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【摘要】注水泥塞施工是在油层套管内注水泥浆，使井某一段位置上形成坚硬的水泥塞来实现某一层段的修井维护方法。通过现场应用证明了该工艺技术具有封堵效果良好，成功率高、成本低、现场应用比较广泛等优点，但对高产水层和气层及薄夹层封隔成功率低。
【关键词】水泥塞水泥浆顶替液
随着科学技术的发展，目前暂闭试油新工艺的方法不断增多，如永久式桥塞、可捞式桥塞。但是桥塞也存在一定的问题，如一部分井使用桥塞，坐封后，丢手不成功，切割油管后打捞困难，钻磨成本高。所以大部分试油井还是采用压井注水泥塞封闭已试层位。由于井深、温度高、地层压力高，给注水泥塞带来了较大的难度。但是只要精心设计，严密组织施工还是能够成功的。
1 基本原则
对于不具备工业性油气流的微气井、产水井，由于地层压力高，必须用相应地层压力系数的压井液将井压稳不溢不漏。而且，井内压井液密度必须均匀，一周以上的密度误差不大于规定的±0.01g/cm3，地面留足顶替量和循环量，性能必须和井内压井液一致。
1.1 工艺参数的确定
目前福山油田均采用21/2 英寸油管，按这种油管计算施工参数。
有关量的计算：
1.1.1？水泥浆用量
V1=H3×q1×K
式中：V1—水泥浆用量（L）
？H3—水泥塞高度（m）
？q1—水泥塞段套管单位内容积（L/m）
？K—附加系数1.5-2 1.1.2？清水用量
Q=V1-G/R1
式中：Q—清水用量（L）G—所需干水泥的总量（kg）R1—干水泥的密度（kg/cm3）1.1.3？水泥浆用量
G=V1×R1（（R2-R）/（R1-R））
式中：G—所需干水泥的总量（kg）V1—水泥浆用量（L）
R1—干水泥的密度（kg/cm3）R—清水密度（kg/cm3）
R2—水泥浆的密度（kg/cm3）1.1.4？前后隔离液用量
按隔离液占油套环空与油管内的高度相等考虑。
前隔离液：V3= h×q3后隔离液：V4=h×q4
式中：V3—前隔离液用量
q3—水泥塞断油套管环形空间单位容积（L/m）
V4—后隔离液用量
q4—水泥塞断油管单位内容积（L/m）h—隔离液高度（取50-80m）
注后隔离液：按公式计算的后隔离液量。
注顶替液：水泥浆配注完成后，按照公式计算出的实际顶替量严格施工。
起管：注完顶替液后立即拆除水泥车管线，按实际起管至水泥塞顶面，接好反循环洗井管线。
反循环：关闭封井器（或坐油管悬挂器），采用水泥车反循环，当放出全部多余的水泥浆和混浆后在连续循环10分钟左右，将油管壁面冲洗干净。返出的水泥浆应计量并分析。
起管候凝：反循环结束后立即打开封井器起管10-20跟管柱关井候凝，候凝时间一般为48小时。
3 实例
花东6-1X井：井深3939.16m，地层压力38.29MPa，地层温度158.4℃，压力系数1.06。地层产油2.3m3/d，产水3.36m3/d，原射孔井段3701.1-3718.0设计灰面3695m-3705m，塞长10m。全井为51/2英寸套管。注水泥管柱21/2英寸油管，油管内径62mm。注灰深度3700m。压井液为1.14g/cm3的KCL溶液。水泥浆性能：G级水泥，密度1.85g/cm3？缓凝剂为硼砂加铁铬盐。
3.1 花东6-1X井技术难点
（1）井深相对较深，井底压力温度高，整个施工工序的时间较长而水泥浆的初凝时间仅为90min。
（2）整个施工工序包括配水泥浆400m l，顶水泥浆400m l，顶替液共计11.19m3，起油管1根后返洗井洗出多余灰浆，整个工序在配合不出现失误的情况下用时约70min，其中在反洗井前用时约45-50min。
（3）温度和压力对水泥性能的影响
随着井深增加，井下温度和压力也增加，水泥水化速度加快，水泥的水化物也发生变化，水泥浆的性能也随之发生很大变化，其中温度的影响较压力更显著。
一般随温度和压力的增加，都会使水泥凝结时间缩短，流动度下降，水泥早期强度增加，由此造成水泥石强度降低，渗透性增加。因此，深井施工中要特别注意。
由于花东6-1X地层压力高，因此为了防止井喷和溢流，设计要求使用1.14g/cm3的KCL做为压井液，由于KCL溶液浓度越高稠化时间越短，所以必须添加适当的缓凝剂，增加水泥的稠化时间。硼砂缓凝效果比较平缓，也就是说，它的缓凝作用并不明显，但加到其它缓凝剂中，却能提高那种缓凝剂的使用温度范围。将硼砂与铁铬盐复配，就能将它的使用温度范围提高到204℃或更高。根据该井实际情况我们使用硼砂+铁铬盐用做缓凝剂。4.1 施工步骤
