淺析如何提高擠灰一次成功率

劉云鵬

【摘要】本文主要針對擠灰失效的主要幾點原因，通過分析灰漿影響因素、擠水泥機理，制定出措施對策，進而提高擠灰一次成功率。

【關(guān)鍵詞】頂替量 灰漿 擠注壓力 一次成功率

一、前言

井下作業(yè)中，無論大修作業(yè)還是小修作業(yè)，擠灰是經(jīng)常應(yīng)用到的擠封堵油層和封井的工序，但是在擠灰過程中往往由于人為和客觀因素，會導(dǎo)致擠灰的失敗，需要進行二次擠灰。這樣一來，施工周期會增加，作業(yè)成本會增加。例如：施工過程中由于操作不正確造成擠灰插旗桿、灌香腸等井下事故，造成很大的經(jīng)濟損失;擠灰后無灰面，試壓不合格，再次處理，誤工誤時影響油井產(chǎn)量，嚴重的影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，提高擠灰一次成功率顯得尤為重要。

二、擠灰在井下作業(yè)中的應(yīng)用

擠灰的主要目的是封隔油氣產(chǎn)層和其他流體層，以達到完井和修井的施工目的：①封堵油、氣、水井某一出水層，解決生產(chǎn)過程中的注水開發(fā)所帶來的矛盾;②封堵油、氣、水井竄槽;③通過擠灰彌補油水井因套管損壞難以承受應(yīng)力作用，可以填補地層虧空;④封堵特殊井段漏失，達到保護油氣層目的;⑤對固井質(zhì)量不合格的特殊井，通過擠水泥來達到完井標(biāo)準。

（一）環(huán)境對油井水泥的影響

（1）溫度帶來的影響。溫度對油井水泥稠化時間影響非常大;一般情況下，溫度每減少11～14°C時，稠化時間反而會增加一倍。溫度每增加11～14°C時，稠化時間相應(yīng)的會縮短一半。因此施工時適當(dāng)降低灰漿的溫度，這樣擠灰成功率會有所提高。API標(biāo)準配漿溫度為27°C。因此，目前現(xiàn)場清水的溫度在4～27℃之間，淺井水溫可以在37°C以內(nèi)，相反，深井配漿溫度越低越好。因此，稠油、超稠油和高凝油注水泥塞或擠水泥施工作業(yè)井作業(yè)之前，要用涼水充分洗井或打一定量的前置液，從而降低井筒內(nèi)的溫度，防止泵送灰漿過程中由于溫度過高，發(fā)生“灌腸”或“插旗桿”的工程事故?，F(xiàn)場需要用溫度計實際測量水溫度，通過調(diào)節(jié)使混合水的溫度值在標(biāo)準圍之內(nèi)。因此，灰漿稠化時間是關(guān)鍵的因素，溫度的影響必需要加以考慮。

（2）壓力對油井水泥的影響。大量現(xiàn)場擠灰案例證明，壓力變化對水泥凝固時間的影響較大，其變化規(guī)律是壓力高，凝固快。壓力對灰漿的失水有比較顯著的影響，在灰漿泵送或靜止時，壓力越高，壓差越大，灰漿在喉道處失水量就會增加，灰漿凝固就會加快。

（3）密度對油井水泥的影響?；覞{的密度越大，水泥石的抗壓性越好?；覞{的密度越小，水泥石的抗壓性越差。密度過低水泥石的滲透率增大，密封性差。密度增大流動性降低，稠化時間縮短。

（二）擠灰的主要機理

擠灰的主要機理是：灰漿在壓差的作用下在喉道處失水（濾失）形成濾餅，凝固后形成堅硬的水泥石。濾餅形成的水泥石的硬度要成倍大于灰漿形成的水泥石硬度。因此擠灰是利用灰漿的失水（濾失）特性來完成的，否則不應(yīng)稱為擠灰。濾失量過小未形成脫水的灰漿（濾餅），在循環(huán)時被沖洗掉，導(dǎo)致擠灰失敗。只有失水量合適的灰漿，進入喉道后形成一定強度的濾餅，才能達到封堵的目的。在孔穴和裂縫地層擠灰作業(yè)，由于連通性好，灰漿極易進入地層深處，因此濾失量控制的過低，不易建立起擠灰壓力或擠灰壓力增長緩慢，灰漿需求量較大。采用濾失量較大的灰漿快速濾失，在喉道處形成濾餅，從而喪失流動性，建立起擠灰壓力，使更多的灰漿失水，最終達到整體封堵效果。

