水泥塞作业资料课件

中海油服油田化学事业部中海油服油田化学事业部中海油服油田化学事业部中海油服油田化学事业部2008200820082008年年年年8 8 8 8月月月月水泥塞设计水泥塞设计1 1第九讲内容第九讲内容1概述2施工程序3作业要点4相关计算5实例及方案6常见问题2 2一、概述一、概述一、概述一、概述1.1.注水泥塞目的注水泥塞目的在油气钻探过程中，无论是钻井作业还是完井作业，在油气钻探过程中，无论是钻井作业还是完井作业，经常都需要进行注水泥塞作业。经常都需要进行注水泥塞作业。一般在下列情况下一般在下列情况下就需要注水泥塞：就需要注水泥塞：在鱼顶上方开窗侧钻：在定向钻井期间，当钻过软在鱼顶上方开窗侧钻：在定向钻井期间，当钻过软地层时很难控制井斜和方位时，可以在井内打一个地层时很难控制井斜和方位时，可以在井内打一个“造斜水泥塞造斜水泥塞”，以便继续造斜钻进。，以便继续造斜钻进。回填某一井段或弃井。回填某一井段或弃井。解决钻井期间井漏问题。解决钻井期间井漏问题。为裸眼测试提供地锚。为裸眼测试提供地锚。3 32.2.水泥塞分类水泥塞分类注水泥塞作业种类繁多，一般根据用途可将水泥塞分为七大类：1.完井水泥塞2.转层水泥塞3.侧钻水泥塞4.堵漏水泥塞5.纠斜水泥塞6.封井水泥塞7.导眼水泥塞平衡水泥塞4 45 5弃井弃井弃井弃井/回填报废水泥塞回填报废水泥塞回填报废水泥塞回填报废水泥塞封封封封 堵堵堵堵 枯枯枯枯 竭竭竭竭 层层层层6 67 7堵堵堵堵 漏漏漏漏 水水水水 泥泥泥泥 塞塞塞塞打打打打水泥塞作为测试地锚水泥塞作为测试地锚水泥塞作为测试地锚水泥塞作为测试地锚8 83.3.注水泥塞方法注水泥塞方法l注水泥塞作业有以下三种方法：a.平衡法注水泥塞；b.水泥倾卸筒法注水泥塞；c.双塞法注水泥塞。9 91.平衡法平衡法l平衡法注水泥塞是最常用的注水泥塞技术（如图7-1所示）。将钻杆（或油管）下到预定的水泥塞底部深度。在泵人水泥浆之前或之后，泵入适量的隔离液或化学冲洗液，防止水泥浆污染。图7-1 平衡法注水泥塞1010l水泥浆之前和之后的隔离液或冲洗液用量，应使它们在环空中和钻杆内的高度一致。l在顶替过程中，将水泥浆顶替到计算的水泥塞顶部深度即可。通常的作法是留有一定的顶替余量（一般为23桶），以防止顶替后卸钻杆时泥浆反喷到钻台上，并可使水泥塞达到液压平衡。l水泥塞平衡之后，立即将钻杆缓慢地起到水泥塞的上部。l循环出多余的水泥浆。11112.水泥倾卸筒法注水泥塞水泥倾卸筒法注水泥塞通常用于浅层打水泥塞，通常用于浅层打水泥塞，也可用于中深井套管内打也可用于中深井套管内打水泥塞。水泥塞。优点：易于控制水泥塞的优点：易于控制水泥塞的深度，而且比较经济；缺深度，而且比较经济；缺点：所用的水泥浆量受限点：所用的水泥浆量受限制，水泥浆易受污染。制，水泥浆易受污染。图7-2水泥倾卸筒法1212水泥倾卸筒法此法是将混好的少量水泥浆装入定量的水泥筒内，用电测的钢丝绳送入井内，而完成打水泥塞施工。水泥筒通过与提前放置在井下的“永久桥塞”碰撞，而打开下盖。提起水泥筒时，即将水泥浆倾卸在永久桥塞之上（如图7-2所示）。永久桥塞应放置在预定的水泥塞底部。1313l双塞法双塞法l这种方法是利用一种专用工具，这种工具主要由安装在钻杆下端的井底短节、铝质尾管、空心底部刮塞（带一个下胶塞）和顶部刮塞组成，在井内计算的深度打水泥塞。l优点：它具有注水泥塞的位置准确、水泥浆受污染最少。l缺图1414l底塞在水泥浆之前泵入，以便清洁钻杆内壁和隔离泥浆。下胶塞通过销钉与底塞相连，提高泵压可将销钉剪断，将下胶塞通过铝质尾管冲下。顶塞在水泥浆之后泵入，以隔离顶替液。当底塞到达塞座时，地面施工压力升高。提起钻杆直到尾管的下端到达水泥塞顶部的计算位置为止。此时，在制控短节和滑套之间的销钉被剪断，使滑套下滑，露出反循环通道。