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本周话题：打水泥塞施工

        打水泥塞是钻井作业中常用的一种工艺，如地质或钻井报废弃井、填井纠斜或工程侧钻、地质侧钻、堵漏、隔绝某些地层等都需要打水泥塞封固。打水泥塞作业工艺比较简单，容易引起工程技术人员的忽视，不严格执行工艺措施，以至酿成严重的水泥焊钻具事故。近几年来，这类事故也偶有发生，为确保打水泥塞作业的安全，有必要谈谈安全打水泥塞的问题。
    打水泥塞根据钻井工艺要求可在套管中打，也可在裸眼中打。在套管内打水泥塞相对容易、安全，但是也不能忽视，否则会出现一些大的水泥卡钻杆事故。打水泥塞方法有平衡塞法、倾筒法等几种方法，我们公司常用的是平衡塞法。
    这种方法就是将光钻杆下至注水泥塞深度的底部，注水泥后用泥浆替出水泥浆，管内留一定的水泥浆，使其水泥面高于环空水泥面高度，起出钻杆，一般起离塞面20︿30 m左右，循环出多余的水泥浆。也有注替结束后不循环直接起出钻具的做法。
    打水泥塞有一定的技术要求，只要我们严格执行技术规范就会把水泥塞打好，避免出现将水泥塞打飞的复杂情况或者出现严重的焊钻杆事故。下面简述平衡塞法技术规范与注意事项。
1、水泥量设计
根据水泥塞长度计算水泥量，注意要附加一定量的水泥，主要是考虑到井径误差和水泥塞顶部泥浆的污染。
水泥浆量计算公式：
水泥浆量（m3）=水泥塞段长（m）x井筒容积（m3）/ m+附加量（m3）。          
2、顶替量计算
   替量必须准确，否则在水泥量少的情况下有可能把水泥塞打飞。为防止起钻时钻杆内反喷泥浆，钻杆内水泥面可比管外水泥面高100米。
注替平衡后水泥塞长度计算公式：
   水泥塞长度（m）=水泥浆量（l）/【井筒容积（l）/ m－钻杆体积（l）/ m】。
注替平衡后水泥塞顶面深计算公式：
水泥塞顶面深（m）=钻杆下深（m）－水泥塞长度（m）
顶替量计算公式：
顶替量（m3）=钻杆水眼容积（l）/ m x （水泥塞顶面深－100 m）/1000。
3、确定施工排量，计算施工总时间（包括起钻和循环时间）
4、水泥浆性能设计
  为确保水泥塞的质量和强度，水泥浆的密度应在1.86-1.89之间。根据井温、压力实测水泥稠化时间，必要时加水泥添加剂，调整水泥浆性能。根据打水泥塞的井深及水泥量和总的施工时间确定合理的水泥稠化时间，与固井技术规定一样，稠化时间等于总施工时间加60分钟。
5、施工步骤
  ①下光钻杆到预计井深，开泵循环正常后，准备注水泥。
  ②注清水或药水隔离液，数量约占环空高度的100米左右。
  ③注水泥。
  ④注清水或药水后置液，数量约占管内高度的100米左右，达到管内外压力基本平衡。
  ⑤替泥浆。
  ⑥起钻至水泥塞顶面以上20︿30 m，循环洗出多余的水泥，再循环一周，起出钻具候凝。有时侯也可不循环直接起出钻具。
注意事项：
1、做水泥化验时所取的实验参数（水泥浆密度、井温、压力等）必须准确，否则也会导致注替结束后，不能把钻具完全起出，而把钻具固在井里的事故。
2、打水泥塞使用的钻具必须是光钻杆，不允许带钻挺。钻具在井筒里时必须活动钻具，特别是注替水泥时要不停的上下活动钻具，也可以同时转动顶驱或转盘防止卡钻。
3、对于￠73 mm以下的小直径钻杆必须循环出多余的水泥后方可起钻，因为钻杆水眼小，流动阻力大，加之停泵后水泥变稠，很容易起钻过程中把钻杆水眼固住。
4、在套管内打水泥塞也要活动钻具，特别是注替结束不循环起钻时不能停，必须将全部钻具起出井筒。不能认为钻具已起出水泥面以上，就可以停下而搞别的工作。因为实际注水泥量和顶替量的误差可能使钻具未完全提出水泥浆；即使刚刚提出水泥面，而钻杆上残留的水泥也可能把钻具固死。
打水泥塞设计模式：
(    )井打水泥塞设计
一、基本数据
1.目前井深（m）：
2.落鱼顶部位置：      米
3.水泥化验结果：高温  级灰，稠化时间：     分钟未稠。(水源：      )
4.需封填井段：      m－      m
5.光钻杆下深：       m
二、施工时间设计
1.打清水：     方、时间：   分钟。
