導(dǎo)入水

注入水泥就是從井口經(jīng)過(guò)套管柱將水泥漿注入井壁與套管柱之間的環(huán)空中，將套管柱和地層巖石固結(jié)起來(lái)的過(guò)程。固井的目的是固定套管，封隔井眼內(nèi)的油、氣、水層，以便于下-步的鉆進(jìn)或進(jìn)行其它生產(chǎn)工藝。最常見(jiàn)的注水泥方法是從井口經(jīng)套管柱將水泥漿注入并從環(huán)空中上返。除此之外，還有一些用于特殊情況下的注水泥技術(shù)，包括雙級(jí)或多級(jí)注水泥、內(nèi)管注水泥、反循環(huán)注水泥、延遲凝固注水泥等。

注水泥技術(shù)所包括的內(nèi)容有：選擇水泥、設(shè)計(jì)水泥漿性能、選擇水泥外加劑、井眼準(zhǔn)備、注水泥工藝設(shè)計(jì)等。

油井水泥是固井工程主要材料之一，由于油氣井注水泥要把水泥泵送到井下幾百米或幾千米井眼與套管的環(huán)形空間，而井下溫度和壓力又隨井深而增加，因此對(duì)油井水泥性能的要求與一般建筑用水泥就應(yīng)有所不同。例如，對(duì)油井水泥的流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間以及水泥石的滲透性等有特殊的要求。對(duì)油氣井注水泥的基本要求包括：

1）水泥漿返高和套管內(nèi)水泥塞高度必須符合設(shè)計(jì)要求；

2）注水泥井段環(huán)形空間內(nèi)的鉆井液全部被水泥漿替走，不存在殘留現(xiàn)象；

3）水泥石與套管及井壁巖石有足夠的膠結(jié)強(qiáng)度，能經(jīng)受住酸化、壓裂及下井管柱的沖擊；

4）水泥凝固后管外不冒油、氣、水，環(huán)空內(nèi)各種壓力體系不能互竄；

5）水泥石能經(jīng)受油、氣、水長(zhǎng)期的侵蝕。

注入水防垢劑anti-scaling agent for izijection wale:能防止或延緩油I}注水中鹽類(lèi)成垢沉積的化學(xué)劑。主要有無(wú)機(jī)聚合物(屯聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等)、磷酸酷、有機(jī)磷酸鹽、麟竣酸、合成有機(jī)聚合物等。

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注入水泥國(guó)外注水泥固井技術(shù)

（1）CemCRETE固井技術(shù)

為解決異常壓力固井問(wèn)題，道威爾一斯倫貝謝公司研究開(kāi)發(fā)了CemCRETE固井技術(shù)。該技術(shù)是基于混凝土水泥漿技術(shù)，根據(jù)顆粒級(jí)配原理，通過(guò)優(yōu)化水泥及外纏料的顆粒，使單位體積內(nèi)固相顆粒增加，盡量降低水泥漿水灰比，提高水泥石的抗壓強(qiáng)度和降低水泥石的孔隙度和滲透率。在墨西哥Vi11ahermosa油田，道威爾一斯倫貝謝公司用密度為1.309/cm3的CemCRETE低密度水泥漿成功完成了4600m的127mm尾管固井作業(yè)，固井質(zhì)量良好。阿曼石油開(kāi)發(fā)公司采用密度為2.40/cm3的CemCRETE水泥漿技術(shù)成功解決了Sarmad油田井深為4800mm的深井膏鹽層的高壓固井問(wèn)題。1998年以來(lái)，CemCRETE固井技術(shù)在全球20國(guó)家600多口井進(jìn)行了成功應(yīng)用。

（2）泡沫固井技術(shù)

近幾年來(lái)，美國(guó)哈利伯頓公司一直致力于機(jī)械注氮?dú)馀菽酀{固井技術(shù)研究與完善工作，研制開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的外加劑及配套現(xiàn)場(chǎng)施工工藝技術(shù)。泡沫水泥漿由凈漿、氮?dú)?、穩(wěn)泡劑及水泥漿處理劑組成，密度可低達(dá)0.72 g/cm3，美國(guó)在西德克薩斯的Spraberry油田，使用泡沫水泥漿（密度0.82～1.149/ccm3，失水<200m1），解決了該地區(qū)丙烷氣層和多層漏失層并混有硫化氫腐蝕水層的水泥返高問(wèn)題。

（3）防竄固井技術(shù)