如果在操作过程中，铝质尾管被水泥卡住，则增加拉力，可将尾管拉断，使钻杆解卡。1515二、施工程序二、施工程序1.下光钻杆（底部通常带旋流短节）到设计注水泥塞的深度，循环泥浆彻底清洗井眼，确保进出口泥浆密度均匀、一致，循环量不少于两周；2.停泥浆泵，固井泵通水试压（试压压力根据固井需要确定），确认后开始注水泥作业；3.固井泵注前置液XX m3；使用冲洗剂或隔离液；4.注水泥浆：XX m3；比重1.801.90 s.g.；5.固井泵替后平衡液XX m3；6.继续用固井泵替泥浆XX m3；7.放压，检查回流；8.如无回流快速起钻到水泥面之上，循环清洗注水泥塞钻具至返出干净；9.起钻，侯凝，按要求进行试压或进行下步作业。1616三、作业要点三、作业要点p固井前准备固井前准备1.取全地质、工程和现场资料，充分了解水泥塞的用途、特殊要求以及现场复杂情况，做出的施工设计要有针对性。2.掌握注水泥塞井段的温度，尽可能利用电测温度数据调整水泥浆配方，确保施工安全。3.作业前，取水泥和水样送回基地进行化验配方复查。4.取泥浆（或压井液）做相容性实验，同时要求水泥浆体系必须符合API规范，不能只简单控制稠化时间。5.施工前，要求必须做水泥浆大样复查。6.注水泥塞钻具尽量使用小钻具或油管，钻具底部必须带旋流短节。7.准备一个活动弯头，以便于注水泥塞时旋转钻具。1717p固井施工阶段固井施工阶段1.施工前，必须洗井一周以上，停泵后观察钻具（或油管）内外泥浆（或压井液）的稳定情况，不稳定不能盲目施工。2.循环和固井施工过程中，都必须活动钻具。可以缓慢上下活动，也可转动钻具。上下活动钻具时，水泥浆开始出钻杆时，钻具必须位于最下端；旋转钻具的转速不要太快，控制在10-20RPM左右。3.水泥浆刚出钻具时的排量要尽量高，以帮助部分水泥浆下沉隔离底部泥浆，保证水泥塞质量。18184.前置液量充足，一般控制占环空高度400m左右，后置液量应占钻具（或油管）高度与前置液量占环空高度一致，同时要保证替浆结束后井底液柱压力高于施工前1-2MPa。5.尽管水泥浆需要量可能很少，但实际注入量要比计算量大1 m3以上，以弥补替浆不准确和混浆对水泥石强度的影响。19196.水泥浆比重满足设计要求，特别是中间段一定不能低于设计值。侧钻水泥塞的密度尽量打高一些。混泵水泥浆期间，在混泵初期、中间和后期都需要取样2-3个。7.替浆量一般较小，要求尽可能准确，可以通过观察固井泵（或井口压力表）来辅助替浆计量，具体操作为：前置液进入环空时井口压力要降低1-2 MPa，水泥浆进入环空时井口压力要升高2-3 MPa（以上数值仅供参考，具体数值通过计算得出），同时要求与修井队配合时用固井车替浆，与钻井队配合时用井队大泵替浆。20208.如果替浆结束后井内上涌，则将管柱起到绝对安全位置，从管柱和环空同时向下平推水泥浆，关井憋压候凝；如果替浆结束后井内稳定，则将管柱起到高于要求塞面3m左右，循环洗井一周以上，与修井队配合时用反洗井，与钻井队配合时用正洗井，洗井结束后再上提200m以上，开井或关井候凝；如果替浆结束后井内漏失，则将管柱起到水泥塞面300m以上，灌满泥浆，关井候凝。9.施工前做好施工预案，施工时灵活、果断处理，施工后及时向上级主管部门汇报。2121p固井作业后固井作业后l固井结束后，将施工过程中取的水泥浆样品放置于恒温水浴锅中养护。l根据养护水泥浆样品凝固情况，决定探水泥塞面和钻水泥塞的时间。