安全打水泥塞与挤水泥作业教材课件.ppt

《安全打水泥塞与挤水泥作业教材课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《安全打水泥塞与挤水泥作业教材课件.ppt（68页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、,修留永,修留永,论安全打水泥塞作业,打水泥塞是钻井作业中常用的一种工艺，如地质或钻井报废弃井、填井纠斜或工程侧钻、地质侧钻、堵漏、隔绝某些地层等都需要打水泥塞封固。打水泥塞作业工艺比较简单，容易引起工程技术人员的忽视，不严格执行工艺措施，以至酿成严重的水泥焊钻具事故。近几年来，这类事故也偶有发生，为确保打水泥塞作业的安全，有必要谈谈安全打水泥塞的问题。,论安全打水泥塞作业 打水泥塞是钻井作业,打水泥塞作业,打水泥塞根据钻井工艺要求可在套管中打，也可在裸眼中打。在套管内打水泥塞相对容易、安全，但是也不能忽视，否则会出现一些大的水泥卡钻杆事故。打水泥塞方法有平衡塞法、倾筒法等几种方法，我们公司常

2、用的是平衡塞法。,打水泥塞作业 打水泥塞根据钻井工艺要,打水泥塞作业,这种方法就是将光钻杆下至注水泥塞深度的底部，注水泥后用泥浆替出水泥浆，管内留一定的水泥浆，使其水泥面高于环空水泥面高度，起出钻杆，一般起离塞面2030 m左右，循环出多余的水泥浆。也有注替结束后不循环直接起出钻具的做法。,打水泥塞作业 这种方法就是将光钻杆下至注水泥塞深,打水泥塞作业,打水泥塞有一定的技术要求，只要我们严格执行技术规范就会把水泥塞打好，避免出现将水泥塞打飞的复杂情况或者出现严重的焊钻杆事故。下面简述平衡塞法技术规范与注意事项。,打水泥塞作业 打水泥塞有一定的技术要求，只要我们严格,技术规范,1、 1、水泥量设

3、计根据水泥塞长度计算水泥量，注意要附加一定量的水泥，主要是考虑到井径误差和水泥塞顶部泥浆的污染。水泥浆量计算公式：水泥浆量（m3）=水泥塞段长（m）x井筒容积（m3）/ m+附加量（m3）。,技术规范1、 1、水泥量设计,1、 2、顶替量计算 替量必须准确，否则在水泥量少的情况下有可能把水泥塞打飞。为防止起钻时钻杆内反喷泥浆，钻杆内水泥面可比管外水泥面高100米。,技术规范,1、 2、顶替量计算技术规范,技术规范,注替平衡后水泥塞长度计算公式： 水泥塞长度（m）=水泥浆量（l）/【井筒容积（l）/ m钻杆体积（l）/ m】。,技术规范 注替平衡后水泥塞长度计算公式：,技术规范,注替平衡后水泥塞

4、顶面深计算公式：水泥塞顶面深（m）=钻杆下深（m）水泥塞长度（m）,技术规范 注替平衡后水泥塞顶面深计算公式：,技术规范,顶替量计算公式：顶替量（m3）=钻杆水眼容积（l）/ m x （水泥塞顶面深100 m）/1000。,技术规范 顶替量计算公式：,技术规范,3、确定施工排量，计算施工总时间（包括起钻和循环时间）。,技术规范3、确定施工排量，计算施工总时间（包括起钻和循环时间,技术规范,1、 4、水泥浆性能设计 为确保水泥塞的质量和强度，水泥浆的密度应在1.86-1.89之间。根据井温、压力实测水泥稠化时间，必要时加水泥添加剂，调整水泥浆性能。根据打水泥塞的井深及水泥量和总的施工时间确定合理