如何防止固井后環(huán)空里發(fā)生氣（水）竄一直是國(guó)內(nèi)外固井技術(shù)研究的重點(diǎn)之一。30年來(lái)，對(duì)環(huán)空氣（水）竄的形成原因、影響因素、氣竄的物理過(guò)程及防氣竄水泥漿體系做了大量的研究工作，先后研究開(kāi)發(fā)了膨脹水泥、延緩膠凝水泥、觸變水泥、可壓縮水泥和非滲透乳膠水泥等多種防竄水泥漿體系，這些水泥漿體系均取得了一定的應(yīng)用效果。

美國(guó)Ta1abani S等人提出，通過(guò)合理設(shè)計(jì)含有塑性材料的水泥，有助于防止氣竄的發(fā)生。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的水泥混合物可防止3種類(lèi)型的氣竄發(fā)生。第一種通過(guò)磁鐵礦可消除發(fā)生在套管和水泥之間的氣竄；第二種是通過(guò)添加一種特殊材料能在一定程度上消除井壁上的濾餅對(duì)水泥膠結(jié)的不利影響，改善膠結(jié)質(zhì)量，防止井壁與水泥之間發(fā)生氣竄；第三種是添加合適的彈性材料。Haberman等人提出了在替漿以后用環(huán)空壓力脈沖使水泥漿產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)防氣竄的新方法。該項(xiàng)新技術(shù)在得克薩斯州的Queen油田實(shí)驗(yàn)7口井，較好的解決了環(huán)空氣竄問(wèn)題。

（4）MTC固井技術(shù)

MTC固井技術(shù)是指在泥漿中加入一些可水化的材料，使鉆井液可在一定條件下轉(zhuǎn)變成具有一定強(qiáng)度的固井液的技術(shù)。美國(guó)Rona1d E.Sweatman等人在南得克薩斯氣田應(yīng)用MTC固井技術(shù)取得了較好的效果。其中在南得克薩斯Rosita油田6口長(zhǎng)裸眼井中固井，在Mca11en Ranch進(jìn)行1口尾管固井，應(yīng)用最大井深3744m，最高井底靜止溫度為171℃。9口井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，沒(méi)有發(fā)生氣竄，并經(jīng)受了水力壓裂的考驗(yàn)。

注入水泥國(guó)內(nèi)注水泥固井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

從1990年開(kāi)始，中國(guó)頒布了“油井水泥”新標(biāo)準(zhǔn)，已完成了油井水泥向API標(biāo)準(zhǔn)過(guò)渡，提高了油井水泥的質(zhì)量。在油井水泥外加劑研究方面，中國(guó)經(jīng)歷了引進(jìn)、仿制、自行研制和配套的過(guò)程，截至目前，已形成了11大類(lèi)100多個(gè)品種的水泥外加劑，基本滿足了國(guó)內(nèi)油田開(kāi)發(fā)的需要。經(jīng)多“七五”、“八五”、“九五”技術(shù)攻關(guān)，我國(guó)已經(jīng)完善了8種油藏14種固井技術(shù)。

（1）漂珠低密度水泥漿固井技術(shù)

漂珠顆粒具有密閉、粒細(xì)、質(zhì)輕、壁薄和活性高等基本性能。低密高強(qiáng)漂珠水泥漿體系是基于緊密堆積理論和顆粒級(jí)配理論設(shè)計(jì)的，復(fù)合超活性材料（即增強(qiáng)劑）后更具有了良好的性能。漿體超低密度、高強(qiáng)、低滲透（水泥漿密度范圍達(dá)到1.08—1.60g/cm3，48h抗壓強(qiáng)度大于13.5MPa）、適用井深范圍大（漂珠水泥漿適用井深可達(dá)到4000m）。此外水泥石具有一定的微膨脹性，具有良好的界面膠結(jié)能力，可有效防止收縮和氣竄的發(fā)生，有利于防止酸性氣體對(duì)水泥環(huán)柱及套管的腐蝕。采用低密度漂珠水泥固井工藝技術(shù)解決低壓易漏失地層和超長(zhǎng)封固段的固井問(wèn)題。水泥漿密度可以控制在1.309/cm33（而國(guó)外已經(jīng)達(dá)0.979/cm3），而承壓強(qiáng)度可達(dá)到15MPa以上，是其他低密度水泥漿無(wú)法比擬的。另外，不同于泡沫水泥的地方還在其密度可以精確控制，有利于實(shí)現(xiàn)近平衡固井。

（2）低密度泡沫水泥漿固井工藝技術(shù)

