工业技术 Ｉ■ Ｃｈｉｎａ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ 浅谈挤水泥浆施工工艺及应用 刘洪茂刘广智 张勇 （中石化胜利油田胜利采油厂） ［摘要］挤水泥浆就是利用液体压力积压水泥浆，将其挤入地层缝隙或多孔地层，且停止流动并很快凝结硬化实现封堵，从而达到在地层内部形成永久性 隔离带的目的，通过现场应用得出了该工艺技术具有封堵效果好、成功率高、成本低、现场应用比较广泛等特点。 ［关键词］挤水泥浆方法计算准备工作施工 ， 中图分类号：ＴＱ１７２．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４ｘ（２０ｌ３）ｌ２—０ｏ４６一Ｏｌ 一 概述 式中Ｖ：挤注水泥浆用量，单位Ｍ２ 油井在开采的中后期，由于含水层干扰，产油量会逐渐下降、含水率上升，以 Ｈ：待封堵层的有效厚度，单位Ｍ 及由于长期的地层作用和井内流体的腐蚀致使套管损坏和因固井及地层结构的 Ｒ：封堵半径，单位Ｍ 因素造成的窜槽等，不同程度的影响了油井的正产生产，针对ｐａｌ＝的情况，利用 ：油层有效孔隙度。 液体压力将水泥颗粒挤入地层的孔隙和通道中，从而达到永久性封堵的目的。 以上公式所计算的用水泥浆萤为理论量，在施工过程中，要根据实际情况 ＝ 目前现状 进行增加或减少挤水泥浆量。 目前现场挤水泥浆都采用常规的油井水泥，因为该水泥具有成本低、易溶 （２）当打完设计的水泥浆量后，要用清水将水泥浆顶替至设计灰面深度，顶 于水、水泥浆的穿透能力和渗透能力较强的特点，但有时用的局限，有的地层孔 替亮得准确与否关系到挤灰的质量，所以要求顶替量必须准确，其计算方法为： 隙小，普通水泥颗粒进不去该孔隙，这种情况就采用成本比较高的超细水泥来 Ｖ＝Ｖ￣Ｉ＋ｖ套＋ｖ地 进行封堵。 式中Ｖ：实际顶替量 三 挤水泥浆的适用范围 Ｖ油：油管内容积 （１）防止地层大量出水。 Ｖ套：油管底部至设计灰面的套管内容积 （２）套管堵漏。 Ｖ地：地面管线内容积 （３）将油层与水层分开。 六，挤水泥的准备工作 （４）可以封堵窜槽。 （１）井筒准备。先起出井内的管柱，为了检查套管情况，要先下通井管通井 四 挤水泥的方法 至待封堵井段后，要对封堵井段以上的套管进行彻底的反洗井。 （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 （２）选择挤水泥方法。如果要将井段全部封死且井段以上套管无损坏，可 ２０－３０米，正挤入水泥浆，然后用顶替液将水泥浆送至预计位置，控制反洗井后 以采用光油管挤水泥法；如果要求封下层采上层，就要用下封隔器法挤水泥；如 上提管柱５咪关井候凝。该方法操作简单，施工时可以不动管柱，缺点是该方法 果封上层采下层，就可以采取先人工填砂，后封堵的办法。 只能笼统挤注，不能实现分层封堵。 （３）管柱和井口准备。将挤灰管柱下至设计深度装井口，要求井口的各个 （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， 闸门必须灵活好用且耐高压而不漏失，与挤灰车相连接的管线必须用硬管线， 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， 并且要试压２ ５ ＭＰａ不刺不漏为合格，严禁用水龙带。 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 （４）动力设备。挤灰前必须保证作业机及游动系统完好，便于起下作业。 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 七．挤水泥浆施工 露出生产井段，便于进行下一步的施工；如果油井漏失严重，也可以在油层顶界 为了保证施工质量和防止卡管柱，在挤水泥浆前必须将套管灌满。挤灰前 下一个封隔器后进行挤水泥浆，为了使封隔器胶皮上下的压差变小，在套管内 要先打２立方米的隔离液才能挤入灰浆。在灰浆未进入地层初期时，泵压将会 必须注入平衡液。 