5、的水泥稠化时间，与固井技术规定一样，稠化时间等于总施工时间加60分钟。,技术规范1、 4、水泥浆性能设计,技术规范,5、施工步骤 下光钻杆到预计井深，开泵循环正常后，准备注水泥。 注清水或药水隔离液，数量约占环空高度的100米左右。 注水泥。,技术规范 5、施工步骤,技术规范,注清水或药水后置液，数量约占管内高度的100米左右，达到管内外压力基本平衡。 替泥浆。 起钻至水泥塞顶面以上2030 m，循环洗出多余的水泥，再循环一周，起出钻具候凝。有时侯也可不循环直接起出钻具。,技术规范注清水或药水后置液，数量约占管内高度的100米左右,注意事项,1、做水泥化验时所取的实验参数（水泥浆密度、井温、压

6、力等）必须准确，否则也会导致注替结束后，不能把钻具完全起出，而把钻具固在井里的事故。,注意事项 1、做水泥化验时所取的实验参数（,注意事项,2、打水泥塞使用的钻具必须是光钻杆，不允许带钻挺。钻具在井筒里时必须活动钻具，特别是注替水泥时要不停的上下活动钻具，也可以同时转动顶驱或转盘防止卡钻。,注意事项 2、打水泥塞使用的钻具必须是光钻杆，不允,注意事项,3、对于73 mm以下的小直径钻杆必须循环出多余的水泥后方可起钻，因为钻杆水眼小，流动阻力大，加之停泵后水泥变稠，很容易起钻过程中把钻杆水眼固住。,注意事项 3、对于73 mm以下的小直径钻杆必须,注意事项,4、在套管内打水泥塞也要活动钻具，特别

7、是注替结束不循环起钻时不能停，必须将全部钻具起出井筒。不能认为钻具已起出水泥面以上，就可以停下而搞别的工作。因为实际注水泥量和顶替量的误差可能使钻具未完全提出水泥浆；即使刚刚提出水泥面，而钻杆上残留的水泥也可能把钻具固死。,注意事项 4、在套管内打水泥塞也要活动钻具，特别是,( )井打水泥塞设计 一、基本数据 1.目前井深（m）： 2.落鱼顶部位置： 米 3.水泥化验结果：高温 级灰，稠化时间： 分钟未稠。(水源： ) 4.需封填井段： m m 5.光钻杆下深： m,打水泥塞设计模式,( )井打水泥塞设计 打水泥塞设计模式,二、施工时间设计1.打清水： 方、时间： 分钟。2.注水泥： 方、时间

8、： 分钟。3.注清水： 方、时间： 分钟。4.关闭灌泥浆闸门、 时间： 分钟。5.替钻井液： 方、时间： 分钟(含中途倒泥浆时间)。,打水泥塞设计模式,二、施工时间设计打水泥塞设计模式,打水泥塞设计模式,6.卸方钻杆时间： 分钟。 7.起钻： 柱,时间： 分钟。 8.接方钻杆时间： 分钟。 9.在井段 m处循环，替出多余的水泥浆，时间： 分钟。以上作业需时间： 分钟、设计水泥稠化时间 分钟。,打水泥塞设计模式 6.卸方钻杆时间： 分钟。,打水泥塞设计模式,三、打水泥塞注意事项 1.光钻杆下到底后，一要把地面设备，特别是传动系统、刹车系统、防碰天车装置、气路、两台钻井泵等关键部位要检查好；二要循

9、环好钻井液；三要大幅度提放和转转盘活动好井内钻具；四要检查好井口工具，为打完塞的起钻作业做好准备。,打水泥塞设计模式 三、打水泥塞注意事项,打水泥塞设计模式,2.打水泥塞前，要明确岗位分工。水泥浆在裸眼时，主要队干部和技术办盯井人员要在钻台上把关，直到循环出多余的水泥，并把井内钻具起进技套内后，方可离开钻台。钻具在技套内的作业，由队上其它干部进行把关。,打水泥塞设计模式 2.打水泥塞前，要明确岗位分工。水泥浆在,打水泥塞设计模式,3.水泥浆出钻杆时，要上下大幅度活动钻具，并适当用转盘转动井内钻具。在实施接卸方钻杆、起卸光钻杆时，要适当用转盘转动内井钻具。,打水泥塞设计模式 3.水泥浆出钻杆时，

