1、3高级技能职工技能鉴定培 训 教 程井下作业工（高级工）第一单元 注水泥塞施工一、学习目标掌握注水泥塞工艺原理，现场能够正确进行注水泥塞操作。二、准备工作1. 施工工具、用具和设备的准备400型水泥车2台、8 m3计量罐2个、1 m3计量罐1个、1m钢板尺1个、计算器1个、密度计1个、氯根化验设备1套。2. 编写施工设计1） 资料收集（1） 作业井的套管规格、层位、射孔井段、地层渗透率、温度、压力系数、产液量、液性、漏失情况。（2） 水泥性能。 2）设计原则（1） 水泥塞厚度一般应在10m以上。（2） 被封堵层顶界到水泥塞面的距离必须大于5m。（3） 注水泥塞后井筒口袋深度应符合地质要求。（4
2、） 用非清水压井注水泥塞时，修井液前后均必须替入适量清水作隔离液，井深超过3500m的井必须采用优质性能修井液。 3) 注水泥塞设计编写要求 编写内容、格式应符合设计的要求，详见相关内容中的设计模式。3. 施工用液准备根据施工设计要求备足符合要求的修井液和清水。（1） 在8m3储液罐内备足顶替用的修井液。（2） 在1m3罐中装入配灰浆用的清水。4. 油井水泥准备（1） 施工前要在实验室，对所用的油井水泥及添加剂的性能进行抽样化验。（2） 把油井水泥和添加剂按设计要求用量备足拉送到井场，并在现场检查水泥质量。（3） 将水泥摆放在配水泥浆的操作台上。5. 清水的准备（1） 将清水拉到井场，并做氯根
3、化验。（2） 将合格的清水放入1 m3配水泥浆罐内。6. 井筒及管柱准备（1） 通井、刮削彻底清除井壁上污物。（2） 若在自喷井注水泥塞施工，施工前必须用合适的压井液进行压井，达到井筒液柱压力与地层压力相平衡。（3） 若井漏失严重，必须采取填砂或堵漏等工艺封堵漏失层段。（4） 准确计算、丈量、配好注水泥塞管柱，并做好记录。7. 地面设施、设备准备（1） 将水泥车与施工管线三通上装单流阀的一端用快速管线连接。（2） 接好刺水泥浆的刺枪。（3） 在水泥车后面装液斗内装清水11.5 m3。（4） 将水泥车上水线插入1 m3配水泥浆罐内。（5） 检查好提升动力设备、井架、游动系统、工具、用具。（6）
4、在现场必须有备用的水泥车。三、操作步骤1. 将注水泥塞管柱下入井内至设计要求深度，管柱尾部为光油管（见图41所示）。2. 连接进、出口管线，并试压。3. 循环井内液体，检查地面系统是否工作正常。4. 按设计要求在1 m3罐内配好施工所需的水泥浆。水泥浆应混合均匀，不得混入杂物，密度不得低于1.85gcm3。5. 正替设计规定量的水泥浆。6. 正顶替水泥浆（1） 按设计要求，用与修井液相同密度的液体将水泥浆顶替到预定位置，停泵。（2） 卸管线、拆井口。（3） 上提油管将深度完成在预计水泥面以上12 m的位置。（4） 装好井口，上紧顶丝。7. 反洗水泥浆（1） 接好反洗井管线。（2） 用修井液反洗
5、井，洗出多余水泥浆。8. 上提油管将深度完成在预计水泥面以上100m的位置。9. 装好井口采油树，井筒内灌满修井液，关井候凝，时间按设计要求。四、技术要求1. 自喷井注水泥塞前，必须用压井液将井压平衡后，方可进行注水泥塞施工。2. 注水泥塞管线必须按标准试压，试验压力为25MPa，5min不刺不漏。3. 注水泥塞管柱必须丈量、计算准确，累计长度误差小于0.02%。4. 必须保证油管挂密封盘根完好或采用悬挂式井口装置。5. 井筒液柱压力与地层压力保持平衡，既不喷，也不漏。6. 如果地层漏失严重，可根据具体情况，先填砂或使用堵漏剂进行堵漏。7. 井筒内的液体要保持中性，矿化度不能太高，否则将使水泥
6、浆在井筒内速凝或不凝固。8. 注水泥塞的管柱内壁要清洁，管柱和井口要密封，保证在液体循环过程中不会“短路”，保证水泥浆顶替深度的准确及反洗出多余的水泥浆。9. 计算顶替量必须准确。10. 要有专人指挥，专人计量。11. 反洗井时, 泵的排量要适当低一些，以免造成水泥塞位置下移。12. 替、顶、反洗水泥浆过程中，中途不得随意停泵。13. 在顶替水泥浆中途，若水泥车出现故障，应立即起出井内油管。14. 若顶替液将水泥浆顶替到预定位置，在上提油管时提升系统出现故障，应立即反洗出全部水泥浆。15. 从配水泥浆到反洗井开始所经历的作业时间要控制在水泥浆稠化时间的50之内，反洗井中途不得停泵。五、相关知识
7、（一）油井水泥 指应用于各种钻井条件下进行固井、修井、挤注等作业的硅酸盐水泥和非硅酸盐水泥。（二）油井水泥的主要成分1. 化学组成1）主要氧化物（1） 氧化钙（CaO） 通常占熟料中的6267。（2） 二氧化硅（SiO2） 通常占熟料中的2024。（3） 三氧化二铝（AI2O3） 通常占熟料中的37。（4） 氧化铁（Fe2O3） 通常占熟料中的26。2） 游离氧化物（1） 游离氧化钙（fCaO）；（2） 游离氧化硅（fSiO2）。3） 其他氧化物（1） 氧化镁（MgO） 通常在熟料中含量小于6。（2） 碱质（K2ONaO）。（3） 硫酐（SO3）熟料中含量一般在0.10.5。（4） 五氧化二磷