泡沫水泥漿與其他低密度水泥相比，具有本質(zhì)上的區(qū)別，其技術(shù)指標(biāo)與特點(diǎn)如下：密度低（發(fā)泡后密度1.40～1.509/cm3）、正常地層壓力下適用井深在3000m以內(nèi)、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱率低、漿體具有可壓縮性、水泥石具有可膨脹性，能夠補(bǔ)償水泥漿在凝固過(guò)程中的液柱壓力和體積損失，因而具有防油、氣、水竄能力。

在低壓易漏、長(zhǎng)封固段以及熱采井進(jìn)行了低密度泡沫水泥漿現(xiàn)場(chǎng)施工，截止目前，已經(jīng)在勝利油田進(jìn)行了200多口井的現(xiàn)場(chǎng)施工，解決了長(zhǎng)封固段封固、低壓地層固井、原油保溫等問(wèn)題，并取得了100%合格率、77%優(yōu)質(zhì)率的良好的固井質(zhì)量。

（3）塑性水泥固井技術(shù)

固井質(zhì)量的評(píng)價(jià)不僅僅局限在電測(cè)解釋結(jié)果上，還應(yīng)重視在射孔等后續(xù)作業(yè)中因碰撞和震裂對(duì)水泥環(huán)所造成的破壞。目前我們已研制成功一種性能優(yōu)異的水泥增韌添加劑，這種添加劑可較好地解決水泥石脆性問(wèn)題和提高水泥石的塑性，從而極大地改善了水泥石的綜合性能，這對(duì)于提高低滲透油藏固井質(zhì)量以滿足后期作業(yè)要求具有十分重要的意義。

已推廣使用塑性水泥固井70余井次，固井質(zhì)量合格率100%，優(yōu)質(zhì)率87%。另外，還成功應(yīng)用在勝利油田第一口分支水平井樁1一支平1井，取得了良好的施工效果。

（4）不滲透水泥技術(shù)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)攻關(guān)，研制出不滲透劑SWC100，該外加劑能在水泥漿濾餅表面形成致密的彈性膜，降低濾餅滲透率，降低水泥漿失水量，減小固井對(duì)儲(chǔ)層的污染，提高油井采收率，同時(shí)該外加劑利用高分子化合物的可控聚合反應(yīng)，增大水泥漿對(duì)地層流體的侵入和運(yùn)移阻力，提高水泥漿防竄性能。

西指準(zhǔn)噶爾地區(qū)永6井的177.8mm尾管固井段（4350～6250m），鉆遇層位有上第三系、白堊系和西山窯地層，主要巖性為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及砂巖，5850m以下為主要油氣層段，油氣層較為活躍，存在著水層，5920～5928m發(fā)現(xiàn)煤層，鉆井液密度達(dá)1.60g/cm3，井底高壓地層水以0.6m3/h的速度外溢十分嚴(yán)重，壓穩(wěn)、防漏問(wèn)題較突出。油井完井要求分層測(cè)試，固井時(shí)第二界面固井質(zhì)量難以保障，因此，在該段（4350~6250m）固井設(shè)計(jì)中加人了候凝防氣竄措施，在水泥漿體系中加入了SWC100不滲透劑。該井固井質(zhì)量良好，油層段固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)，其封固質(zhì)量完全滿足分層測(cè)試的要求。

（5）MTC固井技術(shù)

工程技術(shù)研究院、德州石油鉆井研究所、滇黔桂石油勘探局自1992年開(kāi)始對(duì)MTC固井技術(shù)進(jìn)行了大量的研究與應(yīng)用工作，已全面掌握了鉆井液轉(zhuǎn)化為水泥漿的激活、性能控制和現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)。對(duì)MTC固井液的高溫強(qiáng)度特性、水化產(chǎn)物的化學(xué)成分、微觀特性、耐腐蝕性能、抗沖擊性能和模擬射孔實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果表明，MTC固井液水化產(chǎn)物的化學(xué)成分與波特蘭水泥相似，耐腐蝕能力與普通水泥石相當(dāng)或好于普通水泥石，動(dòng)態(tài)力學(xué)性能與普通水泥石相當(dāng)或稍低于普通水泥石，但可滿足油田開(kāi)發(fā)要求。到目前為止，MTC固井技術(shù)已在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用數(shù)百VI井，固井質(zhì)量明顯優(yōu)于常規(guī)水泥漿固井，最大井深達(dá)到4500m，并有許多井承受住了酸化壓裂作業(yè)，有的井已連續(xù)生產(chǎn)8年未發(fā)生任何問(wèn)題。