10、要上下,打水泥塞设计模式,4.打塞的水泥浆密度不低于： g/cm3。技术办盯井人员要亲自指挥注清水和水泥浆及替清水的施工。 5.替钻井液时，技术办出一人在罐区指挥；技术员要亲自卡好4#罐的液面(注意3#与4#罐要隔开隔严)；机泵房要配合好，柴油机转速要达到要求(不低于1250转/分)；泵房由付司钻控制气门，听从技术人员停泵的指挥。,打水泥塞设计模式 4.打塞的水泥浆密度不低于： g/,打水泥塞设计模式,6.替完钻井液后，接卸方钻杆和起光钻杆的速度要快。7.打塞作业结束后，从起钻开始计时，水泥候凝24 小时后，开始下钻修水泥面，钻修面至预定井深即可。注意提前准备好纯碱和其它钻井液处理剂，修面结束

11、后，循环搞一次短起下钻，并记录好钻具提放时的井下阻力，为后续施工防卡提供依据。,打水泥塞设计模式6.替完钻井液后，接卸方钻杆和起光钻杆的速度,安全挤水泥作业,固井是建井过程中必不可少的一个环节，非常重要，它关系到一口井的成败，所以在公司的QHSE体系文件中对于固井管理已经作了明确的规定，为的是确保下套管注水泥成功，固井质量合格。但是在实际固井工作中由于客观情况的变化，或主观上的工作失误，会出现一些固井复杂情况。在注水泥过程中发生井漏、蹩高压、替空、油气水侵窜槽等都会导致固井质量不合格。,安全挤水泥作业 固井是建井过程中必不可,安全挤水泥作业,如果出现了水泥上返不够、局部替空、套管试不住压等情况

12、就需要采取补救措施，这就引出了二次固井和挤水泥作业的问题。挤水泥作业比较复杂，如果措施不当就会酿成严重的水泥焊钻具事故。近几年来，这类事故也偶有发生，为确保挤水泥作业的安全，有必要阐述安全挤水泥作业的问题。,安全挤水泥作业 如果出现了水泥上返不够、局部替空、套,安全挤水泥作业,挤水泥就是利用液体压力挤压水泥浆，使之进入环空需要封固的井段或进入地层的裂缝、孔隙，以达到封隔油气层的目的，也可以达到堵炮眼和封堵套管漏失的目的。如果管外有漏失层和高渗透层，则挤入压力小于地层破裂压力时就可以将水泥挤入，这叫做低压挤水泥。如果挤入压力超过地层破裂压力才能将水泥挤入，叫做高压挤水泥。,安全挤水泥作业 挤水泥

13、就是利用液体压力挤压水泥浆，,安全挤水泥作业,一、挤水泥工艺 在石油钻井工业中常用的挤水泥工艺有三种。,安全挤水泥作业 一、挤水泥工艺,挤水泥工艺,1、利用井口装置关井挤水泥 下光钻杆或油管到预计井深，泵入一定量的水泥浆，替钻井液，把管柱提出水泥面，循环出多余的水泥浆，然后关闭井口（可以关防喷器，也可以应用采油树的锥挂关闭井口），从管柱水眼内挤入一定量的钻井液，达到把水泥浆挤入地层封隔油气水层的目的（或达到堵炮眼、堵套管破损、堵尾管重叠段的目的）。,挤水泥工艺 1、利用井口装置关井挤水泥,挤水泥工艺,2、用封隔器挤水泥 用油管或钻杆把封隔器下到预计井深，泵入一定量的水泥浆，替钻井液，把管柱提出

