应。水泥收缩效应对油井的影响有两点：1、由于深部油层温度较上部油层的温度高，所以深部水泥先发生收缩效益，较早地形成真空，从油层内吸收油，气。到深度被高压油，气饱和后，油气便沿着上部温度较低，凝固

8、较满的水泥上升在水泥中形成油，气流动通道，造成管外环行空间油气外冒或喷出如遇有压力低而渗透性高的地层，则油，气可以直接侵入该层，形成隐性串通。2、由于水泥收缩效应形成真空，将吸收井壁泥饼中的水分。泥饼脱水后，失去了对地层的密封和穿压作用，渗透性增大