8、（P2O5）含量一般在0.10.5。（5） 二氧化钛（TiO2）含量一般在0.10.4。2. 矿物组成 由硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）、铁铝酸四钙（C4AF）四种化合物组成。它们在水化时对水泥物理性能将产生较大的影响，故称为水泥的“活性成分”。人为地控制水泥中四种活性成分的比例以及它们的细度大小，能有效地改变油井水泥的基本性能，见表41。表41 油井水泥性能化 合 物早 期 强 度长 期 强 度水 化 反 应 速 度水 化 热收 缩C3S良良中中中C2S劣良迟小中C3A良劣速大大C4AF劣劣迟小小（三）API油井水泥的分类1. 根据使用环境分为： A、B、C、D、
9、E、F、G、H、J九种，修井常用水泥为G级和H级。 2. 根据水泥抗硫酸盐能力分为：普通型（O）、中抗硫型（MSR）、高抗硫型（HSR）。3. 特殊水泥（1）纤维水泥 纤维水泥就是一种能减少射孔损伤的弹性水泥，具有良好的变形恢复力，并能抗冲击。（2）超细水泥超细水泥是平均粒度直径为6um，最大粒度直径为15um的精磨水泥。由于粒度极小，很适合需渗入狭小缝隙封堵套管和接箍的漏失。4. 水泥添加剂 有限的油井水泥类型，不可能全面满足各种复杂情况下的施工要求，解决的办法是在油井水泥中加入一种或多种添加剂，使水泥浆适合各种条件下的注水泥施工及其质量要求。添加剂主要用于调整水泥稠化时间、密度、滤失量、流
10、变性，增加强度及增加热稳定性。（四）油井水泥的物理性能1细度用4900孔2的筛子处理筛过，筛余量不超过15。2凝固时间按水泥质量加水50，所得水泥浆的凝固时间应符合冷井水泥或热井水泥规定的初凝和终凝时间。水泥浆从调配时起，到变稠开始凝结这段时间称为初凝时间,从初凝起到凝固硬化这段时间称为终凝时间。整个施工作业必须保证能够在水泥浆初凝以前完成，一般要求在初凝时间70之内。3流动度水泥浆要有较好的流动性。流动性好，流动阻力小，可提高水泥浆的挤注质量。测量时，锥形圆环平放于具有环形刻度玻璃板的中心，将配好的水灰比为50的水泥浆搅拌后倒入环内，刮平表面，上提圆环，水泥浆在玻璃板上自由流散面积的最大、最
11、小直径的平均值，即为水泥浆的流动度。4失水水泥浆的大量失水将引起急剧稠化，降低流动性，易在井壁形成水泥饼，严重者可造成卡钻和蹩泵，特别是在松软和渗透性好的地层。低失水是优质水泥的一项重要指标。5抗折强度抗折强度是指按水泥质量加50水，成型后养护48小时的抗折强度。（五）API油井水泥技术指标（见表42所示）表42 API油井水泥技术指标级别（类型）需要的抗压强度需要的稠化时间性适应范围及条件备 注养护时间h养护温度最小抗压强度MPa试验深度m最短稠化时间min水灰比W/C适用井深mA8381.7305900.4601830无特殊性质要求时，普通型。243812.4183090B8381.430
12、5900.4601830井况要求中到高抗硫酸盐时。243810.3183090C8382.1305900.3801830井况要求高早强时，可用低、中和高抗硫酸性。243813.8183090D8771830900.3818303050在中温和中压条件下，有中和高抗硫酸盐型。 1103.524776.9305010011013.8E87730501000.3830504270在高温高压条件下，有中、高抗硫酸性。1433.524776.9427015414313.8F811030501000.3830504880在较高温高压条件下，有中和高抗硫酸盐型。1603.5241106.9488019016
13、06.9G8382.12440900.4402440基本油井水泥，通过外加剂扩大使用范围，有中、高抗硫酸盐型。6010.3243860H8382.12440900.3802440基本油井水泥，有中、高抗硫酸盐型。6010.3243860J8143305018036004880高温高压条件选用，加入缓凝剂，适应更大深度范围。1772414348801801776.9（六）注水泥塞工艺1水泥浆性能、指标1） 淡水水泥浆的配制，见表43所示。 表43 淡水水泥浆配制性能指标参数一览表（按干水泥100kg，密度3.15g3计算）水泥浆密度g3干水泥用量kg清水用量L水泥浆配制量VL1.7010065.