14、水泥面，循环出多余的水泥浆，然后坐封封隔器，从管柱水眼内挤入一定量的钻井液。,挤水泥工艺 2、用封隔器挤水,挤水泥工艺,3、用水泥承留器挤水泥 用钻杆或油管将水泥承留器下到挤水泥目的层顶部，（也可以用电缆把水泥承留器下到预计井深，点火坐封）从管柱水眼内直接挤水泥。,挤水泥工艺 3、用水泥承留器挤水泥,挤水泥设计主要内容,二、挤水泥设计主要内容 1、需采集的数据 地层孔隙压力、漏失压力；射孔位置；循环温度；套管内介质性能；容积数据；挤水泥允许井口压力数据；下井套管记录；作业管柱资料（油管或钻杆）；套管强度资料（抗拉、抗内压强度等）；井口装置。,挤水泥设计主要内容 二、挤水泥设计主要内容,挤水泥设

15、计主要内容,2、确定挤水泥的方法 根据挤水泥的目的和采集到的有关数据确定应用哪一种挤水泥工艺，原则上先选择利用井口装置关井挤水泥方法，这种方法比较简单，其次选择用封隔器挤水泥方法，最后考虑用水泥承留器挤水泥的方法。,挤水泥设计主要内容 2、确定挤水,挤水泥设计主要内容,3、计算水泥浆量，配水用量、顶替钻井液量、作业管柱循环量、挤入量。,挤水泥设计主要内容 3、计算水泥浆量，配水用量、顶替,挤水泥设计主要内容,4、选择前置液和后置液配方、计算数量。5、选择注水泥、替钻井液、挤水泥排量。6、计算注水泥、替钻井液、循环、挤水泥压力。7、确定水泥浆体系，做水泥浆化验。,挤水泥设计主要内容4、选择前置液

16、和后置液配方、计算数量。,挤水泥设计主要内容,8、计算最高压力时，管柱的向上力，及井口装置的向上力。防止压力过高管柱上窜或套管柱所受的拉伸载荷过大，使套管丝扣滑脱。9、施工步骤。10、技术要求（包括安全注意事项）。,挤水泥设计主要内容8、计算最高压力时，管柱的向上力，及井口装,挤水泥设计主要内容,三、挤水泥的施工步骤（本节只叙述利用井口装置关井挤水泥的施工步骤）,挤水泥设计主要内容三、挤水泥的施工步骤（本节只叙述利用井口装,施工步骤,1、安装合适的井口装置（采油树四通或者防喷器）；,施工步骤 1、安装合适的井口装置（采油树四通或者防喷,施工步骤,2、应用电缆射孔或油管输送法在预计的井段射孔；,

17、施工步骤 2、应用电缆射孔或油管输送法在预计的井段射孔,施工步骤,3、将光钻杆（或油管）下过射孔深度510m；循环一周，有条件的井可以把套管内的介质替换成清水；,施工步骤 3、将光钻杆（或油管）下过射,施工步骤,4、关闭井口，试挤一定量的液体，记录排量、压力、累计流量、和地层的吸入量，校和设计的水泥量；,施工步骤 4、关闭井口，试挤一定量的液,施工步骤,5、注前置液；注水泥浆；替后置液，替顶替液；打开回水闸门，起钻至水泥面以上100m；正循环或反循环，将多余的水泥浆循环出井筒，再循环半周；,施工步骤 5、注前置液；注水泥浆；替后置液，,6、当挤到所需要的压力时蹩压候凝，水泥凝固后起钻；,施工步

18、骤,6、当挤到所需要的压力时蹩压候凝，,施工步骤,7、接钻头下钻，钻水泥塞；水泥塞钻穿后，试压检验堵孔效果，如果达到试压标准结束挤水泥作业。,施工步骤 7、接钻头下钻，钻水泥塞；水泥塞钻穿后，试压,四、技术要求（包括安全注意事项）1、必须按井下温度和压力做水泥浆化验，确定药品种类和加量。稠化时间=挤水泥施工时间（注水泥时间+替钻井液时间+起钻时间+循环时间+关闭井口时间+挤水泥时间）+60min。,技术要求,四、技术要求（包括安全注意事项）技术要求,技术要求,水泥浆失水量依据地层渗透性而定，低渗透地层允许6.9MPa 30min失水量在100200ml之间，高渗透地层允许在50100ml之间，

