水泥承留器的推广试验.doc

水泥承留器推广试验

田美文 付方

一、 概述；
二、 水泥承留器的用途、结构、性能
三、 水泥承留器的工作原理
四、 水泥承留器的坐封操作步骤
五、 使用水泥承留器挤堵的施工过程
六、 使用水泥承留器的注意事项
七、 结论

一、概述：
油田开发中、后期由于油井水泥返高以上套管腐蚀穿孔，水泥固井段出现渗漏，使油层邻近高压水层的地层水流入井筒，或油层能量下降邻近高压水层与油层互窜造成油井含水上升或油层水淹，给油田开发带来严重困难。江汉油田广27井是一口生产多年的老油井，今年以来该井长期高含水，处于关井状态，分析判断：一是该井经过长期开采，可能油层套管腐蚀穿孔，套管漏失造成油层水淹；二是可能高压注水井长期高压注水，与该井油层形成水头锥进而造成油层水淹。三是可能在油层附近有高压水层与油层互窜导致油层水淹。对该井通过封隔器找漏排除了套管腐蚀穿孔漏失的可能。采用同位素测井，发现在油层下部有一邻近高压水层与油层互窜，使该井全部产水。
对于这种情况，常规的处理方法是先在高压水层射开工程孔，再对高压水层进行化学封堵——主要是水泥浆封堵。封堵完后再将水泥塞钻开，然后恢复油层的开采。但是该井的生产油层在高压水层之上并且相邻很近只有5.1m，使用常规的封堵方法不但在工程施工中带有很大的风险性，而且难以保证油层不被水泥浆堵塞，特别是对高压水层挤堵，有可能出现高压水层外吐水泥浆，使挤堵失败。所以只有采用下入工具将油层和与它相邻高压水层隔开，再对高压水层进行封堵。
江汉油田第四石油机械厂赛瓦公司新近研制的水泥承流器就是专门针对这一问题开发研制的新型水泥浆封堵专用工具。该工具在中原油田及其他油田的实验都获得了成功，在江汉油田还是刚开始进行实验。该型水泥承流器的特点是其水泥承留器外径较小，下管柱时不易中途坐封，略大于套管内径的弧形弹簧紧贴套管内壁利于完成坐封，上下各一组双向卡瓦能保证桥塞坐封的成功率，对井筒的封堵效果好，在水泥浆挤堵过程中，其内部的压力平衡阀可以成功地防止水泥浆上返，避免水泥浆卡钻（俗称插旗杆）和油管内水泥堵塞俗称灌香肠）事故的发生。
水泥承留器主要技术参数：总长度：564mm最大外径：110m；密封孔内径：34mm；坐封范围：最小套管内径：116mm；最大套管内径：128mm
二、水泥承留器的结构、性能及适用范围：
1、结构：该型工具主要由MSR机械坐封工具和MMR套阀水泥承留器两部分组成：
（1）、坐封工具主要结构由：上接头、中心管、上端衬套、弧形弹簧、下端衬套、控制套、卡瓦套、插入接头、控制弹性接头、凸轮块、移相接头等组成。
（2）、水泥承留器主要结构由：上接头、上下双向卡瓦、上下锥体、弹性锁紧机构、内中心管、外密封胶筒、内密封段、内阀体等组成。
结构详见附图一、附图二。
2、性能及适用范围：
整体式卡瓦可避免中途坐封且易于钻除，采用旋转、下放再上提坐封，在双向卡瓦的作用下可保证水泥承留器牢固的坐封于套管内同时压缩胶筒密封油套环空；具有插入密封和机械锁紧功能；插入接头在工具下坐重量下被弹性锁紧机构锁紧在水泥承留器中，上提管柱可解锁，同时可以完成上提管柱关闭水泥承留器压力平衡阀和下放管柱加压打开水泥承留器压力平衡阀，一趟管柱完成坐封和挤堵施工；可适用于任何级别（包括P110）的套管。
三、水泥承留器的工作原理：
在下挤堵管柱时水泥承留器坐封套套住上卡瓦，控制弹性接头在支撑套和凸轮块的作用下与插入接头紧连，压力阀始终处于打开状态，保证油管与套管连通，便于工具的下放。当水泥承留器下至设计深度后，先上提管柱，给上卡瓦和弹性控制接头以必须的行程后，充分正旋管柱将控制套从中心管上释放出来；然后再次下放管柱至设计深度，此时弧型弹簧与套管之间的摩擦力使控制套和坐封套保持不动，同时推动上卡瓦从坐封套内脱出，上卡瓦内的弹簧使卡瓦紧贴在套管壁上，在上卡瓦释放出来的过程中，支撑套从凸轮块上脱开，凸轮被弹出；从而使控制弹性接头从插入接头上被释放出来，并有一定的相对轴向运动。再次上提管柱，此时上卡瓦在上锥型体作用下紧咬住套管壁，下卡瓦在下锥型体向上的作用下被撑开紧咬在套管壁上，同时胶筒被压缩膨胀紧贴套管内壁，将套管上下分隔开。下放管柱至管柱正常悬重并增加5～10KN后正转管柱8～10圈完成机械坐封工具与水泥承留器的丢手。上提管柱5cm使插入接头密封段处于水泥承留器密封段处同时水泥承留器阀体关闭，就可以进行油管柱压力试验及水泥承留器密封试验，下放管柱5cm使插入接头下行离开密封段同时压开水泥承留器阀体，就可以进行挤堵施工，施工结束后上提管柱，将插入接头提出水泥承留器，阀体在井筒下部压力作用下关闭，上部管柱则可进行反洗井完成施工。
