CN103603628B - 井下作业注塞方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下作业注塞方法，其特征在于a、清水压井平稳后，测得井内平衡液面；b、起出井内原有管柱后，投入套管胶塞，并用注塞管柱将套管胶塞送入至设计深度；c、从注塞管柱内泵注入水泥浆，再泵注清水顶替水泥浆，泵注结束直接将注塞管柱起至测得的平衡液面以上，井内液面达到最高动液面后，井内液面逐渐降低，直至井内液面恢复至平衡液面；d、水泥浆静置候凝，水泥浆凝固后形成水泥塞。本发明特别适用于超低压井易漏失油气井，在井内压井液液面远离井口时，不用堵漏也不下桥塞，也可以直接完成注塞，有效地解决了超低压漏失井注塞的难题。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气开发井下作业注塞方法，尤其是针对无法建立循环或失返、井内平衡液面远离井口的超低压易漏失油气井的注塞方法。
背景技术
石油天然气开发井下作业中注塞是广泛使用的工艺，封闭旧层上试层、开窗侧钻或油气井报废等作业通常需要注塞。注塞就是将水泥浆注入井筒特定井段，静置一段时间后，水泥浆凝固形成一段水泥塞（无渗透性的水泥石）。根据石油行业标准SY/T 5587.14常规修井作业规程 第14部分 注塞、钻塞，常规注塞要求油气井压井平稳，即无漏失，也无溢流。常规注塞施工程序是：将注塞管柱下至设计深度；从注塞管柱内注入水泥浆，并将其顶替至设计井段；再上提注塞管柱至设计深度；采用反循环方式洗井，洗出多余水泥浆；最后上提注塞管柱100m以上，灌满压井液，关井候凝。常规注塞工艺适用于压井无漏失、能建立正常循环的油气井。
油气井井下作业中，地层压力系数（地层压力与高度等于地层埋藏深度的静水柱压力的比值）远小于1的超低压井是普遍存在的，特别是气井，因为气藏通常是依靠天然气自身弹性能量枯竭式开采，当气藏开发进入中后期，地层压力系数很低，甚至小于0.3。超低压井通常采用清水作压井液。因为清水充满井筒时，地层处静夜柱压力远大于地层压力，只要井筒或地层不被堵塞，超低压井采用清水循环压井时，一般会发生大量漏失，压井液不能返出地面（失返）。根据井控原理，超低压井只要井筒内维持足够的液柱高度，即所形成的液柱压力略大于地层压力，就可以可实现成功压井；此时的压井液液面就是平衡液面，通常远离井口。
公开号为CN1529035，公开日为2004年9月15日的中国专利文献公开了一种注水泥塞工艺及装置，其工艺包括：(A)下入托浆器至井下注水泥塞位置下方；(B)向井中注水泥；(C)候凝，所述步骤(B)是采用专用的注水泥塞工艺装置，将水泥浆装入该装置中，由钢丝绳将其下入井中预定位置，用该装置的支撑器固定在套管中，打开该装置，将水泥浆泄在所述托浆工具上方，注水泥塞工艺装置包括加重杆、钢丝绳、支撑器和绳帽，还包括携浆管，该携浆管上端安设挡帽，下端连接堵塞器座，其上安置可捞起的堵塞器，上部连接支撑器；所述加重杆安置于所述携浆管中，其上端连接绳帽，该绳帽中连接钢丝绳，下端与接头相连，接头上连接打捞器。应用于井中注水泥塞工艺中。