19、裂缝性地层失水量控制在200500ml之间比较合适。,24h的水泥石抗压强度14MPa。,技术要求 水泥浆失水量依据地层渗透性而定，低渗透地层允许6,2、前置液和后置液的高度不得低于150m,目的是有效地隔离水泥浆与套管中的液体，防止互相污染。必要时，可做管内介质与水泥的污染实验。,技术要求,2、前置液和后置液的高度不得低于150m,目的是有效地,技术要求,3、射孔位置必须避开套管接箍。4、如果射孔位置是油气层，射孔前要作好防喷工作。 5、所有下井管柱要丈量准确，水眼通畅；丝扣涂匀螺纹密封脂，按标准扭矩上扣，确保管柱的密封。,技术要求3、射孔位置必须避开套管接箍。,技术要求,6、注水泥替顶替液

20、后起钻到水泥面以上，必须循环冲洗掉多余的水泥浆。水泥浆及混浆返出井口时要及时排放掉，严禁进入循环系统。冲洗干净后，再循环半周，以确保井内管柱的安全。,技术要求 6、注水泥替顶替液后起钻到水泥面以上，必须循环,技术要求,7、钻井队必须对设备进行仔细检查，要求设备运转正常后再进行注水泥作业，保证打完平衡塞后正常起钻。 8、固井公司必须对固井设备进行仔细检查，对管汇试压合格，试运转正常后再开始施工。,技术要求 7、钻井队必须对设备进行仔细检查，要求设备运转,五、实例 （一）成功的实例 官32-74井由第一钻井公司50531队承钻，4月30日固井，5月2日试压20Mpa，30min压力不降。5月3日交

21、井，5月15日井下作业公司下118mm通径规至2502.3m，替换成清水，试压20Mpa，30min压力不降。然后气化水，测液面在1764m。起通径规时发现油管外壁有水，怀疑套管渗漏，下封隔器找漏，初步判断3处可能有问题。6月10日钻井公司20507钻井队用118mm封隔器找漏，确定漏失位置在1936.48m1938.48m之间。6月15日用井下照相技术判断漏失点在1937.05m，（加补心差2.3m，应为1939.35m）。经油田公司开发事业部组织的专题会议研究，决定应用挤水泥的方法补救套管破损。,实例,五、实例实例,1、第一次挤水泥施工情况2004年6月24日下钻到1941.28m，钻具结

22、构是：73mm钻杆（402.02m）+Y211型封隔器（1.58m）+73mm钻杆（1537.68m）。用清水顶通循环正常，停泵，座封封隔器。,实例,1、第一次挤水泥施工情况实例,用水泥车挤清水0.1 m3，压力6MPa, 7min后降为0MPa。关防喷器半封闸板由环空蹩压5MPa，证实封隔器起作用。由钻杆水眼挤清水1 m3，压力由6MPa降为5MPa，蹩通。,实例,用水泥车挤清水0.1 m3，压力6MPa, 7m,开防喷器解封，注药水前置液0.5 m3，注水泥浆4 m3（平均密度1.90g/cm3），替药水3.4 m3。起钻22柱，钻柱下端面在井深1540m处。开泵循环返出水泥0.5 m3，

23、继续循环返出药水清水循环正常后，停泵座封隔器，关井环空蹩压12MPa，开始挤水泥。挤入量及压力情况见见表1：,实例,开防喷器解封，注药水前置液0.5 m3，注水泥浆4 m3（,表1 挤水泥压力记录,序号时间(h:min) 挤入量(m3) 压力(MPa) 静止,实例,挤水泥作业结束后蹩压候凝。6月24日23：00井口压力降为3.5MPa, 起钻接钻头下钻，钻水泥塞。钻完水泥塞后，试压10MPa, 20min下降到8MPa，封堵套管破损失败，准备第二次挤水泥封堵破损套管。,实例 挤水泥作业结束后蹩压候凝。6月24日23：00井口,实例,2、第二次挤水泥施工情况 2004年6月30日下钻到1947.