（三）井下作業(yè)中提高擠灰一次成功率的幾點措施

（1）控制好擠注壓力。從理論角度，確定擠灰壓力需兼顧地層、水泥環(huán)、套管的承受能力，避免高壓擠灰時發(fā)生套管擠毀和大面積的水泥環(huán)破壞。但從擠灰現(xiàn)場實際出發(fā)，擠灰時若套管被擠毀則水泥環(huán)和地層巖石早已徹底破壞，擠入的灰漿難以實現(xiàn)有效封固。擠灰壓力不能超過地面預(yù)計關(guān)井壓力。主要目的在于最大限度的防止灰漿在頂替到位之前出現(xiàn)明顯性失水問題。以及在擠灰時水泥環(huán)不會發(fā)生嚴重損壞，且灰漿可通過地層產(chǎn)生的微裂縫進入套管與井眼環(huán)空的空隙中。在控制擠灰壓力后，取得了較好的擠灰效果。因此擠灰壓力過高的問題解決。

（2）選擇合適的添加劑。防止地層流體與灰漿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)帶來的影響，根據(jù)地層情況選擇合適的添加劑，確保擠灰一次成功。油井水泥是一種多礦物組成的結(jié)晶細小的人造巖石，主要有四種礦物成分：硅酸三鈣（Ga、si質(zhì)量分數(shù)為40-65%）、硅酸二鈣（Ga、si質(zhì)量組成20%）、鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3）及鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3）等四種化合物混合組成，如果僅僅靠調(diào)節(jié)水泥的化學(xué)成分不能完全滿足擠灰工藝的要求，應(yīng)通過加入添加劑調(diào)節(jié)灰漿的性能，確保擠灰后所留灰面質(zhì)量符合要求。

（3）計算好頂替量并控制好泵注量。頂替量的獲得通常是計算下井管柱內(nèi)容積或套管內(nèi)容積得出。擠灰前計算好頂替量。目前井下作業(yè)現(xiàn)場，擠灰中用到的泵車，單個清水槽為2方?？紤]到井下作業(yè)現(xiàn)場地面凹凸不平的情況，泵車本身會傾斜一定角度，這樣會導(dǎo)致泵入頂替量的不準確。加之，泵車控制表盤計量不準確，與實際泵入量會有一定差異。此差異可能會引起過頂?shù)那闆r發(fā)生，造成灰面不準確或無灰面。有鑒于此，作業(yè)現(xiàn)場通過兩點措施來控制。一是：泵車停駐地點盡量選擇相對較平坦的地點，泵注過程中監(jiān)測好水槽泵注水位;二是：通過實際泵入量與泵車控制表的實際比對，換算出泵注系數(shù)，根據(jù)控制表和換算關(guān)系換算出實際泵入量。以此，從以上兩個方面來有效控制頂替量的泵入準確性，是擠灰一次成功的有力保障。

（4）對于漏失嚴重井選擇好合理擠灰方式。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，地層無漏失時擠灰成功率較高，而針對漏失性地層，現(xiàn)場技術(shù)人員普遍反映較為棘手。結(jié)合作業(yè)現(xiàn)場擠灰現(xiàn)狀，總結(jié)出針對漏失性地層擠灰方法。

分層填砂擠灰工藝技術(shù)的原理，是在進行注灰施工前，對要封堵的井段的地質(zhì)資料進行詳細的分析，將每個小層的井段都要了解清楚，在生產(chǎn)層位進行填砂保護，在夾層中進行擠灰封堵的工藝技術(shù)。該方法的優(yōu)點是成功率高，減小油層污染，提高油井的壽命;缺點是擠灰后需沖砂將保護層沖開。該方法實施后對于漏失井采用填砂擠灰法取得了較好的效果，且產(chǎn)量有所升高。

三、結(jié)語

通過對擠灰的原理進行分析，對影響擠灰的因素要考慮套管完好情況、井溫、井底壓力、灰漿密度、稠化時間、灰漿失水量等進行實踐觀察，總結(jié)出井下作業(yè)中提高擠灰一次成功率的幾點措施，并成功應(yīng)用于現(xiàn)場，有效的提高了現(xiàn)場擠灰一次成功率。為井下作業(yè)中的擠灰成功率提供了直接理論依據(jù)，為企業(yè)石油上產(chǎn)提供了間接保障。