因为超低井压井成功后井内压井液液面通常远离井口，如果采用常规方法注塞，必须首先对产层成功堵漏或者在产层上部下入一只桥塞将产层封闭。超低压井堵漏工艺较复杂且一次成功率低；桥塞可以封闭产层，但对于需要永久性封闭的产层，必须注塞进行永久性封闭，桥塞只能作为辅助封闭手段。超低压井采用常规工艺注塞封闭，大大增加了作业周期和成本。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种井下作业注塞方法，本发明特别适用于超低压井易漏失油气井，在井内压井液液面远离井口时，不用堵漏也不下桥塞，也可以直接完成注塞，有效地解决了超低压漏失井注塞的难题。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种井下作业注塞方法，其特征在于步骤如下：
a、清水压井平稳后，测得井内平衡液面；
b、起出井内原有管柱后，投入套管胶塞，并用注塞管柱将套管胶塞送入至设计深度；
c、从注塞管柱内泵注入水泥浆，再泵注清水顶替水泥浆，泵注结束直接将注塞管柱起至测得的平衡液面以上，井内液面达到最高动液面后，井内液面逐渐降低，直至井内液面恢复至平衡液面；
d、水泥浆静置候凝，水泥浆凝固后形成水泥塞。
所述c步骤中，注塞管柱内泵注入水泥浆的用量根据设计水泥塞的厚度确定。
所述c步骤中，是按注塞管柱内外水泥浆界面一致的原则用清水顶替水泥浆，并根据 “U”型管压力平衡原理和井内平衡液面深度确定顶替清水用量。
所述a步骤中，清水压井平稳后测得平衡液面后，再灌注与注塞施工总液量相同的清水后，间隔一个水泥浆初凝时间再次测定平衡液面。
所述b步骤中，注塞管柱的送入下深采用下式确定：
所述c步骤中，水泥浆的用量根据设计水泥塞的厚度确定，并根据注塞管柱内外水泥浆界面一致原则，水泥浆用量采用下式确定：
所述c步骤中，清水用量等于最高动液面至水泥浆界面之间注塞管柱的内容积，即
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
1、采用本发明所述的a-d步骤形成的技术方案，尤其适用于超低压井易漏失油气井，在井内压井液液面远离井口时，不用堵漏也不下桥塞，可以直接完成注塞，有效解决了超低压漏失井注塞难题，本发明针对性强、成功率高，作业周期短，作业成本低。
2、本发明在a步骤中，清水压井平稳后测得平衡液面后，再灌注与注塞施工总液量相同的清水后，间隔一个水泥浆初凝时间再次测定平衡液面，通过这样的操作方式，能够进一步确定该井确实属于超低压易漏失井，并由此选用本注入工艺。
3、本发明中注塞管柱的送入下深、水泥浆的注入量和清水的顶替量均采用特定的公式来实现，能使注塞工艺的操作更为精确，工艺完成性达到最佳。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为本发明的工作原理图。
图中标记：
1、产层，异常低压； 2、套管；3、注塞管柱，油管或钻杆；4a、最高动液面，注塞施工时井内最高液面；4b、平衡液面，压井液液面超过平衡液面4b时压井液开始漏入地层，超低压易漏失井压井平衡液面4b远离井口；5、压井液，清水； 6、水泥浆界面；7、水泥浆，密度1.85g/cm3左右；8、管鞋； 9、套管胶塞，套管胶塞紧靠注塞管柱的管鞋8。
具体实施方式
实施例1
作为本发明的一最基本实施方式，其步骤如下：
a、清水压井平稳后，测得井内平衡液面；
b、起出井内原有管柱后，投入套管胶塞，并用注塞管柱将套管胶塞送入至设计深度；
c、从注塞管柱内泵注入水泥浆，再泵注清水顶替水泥浆，泵注结束直接将注塞管柱起至测得的平衡液面以上，井内液面达到最高动液面后，井内液面逐渐降低，直至井内液面恢复至平衡液面；
d、水泥浆静置候凝，水泥浆凝固后形成水泥塞。
本例中，所采用的套管胶塞为本工艺中常用的胶塞结构即可。
实施例2
作为本发明的最佳实施方式，其步骤包括：