24、4m（钻具组合与第一次挤水泥的钻具组合相同）。清水循环正常，坐封封隔器，关防喷器环空蹩压12MPa，挤入清水1 m3，压力由17MPa降到10MPa，吸收量0.7 m3。解封开井后，注水泥4 m3（平均密度1.87 g/cm3），替药水3.5 m3。起钻22柱到井深1540m，开泵循环返出水泥约0.5 m3，循环出药水后返出清水正常。座封隔器关井环空蹩压12MPa，开始挤水泥。见表2：,实例 2、第二次挤水泥施工情况,实例,表2 第二次挤水泥压力记录,实例序号时间(h:min)挤入量(m3) 压力(MPa)静止,实例,挤水泥作业结束后蹩压候凝。7月1日下钻探水泥塞，1894m遇阻，7月3日钻完

25、水泥塞。当日17：15开始对套管柱试压，最高压力16MPa，蹩压到17：45，30min压力未降，试压合格。,实例 挤水泥作业结束后蹩压候凝。7月1日下钻探水泥塞，1,实例,（二）失败的实例,实例（二）失败的实例,实例,G7-3JX井是冀东油田的一口救援井，井底目标点是G7-3井的喷层（大约3341m）。该井下139.7mm套管固井完成，然后在3341m-3346m井段射孔16个，向喷层注水泥压井。,实例 G7-3JX井是冀东油田的一口救援,实例,第一次直接由套管内挤入水泥40m3，由于炮眼未堵住，进行了二次挤水泥堵炮眼作业。,实例 第一次直接由套管内挤入水泥40m3，由于炮眼未,实例,73m

26、m光钻杆下深3343.72m，注水泥浆4 m3，替后置液0.4 m3，替钻井液（密度1.57 g/cm3，37sec）6.2 m3。起钻25柱（720m），大约离水泥面390m，坐采油树锥挂，挤水泥。共计挤入水泥0.95m3，压力22MPa不降，蹩压候凝。,实例 73mm光钻杆下深3343.72m，注水泥,实例,12h后开井起钻遇卡，开泵可以循环钻井液，上提下放活动钻具无效，卡死，卡点2018m。幸运的是通过5次泡酸解卡，处理事故时间长达一个多月。如果水眼不通，该事故就很难处理，可能会使油井报废。分析原因主要是钻具起到水泥面以上，未循环钻井液冲洗多余的水泥浆，钻杆接头的抬肩挂起少量的水泥浆，候

27、凝过程中水泥凝固与套管固结在一起。,实例 12h后开井起钻遇卡，开泵可以循环钻,六、结论 1、挤水泥作业对水泥浆性能有一定的要求，必须做水泥浆化验，水泥稠化时间和失水等性能符合施工要求。2、足量的前置液和后置液可以有效的防止水泥污染钻井液、钻井液污染水泥浆，有利于打平衡塞和挤水泥的安全。,结论,六、结论结论,结论,3、如果管柱与套管被水泥固住就很难处理，可能会导致油井工程报废。 4、打完水泥塞，管柱起到水泥面以上必须循环洗掉多余的水泥浆，待井眼清洁后再关井挤水泥。 5、当管柱上带有封隔器时，要优选封隔器的位置，使其在打水泥平衡塞时在水泥面以上，防止起钻时抽吸。,结论 3、如果管柱与套管被水泥固住就很难处理，可能会,