逐渐降低甚至归零，这是因为灰浆密度大于清水密度，灰浆产生的液柱压力就 （３）桥塞试剂水泥法。此方法是在待Ｎ￣Ｎ：ＰＡ＿ｋ＿先丢掉一个桥塞，再下挤 大于回压，所以造成泵压降低，当灰浆进＾地层阻力增大时，泵压将会逐步升高。 水泥浆管柱，底部待人打开桥塞的中心管，用中心管将桥塞打开后挤入水泥浆， 挤水泥浆完毕后，要在井口装上压力表，观察压力是否下降，如果压力下降 当施工达到设计要求后上提挤灰管柱，使桥塞自动关闭，不用放压就可以直接起 就先不要放压，待压力下降比较低时再放压；如果压力不下降，就打开闸门进行 出挤灰管柱，然后下钻铣管柱钻掉桥塞后钻灰塞至设计深度。该方法的特点是进 放压，这样可以防止地层过多地往外吐灰浆。待压力放净以后就进行反洗井，上 入地层的灰浆不能外吐，挤灰的质量好，没有水泥卡钻柱的危险，但该方法工艺 提管柱ｌ０ｏ米关井候凝２４／Ｊｘ时以上，候凝时井口必须上紧、闸门必须关严。然后 复杂，挤灰后必须先下磨鞋钻掉桥塞后，起出磨鞋再下钻头钻灰塞至设计深度。 对封堵进行探灰面试压。 五．挤水泥用量和顶替量的计算 八 结论 （１）挤水泥用量的多少要根据油层物理特性，也就是待封堵层的有效厚度、 在我们的丑常作业中，挤水泥浆施工只要选择的方法正确，挤水泥浆的用 封堵半径、油层的有效孔隙度来确定。 量和顶替量计算准确，在施工中按操作规程操作，挤水泥浆的效果会很好，成功 Ｖ＝Ｈ十３．１４ Ｒ２ 率也会很高。 部分为砂岩、砾岩，胶结性较差，磨圆度较好，透气性好，煤层相对较薄，所以瓦 部地段由于受小构造挤压作用变得松软，据井下实际观测，煤层在中下部有一 斯含量就低。 层软分层，其原生结构遭到破坏，层理紊乱，无层理，光泽暗淡，煤体结构大部分 ５．３火成岩侵入对动力现象和煤层涌出的影响 为粒状、片状、粉末状。煤的坚固性很差，用手轻捻即成粉末状，坚固性系数ｆ值 宣东二号煤矿侵入体主要以辉绿岩为主，产状为岩床，以顺层贯人为明显特 ＜０．３０，揉皱系数在０．８９～０．９７之间，煤的抗压强度较低。 征，厚度２３０－２５０ｍ，具有结构致密，厚度大的特点。由于辉绿岩的侵入，上覆岩层 ６几点认识 封闭状态较好，使煤变质时产生的大量瓦斯保存于煤层顶板之中，难以逸散。 （１）ｉ匝过对宣东二矿瓦斯地质条件的综合分析，认为宣东二号煤矿产生瓦斯 ５．４煤层埋藏深度与瓦斯赋存的关系 动力现象和煤层涌出的控制因素是地质构造、煤体结构和围岩性质，影响因素 宣东二号煤矿煤层埋藏深度在８００ｍ以下，顶底板岩性大部分为泥岩和粉 是埋藏深度大，煤层厚度及其变化，辉绿岩侵入等。 砂岩，加之巨厚层辉绿岩床的屏蔽作用，使瓦斯在封闭条件较好的地质条件下 （２臁层埋藏深度大，顶板岩眭多数为粉砂岩和泥岩，透气性差，辉绿岩床成 得以保存，难以释放 只有在煤层开采后，给瓦斯留有一定的空间才能从煤体释 为煤层上覆岩层的屏蔽层，使瓦斯得以保存，难以逸散。 放出来。 （３）构造应力相对集中地段，煤体结构受到严重破坏，煤层增厚或变薄、断层 ５．５煤层厚度与瓦斯赋存的关系 或褶皱附近，都是瓦斯容易积聚和产生动力现象及煤层涌出的区段。煤层一旦 煤层越厚生成的瓦斯量越多，同时给瓦斯的大量保存创造了有利条件，宣 开采后，瓦斯会顺煤层的裂隙涌人工作面进而产生动力现象和煤层涌出。 东二矿厚煤层主要分布在二采区一带，且煤中夹有软分层，是发生瓦斯动力现 （４）煤层合并分叉处也是瓦斯富集的地方，往往也是发生动力现象和煤层涌 象和煤层涌出的有利地段。而一采区煤层厚度相对稳定，多呈块状，层理较明 出的危险地带。 显，原生结构没有遭受到破坏，透气性较好，所以一采区发生瓦斯动力现象的机 （５）断裂常常是瓦斯运移的通道，有利于瓦斯的逸散，但有时也相反，特别是 率相对来讲比较少。 封闭性的断裂，则是瓦斯集中的场所，由于断裂是应力比较集中的部位，采掘工 ５．６煤体结构与瓦斯赋存的关系 程破坏了原来的平衡，而形成残余应力的突然释放，在这种情况下，断层附近往 煤体结构是煤体在后期改造中所形成的结构。宣东二矿二采区Ⅲ 层局 往是产生瓦斯动力的区域和瓦斯释放的最佳时期。 ４６ ｌ科技博览