施工前我们对油井进行正循环洗井脱气降温90min，洗井深度3709.44m。
我们设计前隔离液1000L，后隔离液500L水泥使用量500kg，水242L，水泥浆401L。
砂面位置3712.36m起初油管末根方入8.30m。配短接5.05m+油管悬挂器0.33m，因此注灰管柱位置3709.44m。
首先打前隔离液（清水）1m3，配水泥浆0.401L（密度1.85g/cm3），正挤水泥浆后打后隔离液（清水）0.5？m3，接着打顶替液10.69？m3，
最后上提短接加油管1根，管柱深3694.82m（反洗井前用时45min），反洗出多余灰浆（总计用时70min）。洗出多余灰浆后继续反洗10min，起油管15根，關井候凝48hour。
探灰面后灰面在3708.66m。未达到我们预计的灰面3695m位置，经过第二次打塞探得灰面3706.36m，也未达到要求。
经过分析，可能有两个原因：
（1）是由于我们的设计要求压井液密度过高1.14g/cm3，和油层压力不平衡导致关井后水泥浆漏失进地层。
（2）打完顶替液拆管线后油管反出的液体过多，有可能把注灰位置处（3709.44m）井底套管内的水泥浆顶回油管内。
为此，我们对施工进行了改进：
（1）在油管接口处加装一个旋塞阀，打水泥浆的时候打开，打完顶替液后关闭旋塞阀，带着旋塞阀起管，这样就算油套管压力不平衡，里面液柱也不能流动，在起油管至反洗井深度后井底液体流动找平衡也不影响反洗井深度下面的灰浆。
（2）把压井液密度进行调整，密度为1.06g/cm3的KCL溶液使之与底层压力达到平衡。
第二次施工：
（1）检查动力设备无故障，管线，封井器进行试压。
（2）正循环洗井脱气降温90hour，洗井深度3704.39m。
（3）打前隔离液（清水）1m3，配水泥浆0.401L（密度1.85g/cm3），正挤水泥浆后打后隔离液（清水）0.5 m3，接着打顶替液10.67m3，最后上提短接加油管1根，管柱深3694.82m（反洗井前用时37min），反洗出多余灰浆（总计用时65min）。洗出多余灰浆后继续反洗10min，起油管25根，关井候凝48hour。
探灰面后灰面在3698.36m。井筒试压20MPa后30min压力不降，试压合格。5 总结
注水泥塞施工的难度和风险很大，稍不注意就有可能照成严重的工程事故，如“灌香肠”、“插旗杆”。所以我们应从思想上高度重视，从施工准备、施工过程应变、后续作业3 个阶段过程的严格控制来实现对施工安全和质量的控制。
【关键词】水泥塞水泥浆顶替液
随着科学技术的发展，目前暂闭试油新工艺的方法不断增多，如永久式桥塞、可捞式桥塞。但是桥塞也存在一定的问题，如一部分井使用桥塞，坐封后，丢手不成功，切割油管后打捞困难，钻磨成本高。所以大部分试油井还是采用压井注水泥塞封闭已试层位。由于井深、温度高、地层压力高，给注水泥塞带来了较大的难度。但是只要精心设计，严密组织施工还是能够成功的。
1 基本原则
对于不具备工业性油气流的微气井、产水井，由于地层压力高，必须用相应地层压力系数的压井液将井压稳不溢不漏。而且，井内压井液密度必须均匀，一周以上的密度误差不大于规定的±0.01g/cm3，地面留足顶替量和循环量，性能必须和井内压井液一致。
1.1 工艺参数的确定
目前福山油田均采用21/2 英寸油管，按这种油管计算施工参数。
有关量的计算：
1.1.1？水泥浆用量
V1=H3×q1×K
式中：V1—水泥浆用量（L）
？H3—水泥塞高度（m）
？q1—水泥塞段套管单位内容积（L/m）
？K—附加系数1.5-2 1.1.2？清水用量
Q=V1-G/R1
式中：Q—清水用量（L）G—所需干水泥的总量（kg）R1—干水泥的密度（kg/cm3）1.1.3？水泥浆用量
G=V1×R1（（R2-R）/（R1-R））
式中：G—所需干水泥的总量（kg）V1—水泥浆用量（L）
R1—干水泥的密度（kg/cm3）R—清水密度（kg/cm3）
R2—水泥浆的密度（kg/cm3）1.1.4？前后隔离液用量
按隔离液占油套环空与油管内的高度相等考虑。
前隔离液：V3= h×q3后隔离液：V4=h×q4
式中：V3—前隔离液用量
q3—水泥塞断油套管环形空间单位容积（L/m）
V4—后隔离液用量
q4—水泥塞断油管单位内容积（L/m）h—隔离液高度（取50-80m）
注后隔离液：按公式计算的后隔离液量。
注顶替液：水泥浆配注完成后，按照公式计算出的实际顶替量严格施工。
起管：注完顶替液后立即拆除水泥车管线，按实际起管至水泥塞顶面，接好反循环洗井管线。