2222四、相关计算四、相关计算（一）计算说明（一）计算说明l平衡法注水泥塞工艺是最常用的注水泥塞工艺，平衡法注水泥塞工艺是最常用的注水泥塞工艺，其计算方法如下：其计算方法如下：（l l）水泥浆容量）水泥浆容量VaValVm=LVh（1+E）（6-43）l式中：式中：lL要求的裸眼水泥塞长度（米）要求的裸眼水泥塞长度（米）lVh裸眼容积（升裸眼容积（升/米）米）lE裸眼容积附加数裸眼容积附加数%2323（2）水泥袋数）水泥袋数Skl式中：式中：Ym水泥造浆率（升水泥造浆率（升/袋）袋）（3）混合水量）混合水量WblWb=SkVw/42l式中：式中：Wb混合水用量（立方米）混合水用量（立方米）lVw每袋用水量（升）每袋用水量（升）2424（4 4）平衡水泥塞高度（钻杆在水泥浆中）平衡水泥塞高度（钻杆在水泥浆中）H HlH=Vs/（Van+Vd）（6-44）l式中：lH钻杆仍在水泥浆中的水泥塞高度（米）lVan钻杆与裸眼间的环空容积（升/米）lVd钻杆内容积（升/米）2525（5 5）水泥浆后隔离液体积）水泥浆后隔离液体积Vsp2Vsp2l （6-45）l式中：Vsp1水泥浆前面隔离液量（立方米）2626（6 6）替量）替量VdispVdisplVdisp=VdD-（H+hsp2）（6-46）l式中：Vdisp顶替量（立方米）lD钻杆深度（水泥塞底部）（米）lhsp2后隔离液在钻杆内长度（米）l （米）（6-47）2727五、计算实例五、计算实例l平衡法注水泥塞计算。按所给条件计算。l井况如下：l裸眼直径：215.9毫米(8 12英寸)l井眼容积：36.59升/米l裸眼容积附加：30l钻杆：127毫米284.5牛米l钻杆内容积：9.257升/米l井眼环形容积：23.956升米l水泥浆密度：1.90克厘米3l造浆率：32.55升袋l图5-1l每袋用水：18.92升袋l水泥前隔离液：3.18立方米2828（1 1）水泥浆容积）水泥浆容积VsVslVs=LV（1+E）=15236.591.3/1000=7.23（米3）（2 2）干水泥量）干水泥量SkSklSK=Vs/Ym=7.231000/32.55=223（袋）（3 3）用水量）用水量WbWblWb=SKWW/1000=22318.92/1000=4.219（米3）2929（5 5）后平衡液）后平衡液Vsp2Vsp2（6 6）顶替量）顶替量VdispVdisp3030p固井作业程序固井作业程序注水泥塞作业程序以最常用的平衡法注水泥塞为注水泥塞作业程序以最常用的平衡法注水泥塞为例，施工程序如下：例，施工程序如下：1.下光钻杆（底部通常带旋流短节）到设计注水泥塞的深度，循环泥浆彻底清洗井眼，确保进出口泥浆密度均匀、一致，循环量不少于两周；2.停泥浆泵，固井泵通水试压（试压压力根据固井需要确定），确认后开始注水泥作业；31313.固井泵注前置液固井泵注前置液XX m3；用冲洗剂或隔离液；用冲洗剂或隔离液；4.注水泥浆：注水泥浆：XX m3；比重；比重1.801.90 s.g.；5.固井泵替后平衡液固井泵替后平衡液XX m3；6.继续用固井泵替泥浆继续用固井泵替泥浆XX m3；7.放压，检查回流；放压，检查回流；8.如无回流快速起钻到水泥面之上，循环清洗注水如无回流快速起钻到水泥面之上，循环清洗注水泥塞钻具至返出干净；泥塞钻具至返出干净；9.起钻，侯凝，按要求进行试压或进行下步作业。起钻，侯凝，按要求进行试压或进行下步作业。3232六、常见问题六、常见问题1.在什么深度打水泥塞？2.要在什么类型的地层打水泥塞？3.应配制多大密度的水泥浆？4.应注入多少水泥浆？5.施工前是否需要调节泥浆性能？6.什么样的水泥浆性能最合适？7.稠化时间应是多长？8.如何保证水泥浆不受泥浆污染？33339.是否需要扶正和旋转钻杆？10.候凝时间应为多久？3434附件附件1、现场计算实例及施工程序、现场计算实例及施工程序3535附件附件1、现场计算实例及施工程序、现场计算实例及施工程序3636附件附件1、现场计算实例及施工程序、现场计算实例及施工程序l材料量计算3737附件附件1、现场计算实例及施工程序、现场计算实例及施工程序l替浆量计算（关键）3838附件附件1、现场施工程序、现场施工程序3939Click to edit title style问问 题题？4040