14、7697.571.7110064.3996.201.7210063.0594.861.7310061.7593.561.7410060.4992.301.7510059.2691.071.7610058.0689.871.7710056.9088.701.7810055.7687.561.7910054.6586.461.8010053.5785.381.8110052.5284.321.8210051.9183.291.8310050.4982.291.8410049.5181.311.8510048.5580.351.8610047.6279.421.8710046.7178.511.88
15、10045.5277.611.8910044.9476.741.9010044.0975.892) 密度计算淡水水泥浆密度按下面公式计算： 密度(100)（1003.15e）（100）（31.8+e） 清水用量100（13.15）（1）水泥浆配制量V68.3（1）举例:现有干水泥1000kg（20袋,50kg/袋）,需配制密度为1.85g/3的水泥浆,其清水用量和水泥浆配制量分别为多少升才能满足要求?清水用量1000（11.85/3.15）(1.851)485.53（L）水泥浆配制量V（68.31000）100（1.851）803.53（L）3）水泥浆性能测定（1） 水泥浆密度的测定： 水泥浆
16、密度是在施工现场配制水泥浆过程中，使用密度计直接测定。（2） 水泥浆稠化时间：施工前在实验室内模拟井下地层条件下，用施工所用的水泥及清水测定的。2. 注水泥塞的操作规程与质量标准1） 注水泥塞的操作规程（1） 压井起出井内管柱。（2） 下管柱预处理：A、 漏失严重的地层应先堵漏或填砂。B、 大排量正洗井降温或脱气。C、 井深超过2000m , 被封夹层小于5 m的井段需要对管柱进行磁性定位校正深度。（3） 注水泥塞施工：A、 按设计要求将管柱完成在注灰深度，座好井口。B、 连接施工管线，试压25MPa，5min不刺不漏为合格。C、 按设计要求的密度调配水泥浆。D、 按设计要求正注入前隔离液，再
17、替水泥浆，然后替入后隔离液，接着泵入全部顶替液。E、 上提管柱，将油管完成在设计灰面以上1.02.0m，座好井口，用压井液反洗出多余灰浆。F、 上提油管100m，装好采油树，向井筒内灌满同性能的压井液。G、 关井2448小时。H、 加深管柱探灰面，反复试探3次，每次加压510kN，确定灰面后，上提管柱20m，装好井口，装上压力表。I、 用水泥车反洗井后试压，试验压力见表44的规定。表44 套管内注水泥塞试压标准套管规格，mm试验压力，MPa停泵观察时间，min允许压力降，MPa127.014.0300.5127.0139.712.030168.3193.710.030193.78.0302）
18、质量标准（1） 顶替水泥浆之前，要保证油管和套管液面在井口。（2） 配水泥浆的水和隔离液的水必须与试验用水一致。（3） 顶替液量必须计量准确，保证油套管水泥浆面平衡。（4） 候凝时井内必须稳定，油套管液面必须在井口。（5） 对于高压不稳定井或层间干扰大的井应采取加压候凝，一般加压35 MPa。（6） 候凝时间按表45要求进行，保证水泥塞凝固质量。 表45 油井水泥候凝时间水泥型号候凝时间，hG级水泥24H级水泥48（7） 水泥塞面必须达到设计要求。（8） 作业后套管无损坏。（9） 修井液对油层无污染。（10） 作业前明确分工，组织落实，统一指挥。（11） 作业提升设备工作正常。第二单元 封隔器
