馬莉娜 靳峰 王棟林 吳亮
摘 要:平衡注塞法(即管柱送入法)注水泥塞作業(yè)已成為油田一種常規(guī)施工工藝,該作業(yè)風(fēng)險較大(如水平井、大斜度井、高溫井、漏失復(fù)雜井的注水泥塞作業(yè))。平衡塞法注水泥塞作業(yè)施工工序簡單,易引起技術(shù)人員忽視,以致釀成各類井下質(zhì)量事故。急需解決該作業(yè)安全工藝提升。本文介紹如何高效安全完成常規(guī)注塞施工工序,并提供青西油田的部分案例僅供參考分析。
關(guān)鍵詞:平衡法;水泥塞;井下質(zhì)量事故;案例分析
1 平衡法注水泥塞簡介
平衡法注水泥塞就是通過管內(nèi)外平衡計算,實現(xiàn)管內(nèi)外液柱壓力平衡的注水泥塞方法,這種方法在青西油田使用較普遍。注水泥塞施工與普通固井施工的不同點:將相對體積較小的水泥漿置于容積較大的井眼(套管)中去,而流經(jīng)管道均比套管小(類似尾管固井),因此存在水泥漿易受修井液污染、沖稀和升溫快、流阻大、壓差大、易失水、管柱破損、井下落物等一系列問題。
2 注水泥塞液量設(shè)計
根據(jù)水泥塞長度計算水泥量,注意要附加一定量的水泥,主要是考慮到井徑誤差和水泥塞頂部泥漿的污染。水泥漿量(m3)=水泥塞段長(m)×井筒容積(m3)/m+附加量(m3);根據(jù)設(shè)計水泥塞的厚度計算出水泥的用量,清水的用量以及頂替液的用量,算替量的時候要從設(shè)計灰面開始計算油管串的長度,還要加上地面管線的長度。具體計算公式如下:干水泥用量計算公式:G=V*a(b-c)/(a-c);清水用量計算公式:Q=V-G/a;水泥漿量計算公式:V=πD2h*10-6/4;替水量計算公式:V替=10-6*πd2(H1+H2)/4。式中:G-所需干水泥總重量(t),V-欲配水泥漿數(shù)量(m3),a-干水泥密度(一般為3.15),b-欲配水泥漿密度,c-水的密度(一般為1),D-套管內(nèi)徑(mm),d-油管內(nèi)徑(mm),h-水泥塞預(yù)計厚度(m),V替―替水量總量(m3),H1-油管串長度(m),H2-地面管線長度(m)。
3 注水泥塞作業(yè)步驟
①將油管下至設(shè)計灰面底部以上1~2m,正循環(huán)充分洗井,將井筒內(nèi)的油和其它雜質(zhì)洗干凈。尤其氣井必須徹底充分洗井,達(dá)到降溫脫氣,否則會導(dǎo)致打塞失敗;②正替水泥漿及頂替液至設(shè)計位置。正替入水泥漿前,如果井內(nèi)為非清水的壓井液要注入隔離液。替量打的準(zhǔn)確與否對打塞的成功至關(guān)重要,除計算準(zhǔn)確外,現(xiàn)場要有專人指揮、配合泵車,停泵時間和打完替量時間盡可能一致;③上提油管至預(yù)計灰面1-2m的位置,反循環(huán)洗井,洗出多余泥漿至見清水為止。反洗時也要充分,以免殘留水泥漿在管內(nèi)凝固,造成水泥焊管,造成嚴(yán)重井下事故;④上提管柱將深度完成在預(yù)計灰面以上100m的位置,關(guān)井候凝;⑤候凝后加深管柱探水泥灰面,反復(fù)試探三次,深度確定后,每次加壓5-10kN,上提管柱20m,裝井口、裝壓力表試壓。若水泥塞上面有開層,應(yīng)該下封隔器試壓。
4 案例分析
案例:QX-XX井注塞施工:Q2-69井為青西凹陷窟窿山構(gòu)造的一口開發(fā)井,人工井底4788m,最大井斜33.5°(3874.20m),前期填砂至4614.47m,下入Φ73mm(加大)+Φ89mm(加大)組合管柱充分正循環(huán)洗井降溫后進(jìn)行注塞作業(yè)。注塞管柱管腳深度:4610.45m。依次正替入前置液、密度1.85g/cm3水泥漿、后置液、頂替液,上提管腳塞面以上2m,準(zhǔn)備反循環(huán)洗出多余水泥漿。反循環(huán)洗井1m3后,泵壓忽然由11MPa升至23MPa,油管停止返出。改正循環(huán),泵壓23MPa,套管未見返出;Φ起89mm油管至水泥塞面以上正打壓不通,最高泵壓43MPa,決定立即起管檢查。
起出注塞管柱發(fā)現(xiàn),4591.17m處油管有破洞,分析事故發(fā)生原因為前期入井管柱未仔細(xì)檢查,與水泥漿不匹配的地層水進(jìn)入油管后提前與水泥漿接觸,改變水泥漿的性能,縮短了水泥漿稠化時間,因此在水泥漿未替出油管時已稠化,最終導(dǎo)致反洗不通油管內(nèi)被水泥漿堵死。本次事故充分說明了下注塞管柱前期對管柱認(rèn)真檢查的重要性,也說明了水泥漿與地層液體接觸后將直接改變稠化時間,證明了隔離液的必要性。
5 提高打水泥塞成功率應(yīng)該注意的問題
①根據(jù)設(shè)計要求,準(zhǔn)確計算下管深度,干水泥、水泥漿、頂替液的用量,計算頂替液從設(shè)計灰面開始計算油管串長度,還要考慮地面管線長度。在管柱內(nèi)水泥漿可高于環(huán)空內(nèi)水泥漿100m,以防上提管柱時油管溢流減緩施工速度。確保水泥塞的質(zhì)量和強(qiáng)度,水泥漿的密度應(yīng)在1.86g/cm3-1.89g/cm3之間;②在注塞管柱下到位后,作業(yè)之前要確保地面設(shè)備運轉(zhuǎn)正常,特別是傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、防碰天車裝置、氣路、泵入設(shè)備等關(guān)鍵部位要詳細(xì)檢查,保證注完水泥后順利起出油管,循環(huán)正常進(jìn)行;③下注塞管柱前,認(rèn)真丈量管柱并檢查是否有破損,短路循環(huán)將造成嚴(yán)重質(zhì)量事故;④如頂替液不是清水,注水泥前要打一段頂替液,最大程度維護(hù)水泥漿性能,與實驗用水保持一致;⑤注水泥漿時如果泵車故障,要迅速將油管起到安全位置,根據(jù)情況將水泥漿反循環(huán)洗出;⑥探灰面時,離設(shè)計灰面50m就要控制油管下放速度,壓重不能太重;⑦打水泥塞前充分了解地層情況,地層出氣要考慮氣體對水泥塞的影響,起管候凝時要起出20根以上候凝;⑧地層掏空的情況下(如水力泵排液),設(shè)計水泥塞的底部離下面層段的頂界要不正常情況大,防止地層吸水,造成水泥塞下移,進(jìn)入地層,將井段堵死。也可根據(jù)現(xiàn)場情況填砂打塞,填砂過井段,在砂面上打塞,防止水泥塞下移,這種方法成功率最高;⑨對高壓不穩(wěn)定井或?qū)娱g干擾大的井采取加壓候凝,一般加壓3-5MPa。
作者簡介:
馬莉娜(1981- )女,漢族,甘肅玉門人,助理工程師,主要從事油田開發(fā)工作。