反循环：关闭封井器（或坐油管悬挂器），采用水泥车反循环，当放出全部多余的水泥浆和混浆后在连续循环10分钟左右，将油管壁面冲洗干净。返出的水泥浆应计量并分析。
起管候凝：反循环结束后立即打开封井器起管10-20跟管柱关井候凝，候凝时间一般为48小时。
3 实例
花东6-1X井：井深3939.16m，地层压力38.29MPa，地层温度158.4℃，压力系数1.06。地层产油2.3m3/d，产水3.36m3/d，原射孔井段3701.1-3718.0设计灰面3695m-3705m，塞长10m。全井为51/2英寸套管。注水泥管柱21/2英寸油管，油管内径62mm。注灰深度3700m。压井液为1.14g/cm3的KCL溶液。水泥浆性能：G级水泥，密度1.85g/cm3？缓凝剂为硼砂加铁铬盐。
3.1 花东6-1X井技术难点
（1）井深相对较深，井底压力温度高，整个施工工序的时间较长而水泥浆的初凝时间仅为90min。
（2）整个施工工序包括配水泥浆400m l，顶水泥浆400m l，顶替液共计11.19m3，起油管1根后返洗井洗出多余灰浆，整个工序在配合不出现失误的情况下用时约70min，其中在反洗井前用时约45-50min。
（3）温度和压力对水泥性能的影响
随着井深增加，井下温度和压力也增加，水泥水化速度加快，水泥的水化物也发生变化，水泥浆的性能也随之发生很大变化，其中温度的影响较压力更显著。
一般随温度和压力的增加，都会使水泥凝结时间缩短，流动度下降，水泥早期强度增加，由此造成水泥石强度降低，渗透性增加。因此，深井施工中要特别注意。
由于花东6-1X地层压力高，因此为了防止井喷和溢流，设计要求使用1.14g/cm3的KCL做为压井液，由于KCL溶液浓度越高稠化时间越短，所以必须添加适当的缓凝剂，增加水泥的稠化时间。硼砂缓凝效果比较平缓，也就是说，它的缓凝作用并不明显，但加到其它缓凝剂中，却能提高那种缓凝剂的使用温度范围。将硼砂与铁铬盐复配，就能将它的使用温度范围提高到204℃或更高。根据该井实际情况我们使用硼砂+铁铬盐用做缓凝剂。4.1 施工步骤
施工前我们对油井进行正循环洗井脱气降温90min，洗井深度3709.44m。
我们设计前隔离液1000L，后隔离液500L水泥使用量500kg，水242L，水泥浆401L。
砂面位置3712.36m起初油管末根方入8.30m。配短接5.05m+油管悬挂器0.33m，因此注灰管柱位置3709.44m。
首先打前隔离液（清水）1m3，配水泥浆0.401L（密度1.85g/cm3），正挤水泥浆后打后隔离液（清水）0.5？m3，接着打顶替液10.69？m3，
最后上提短接加油管1根，管柱深3694.82m（反洗井前用时45min），反洗出多余灰浆（总计用时70min）。洗出多余灰浆后继续反洗10min，起油管15根，關井候凝48hour。
探灰面后灰面在3708.66m。未达到我们预计的灰面3695m位置，经过第二次打塞探得灰面3706.36m，也未达到要求。
经过分析，可能有两个原因：
（1）是由于我们的设计要求压井液密度过高1.14g/cm3，和油层压力不平衡导致关井后水泥浆漏失进地层。
（2）打完顶替液拆管线后油管反出的液体过多，有可能把注灰位置处（3709.44m）井底套管内的水泥浆顶回油管内。
为此，我们对施工进行了改进：
（1）在油管接口处加装一个旋塞阀，打水泥浆的时候打开，打完顶替液后关闭旋塞阀，带着旋塞阀起管，这样就算油套管压力不平衡，里面液柱也不能流动，在起油管至反洗井深度后井底液体流动找平衡也不影响反洗井深度下面的灰浆。
（2）把压井液密度进行调整，密度为1.06g/cm3的KCL溶液使之与底层压力达到平衡。
第二次施工：
（1）检查动力设备无故障，管线，封井器进行试压。
（2）正循环洗井脱气降温90hour，洗井深度3704.39m。
（3）打前隔离液（清水）1m3，配水泥浆0.401L（密度1.85g/cm3），正挤水泥浆后打后隔离液（清水）0.5 m3，接着打顶替液10.67m3，最后上提短接加油管1根，管柱深3694.82m（反洗井前用时37min），反洗出多余灰浆（总计用时65min）。洗出多余灰浆后继续反洗10min，起油管25根，关井候凝48hour。
探灰面后灰面在3698.36m。井筒试压20MPa后30min压力不降，试压合格。5 总结
注水泥塞施工的难度和风险很大，稍不注意就有可能照成严重的工程事故，如“灌香肠”、“插旗杆”。所以我们应从思想上高度重视，从施工准备、施工过程应变、后续作业3 个阶段过程的严格控制来实现对施工安全和质量的控制。