19、找窜一、学习目标 掌握封隔器找窜工艺原理，现场能够进行封隔器找窜操作。二、准备工作1找窜层间夹层厚度应符合表46的要求。表46 找窜层间夹层厚度标准井 深 m夹 层 厚 度 m1150025003250052井内无落物，套管完好。1）找窜井基础资料数据齐全，固井质量及找串井段上下套管接箍深度明确。2） 找窜井段不具备进出孔时，在怀疑井段的夹层部位补射观察孔。0.5 m射45孔，孔眼要均匀分布。3） 按照管柱连接顺序配管柱：（1） 单封隔器：自下而上为球座、节流器、封隔器、上部油管。（2） 双封隔器：自下而上为底部球座、封隔器、下部油管、节流器、封隔器、上部油管。4） 配备水泥车和符合施工要求的
20、修井液。5） 编写施工设计。三、操作步骤1. 压井1） 按设计要求选择合适密度的压井液压井。2） 压井过程中注意观察井口泵压、进出口排量和压井液相对密度变化，做到压井既不致发生溢流、井喷，又不致造成井漏、压死油层。2. 起管柱1） 拆井口，安装好与井口压力等级相配套的井口防喷器。2） 试提油管悬挂器，待大钩载荷正常后方可进行正常起管柱作业。3. 探砂面、冲砂下冲砂管柱（底部带冲砂笔尖）探砂面，若有砂则冲砂至人工井底。4. 通井1） 通井规外径应小于套管内径68mm，长度大于1200 mm。2） 通井规通井至被找窜层以下50 m，不足50 m通至人工井底。随时观察指重表读数。若通井过程中发生遇阻
21、，加压不超过30kN，严禁猛顿硬压。5. 刮削1） 下套管刮削器刮削至被找窜层以下50 m，不足50 m刮削至人工井底。2） 刮削技术要求见套管刮削操作。6. 找窜1） 下单封隔器找窜管柱至设计要求的验封位置，装井口。2） 单封隔器找窜管柱结构（自上而下）：油管K344型封隔器节流器球座。3） 接水泥车进出口管线，地面试压25MPa，5min不刺不漏为合格。4） 正循环洗井，待出口返出清水后投球。5） 验封，正憋压10MPa，时间1030min，无返出量（溢流量）或套压无变化为合格。6） 调整管柱至找窜位置。7） 分别在8MPa、10MPa、8MPa三个压力点各正注1030 min，观察记录套
22、管压力或溢流量变化。若套压变化大于0.5MPa或溢流量差值大于10Lmin，则初步认为窜槽。8） 卸压，将封隔器上提至射孔井段以上坐封，验证封隔器的密封性，从而落实找窜数据的可靠性。9） 清水反洗井二周，将球洗出，起出找窜管柱，结束找窜施工。四、技术要求i. 新井找窜时应先进行套管刮削。ii. 修井液无杂质，管线、计量池清洁。iii. 地层出砂严重，测完一个点上提封隔器时，应活动泄压，缓慢上提，速度10m/min，防止地层出砂造成卡钻事故。iv. 管柱丈量准确，封隔器坐在需测井段夹层部位并避开套管接箍。v. 找窜时在油层部位采用活性水或原油，防止污染油层。不得将修井液或污物注入地层、窜槽部位。
23、vi. 资料录取：（1）通井（刮削）、冲砂数据；（2）观察孔井段、射孔枪型、孔数；（3）找窜日期、找窜层位、井段；（4）管柱结构及示意图；（5）找窜用修井液的名称、性能、注（挤）泵压、观察时间、注入量、返出量（窜通量）、油、套压变化值；（6）油管及封隔器试漏情况；（7）结论。五、相关知识1管外窜槽的表现油（水）井窜通的类型有两种：一种是地层窜通，指地层内部的层与层之间的窜通；另一种是管外窜通，是指套管与水泥环或水泥环与井壁之间的窜通。管外窜槽在生产中有以下异常现象：1）地下水或注入水窜进油层，油井大量出水；b) 油井的产液量增加，但原油产量下降，含水上升；c) 套管有下陷或突然上升现象；d)