四、水泥承留器的坐封操作步骤：
1、 下管拄：
限速下管（30～40根/小时），下钻应平稳、匀速，禁止猛刹猛放，防止顿钻、溜钻，同时应了解井内液面深度，工具与液面接触时要匀速慢下，过造斜点、套管挂、套管变形等特殊位置时也要匀速慢下。
管柱示意图见附图三。
2、 坐封：
(1)、承留器下至设计深度后，上提管柱0.6m，正旋管柱20圈（可多旋），再下放管柱0.6m至原深度。（此过程使上卡瓦从坐封套内脱出并弹开紧贴在套管壁上）
(2)、缓慢上提管柱，若悬重高于管柱正常悬重且悬重继续增加，说明上卡瓦已正常工作，继续上提使悬重高于管柱正常悬重150KN，保持5min，然后下放至正常悬重，再缓慢上提使悬重高于管柱正常悬重150KN，稳定5min。（此过程使胶筒被充分挤压膨胀，同时上下卡瓦完全咬紧在套管壁上，完成水泥承留器坐封）。
3、 丢手：
缓慢下放管柱至正常悬重再增加5～10KN，正转管柱8～10圈，此时指重表指针会有轻微跳动并且悬重降至正常管柱悬重，上提管柱若悬重保持正常管柱悬重，表明丢手成功。
4、 验管柱、验封：
下放管柱加压50～100KN探承留器合格后上提管柱5cm（此步骤可以使插入接头密封段运动至水泥承留器密封段内），此时可进行油管试压。从套管打压可验证水泥承留器密封性。
五、挤水泥施工准备及挤水泥过程：
1、 施工准备：
（1）、井况了解：了解施工井过去和近期井下状况，如套管完好情况，措施参数等。
（2）、井筒处理：包括：刮管、探砂面、洗井、验套等。
（3）、射工程孔。
（4）、下水泥承留器管柱；
（5）、校深：对于水泥承留器深度要求较高的管柱，应该进行磁定位测井校深，确定水泥承留器的下入深度。
2、洗井：
以上步骤进行完后，应再次进行彻底洗井，保证管柱内外畅通，洗井液量应大于水泥承留器以上套管容积。
3、坐封、试挤：
（1）、坐封、丢手：按水泥承留器坐封操作规程坐封，丢手。
（2）、验管柱、验封：按操作规程进行验管柱及验封操作。
（3）、试挤：按施工设计要求试挤清水，求吸水量。
4、配、挤水泥浆：
（1）以上步骤完成后可按设计配制水泥浆，一般水泥浆密度为1.7～1.85之间，水泥浆配制量为工程孔与油层之间的间距，以及处理半径来计算，为防止水泥浆凝固过快，应在水泥浆中加入缓凝剂。
（2）挤水泥浆：正挤配制好的水泥浆，顶挤清水（顶挤量按水泥承留器以上油管内容积计算）。
（3）、洗井、关井候凝：挤堵完后上提管柱1～10m，反洗出多余水泥浆；关井候凝。候凝时间不少于24小时，一般为48小时。
5、钻塞：起出挤堵管柱，下钻塞管钻塞至水泥承留器位置或钻至人工井底。起出钻塞管柱。
六、施工注意事项：
（1）、因水泥承留器中心管内通径很小只有34mm，所以在下管柱前应彻底清洗井筒。广27井前两次下承留器未成功，第一次洗井不通，起出发现水泥承留器中心管被结晶盐堵死，第二次未坐封成功，起出发现水泥承留器坐封套内有结晶盐，坐封套未完全旋出上卡瓦。
（2）、下管过程中应轻提轻放，平稳匀速，时刻注意悬重变化，在下管中不得正转管柱，应时刻防止油管柱正转，防止工具中途坐封。作为一种预防措施，每下放10～15柱后可将管柱反转一圈。感觉到扭矩明显增大即可，该步骤应重复10次左右。
（3）、因机械坐封工具弧形弹簧外径大于套管内径，所以刚开始下管柱时会出现下不下去的现象，此时一定不能转动管柱，只能对管柱缓慢加压下放，切忌猛冲、猛顿，防止工具顿脱落井或提前坐封，一般下入5～10根油管后可恢复正常下钻速度。广27井第三次下水泥承留器时，下第一根就出现坐封现象，分析是水泥承留器上卡瓦从坐封套内退出，造成提前坐封；只好钻掉水泥承留器。
（4）、地面管线应按设计要求连接试压合格；
（5）、施工过程中，油套管闸门应全开。若套管返出量大于挤入水泥浆和顶挤液量时应及时上提管柱反洗井。
（6）、施工车辆要求性能完好，施工中途不得出现任何故障。
（7）、严格按照水泥承留器坐封操作规程进行坐封、丢手。
（8）、挤堵完后及时反洗井；
（9）严格执行ISO9001：2000质量管理体系标准及HSE管理体系标准，认真做好施工记录，确保施工质量，服务质量，环保及职工健康。
七、结论：
运用水泥承留器进行水泥封堵，可以有效的进行管外封串、层间封串，封堵停产层等施工；该工具性能可靠，操作简单，可有效防止施工中卡钻，堵塞管柱等事故的发生；在广27井、广1-6-6井两口井的试验中，均获得了成功。当然，该工具对于井筒的要求也较高，一是井筒要清洁无脏物；二是套管内径应保持畅通光洁；三是下管柱时应防止正转管柱，防止坐封套将上卡瓦释放出来，造成中途坐封。