清水5压井，压井平稳后测平衡静液面4b，灌注与注塞施工总液量相同的清水后，间隔一个水泥浆初凝时间再次测定平衡静液面4b，通常超低压易漏失井平衡静液面4b基本一致；测得平衡静液面4b后起出井内原有管柱。2）投入胶塞9，下入注塞管柱2其管鞋8下深
3）从注塞管柱2内注入水泥浆7，顶替清水5，顶替原则是注塞管柱2内外水泥浆界面6一致原则。水泥浆7用量
停止泵注后，清水5和水泥浆6在自身重力作用下继续沿注塞管柱2下行，当水泥浆7与井内压井液5汇合时，注塞管柱2内的液柱高度突然增加，根据“U”型管压力平衡原理，注塞管柱2内的液体将流入套管3与注塞管柱2之间的环形空间，直至注塞管柱2的管鞋8处内外液柱压力一致（此时井内动液面为最高动液面4a），这一平衡过程时间很短，可以忽略地层无漏失。顶替清水5注入量等于最高动液面4a至水泥浆界面6之间注塞管柱2的内容积，即
4）顶替清水5结束后，上提注塞管柱2使其管鞋8高于静液面4b以上；井内液面达到最高动液面4a后，井内液面逐步降低，直至井内液面恢复至平衡液面4b（忽略高密度的水泥浆柱造成的附加液柱压力），此时液柱压力平衡地层压力。
5）关井，静置一段时间候凝，水泥浆凝固后形成水泥塞。
本例中，所采用的套管胶塞为本工艺中常用的胶塞结构即可。
Claims (6)
1.一种井下作业注塞方法，其特征在于步骤如下：
a、清水压井平稳后，测得井内平衡液面；
b、起出井内原有管柱后，投入套管胶塞，并用注塞管柱将套管胶塞送入至设计深度；
c、从注塞管柱内泵注入水泥浆，再泵注清水顶替水泥浆，泵注结束直接将注塞管柱起至测得的平衡液面以上，井内液面达到最高动液面后，井内液面逐渐降低，直至井内液面恢复至平衡液面；
d、水泥浆静置候凝，水泥浆凝固后形成水泥塞；
所述a步骤中，清水压井平稳后测得平衡液面后，再灌注与注塞施工总液量相同的清水后，间隔一个水泥浆初凝时间再次测定平衡液面。
2.根据权利要求1所述的井下作业注塞方法，其特征在于:所述c步骤中，注塞管柱内泵注入水泥浆的用量根据设计水泥塞的厚度确定。
3.根据权利要求1或2所述的井下作业注塞方法，其特征在于:所述c步骤中，是按注塞管柱内外水泥浆界面一致的原则用清水顶替水泥浆，并根据 “U”型管压力平衡原理和井内平衡液面深度确定顶替清水用量。
4.根据权利要求3所述的井下作业注塞方法，其特征在于:所述b步骤中，注塞管柱的送入下深采用下式确定：
式中
……………注塞管柱的管鞋下深，m；
……………设计水泥塞顶界深度，m；
…………………注塞管柱每米容积，m3/m；
…………………管鞋至平衡液面之间距离，m；
…………………套管每米容积，m3/m；
…………………套管与注塞管柱之间环形空间每米内容积，m3/m。
5.根据权利要求3所述的井下作业注塞方法，其特征在于:所述c步骤中，水泥浆的用量根据设计水泥塞的厚度确定，并根据注塞管柱内外水泥浆界面一致原则，水泥浆用量采用下式确定：
式中：……水泥浆，m3；
……设计水泥塞顶界深度，m；
……设计水泥塞底界深度，m。
6.根据权利要求3所述的井下作业注塞方法，其特征在于:所述c步骤中，清水用量等于最高动液面至水泥浆界面之间注塞管柱的内容积，即
式中：……清水用量；
…………………管鞋至平衡液面之间距离，m；
…………………注塞管柱每米容积，m3/m；
…………………套管与注塞管柱之间环形空间每米内容积，m3/m。
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