24、不能进行分层开采或其它分层措施。2. 造成管外窜槽的原因造成套管外窜通的原因是多方面的，概括性地分为地质因素和工程因素两大类。对于一个具体的油田来讲，这两类因素很有可能有的是主导因素，有的是次要因素，但更多的是两种因素同时存在。1）地质因素（1）地层裂缝 在碳酸盐岩或沉积岩构造的油田中，由于地壳的不断运动和地下水的长期作用，岩层产生许多的裂缝或溶洞，构成层间窜通的通道。（2）地震活动地球是一个不停运动的天体，地下地质活动从未间断。根据微地震监测资料，每天地表、地壳的微震达上万次，较严重的地震可以产生新的构造断裂和裂缝，也可以使原生构造断裂活化。因此，构造运动和地震是导致层间窜通的一个重要因素。
25、（3）地壳运动地球在不停地运动，地壳也在不停地缓慢运动中，其运动方向一般有两个：一是水平运动；二是升降运动。地壳缓慢的升降运动可导致地层坍塌，严重时会造成地层错位，形成管外窜通。2）工程因素（1）固井质量在固井过程中，由于水泥质量、钻井液、泥饼、固井前冲洗井壁与套管外干净程度等问题，往往造成水泥与套管、水泥与岩壁胶结固化不好，造成管外窜槽。（2）射孔质量由于射孔工艺选择不当，射孔时产生的冲击波太大，套管外靠近套管的水泥环被震裂，或由于误射将薄隔层射穿等原因都将导致管外窜通。（3）施工质量分层酸化或分层压裂时，由于压差过大而将管外地层蹩窜，特别是在夹层较薄时，蹩窜的可能性更大。（4）日常管理由于
26、对油水井管理措施不当而造成地层坍塌，引起管外窜通。如采油时参数不合理等引起地层出砂和坍塌，造成管外窜通。（5）套管问题由于套管外壁腐蚀或损坏，从而造成未射孔的套管所封隔的高压水（或油、气）层与其它层窜通。3. 油水井窜槽的危害套管外窜槽会给油井生产和管理带来严重危害，主要表现在以下几个方面：1） 油井窜槽有以下危害：（1） 边水或底水的窜入，造成油井含水上升，影响油井的正常生产，严重的水窜会造成油井全部出水而停产。（2） 对浅层胶结疏松的砂岩油层，因水窜浸蚀，造成地层坍塌使油井停产。（3） 严重水窜加剧套管腐蚀损坏，从而造成油井报废。2）注水井窜槽有以下危害：（1） 达不到预期的配注目标，影响
27、单井（或区块）原油产能，另外，还影响砂岩地层泥质胶结强度，从而造成地层坍塌堵塞。（2） 加剧套管外壁的腐蚀，降低抗挤压性能，导致套管变形或损坏。（3） 导致区块的注采失调，达不到配产方案要求，使油井减产或停产。4套管外窜槽的预防套管窜槽会给油井生产和管理带来严重的影响，防止管外窜槽在油田开发过程中是一个非常重要的课题，预防方法可分为以下几个方面：1） 钻井完井时要确保固井质量的合格；2） 作业施工时，应避免对套管猛烈地和不必要的冲击与震动，保护套管外水泥环；3） 对油层进行技术改造之前，应对套管采取保护措施，避免损坏；4） 在各种修井作业中，应尽量避免和减少对套管的磨损撞击，防止损伤套管壁；5
28、） 应在满足油田开发需要的前提下，尽量减少射孔孔眼数，应杜绝误射事故的发生；6） 采取有效工程和工艺技术措施，防止套管腐蚀，延长套管使用寿命；7） 对于分层注水压力较高的层位，不宜过高提高注水压力，要实行增注措施，避免在高压差下注水；8） 分层压裂或分层酸化施工时，应采用套管平衡压力的方法，以减少层间压差，避免损坏套管。5油水井找窜工艺1） 找窜确定油水井层间窜槽井段位置的工艺过程叫找窜。2） 油水井找窜工艺当油水井已经发生了管外窜槽，就应该及时进行封窜处理，在封窜前首要问题是要准确找出窜槽的位置，以便采取针对性的措施，恢复油水井的正常生产。常用的找窜方法有三种：（1） 声幅测井找窜A. 声幅测井找窜的基本原理当进行声幅测井施工时，先由声源振动发出声波，此声波经井内的液体、套管、水泥环和地层各自返回接收器。声波在套管中的传播速度大于在其它介质中的传播速度，而声波幅度的衰减与水泥环和套管、水泥环和地层的胶结程度有关。通过研究得出：声波幅度的衰减反比于套管的厚度，正比于水泥环的密度。也就是说，套管