2.注水泥：     方、时间：   分钟。
3.注清水：     方、时间：   分钟。
4.关闭灌泥浆闸门、 时间：   分钟。
5.替钻井液：   方、时间：   分钟(含中途倒泥浆时间)。
6.卸方钻杆时间：   分钟。
7.起钻：   柱,时间：    分钟。
8.接方钻杆时间：    分钟。
9.在井段     －      m处循环，替出多余的水泥浆，时间：     分钟。
以上作业需时间：   分钟、设计水泥稠化时间≥       分钟。
三、打水泥塞注意事项
1.光钻杆下到底后，一要把地面设备，特别是传动系统、刹车系统、防碰天车装置、气路、两台钻井泵等关键部位要检查好；二要循环好钻井液；三要大幅度提放和转转盘活动好井内钻具；四要检查好井口工具，为打完塞的起钻作业做好准备。
2.打水泥塞前，要明确岗位分工。水泥浆在裸眼时，主要队干部和技术办盯井人员要在钻台上把关，直到循环出多余的水泥，并把井内钻具起进技套内后，方可离开钻台。钻具在技套内的作业，由队上其它干部进行把关。
3.水泥浆出钻杆时，要上下大幅度活动钻具，并适当用转盘转动井内钻具。在实施接卸方钻杆、起卸光钻杆时，要适当用转盘转动内井钻具。
4.打塞的水泥浆密度不低于：    g/cm3。技术办盯井人员要亲自指挥注清水和水泥浆及替清水的施工。
5.替钻井液时，技术办出一人在罐区指挥；技术员要亲自卡好4#罐的液面(注意3#与4#罐要隔开隔严)；机泵房要配合好，柴油机转速要达到要求(不低于1250转/分)；泵房由付司钻控制气门，听从技术人员停泵的指挥。
6.替完钻井液后，接卸方钻杆和起光钻杆的速度要快。
7.打塞作业结束后，从起钻开始计时，水泥候凝24 小时后，开始下钻修水泥面，钻修面至预定井深即可。注意提前准备好纯碱和其它钻井液处理剂，修面结束后，循环搞一次短起下钻，并记录好钻具提放时的井下阻力，为后续施工防卡提供依据。
安全挤水泥作业：
固井是建井过程中必不可少的一个环节，非常重要，它关系到一口井的成败，所以在公司的QHSE体系文件中对于固井管理已经作了明确的规定，为的是确保下套管注水泥成功，固井质量合格。但是在实际固井工作中由于客观情况的变化，或主观上的工作失误，会出现一些固井复杂情况。在注水泥过程中发生井漏、蹩高压、替空、油气水侵窜槽等都会导致固井质量不合格。
如果出现了水泥上返不够、局部替空、套管试不住压等情况就需要采取补救措施，这就引出了二次固井和挤水泥作业的问题。挤水泥作业比较复杂，如果措施不当就会酿成严重的水泥焊钻具事故。近几年来，这类事故也偶有发生，为确保挤水泥作业的安全，有必要阐述安全挤水泥作业的问题。
挤水泥就是利用液体压力挤压水泥浆，使之进入环空需要封固的井段或进入地层的裂缝、孔隙，以达到封隔油气层的目的，也可以达到堵炮眼和封堵套管漏失的目的。如果管外有漏失层和高渗透层，则挤入压力小于地层破裂压力时就可以将水泥挤入，这叫做低压挤水泥。如果挤入压力超过地层破裂压力才能将水泥挤入，叫做高压挤水泥。
一、挤水泥工艺
在石油钻井工业中常用的挤水泥工艺有三种
1、利用井口装置关井挤水泥
   下光钻杆或油管到预计井深，泵入一定量的水泥浆，替钻井液，把管柱提出水泥面，循环出多余的水泥浆，然后关闭井口（可以关防喷器，也可以应用采油树的锥挂关闭井口），从管柱水眼内挤入一定量的钻井液，达到把水泥浆挤入地层封隔油气水层的目的（或达到堵炮眼、堵套管破损、堵尾管重叠段的目的）。
2、用封隔器挤水泥
   用油管或钻杆把封隔器下到预计井深，泵入一定量的水泥浆，替钻井液，把管柱提出水泥面，循环出多余的水泥浆，然后坐封封隔器，从管柱水眼内挤入一定量的钻井液。
3、用水泥承留器挤水泥
   用钻杆或油管将水泥承留器下到挤水泥目的层顶部，（也可以用电缆把水泥承留器下到预计井深，点火坐封）从管柱水眼内直接挤水泥。
二、挤水泥设计主要内容
1、需采集的数据
  地层孔隙压力、漏失压力；射孔位置；循环温度；套管内介质性能；容积数据；挤水泥允许井口压力数据；下井套管记录；作业管柱资料（油管或钻杆）；套管强度资料（抗拉、抗内压强度等）；井口装置。
2、确定挤水泥的方法
   根据挤水泥的目的和采集到的有关数据确定应用哪一种挤水泥工艺，原则上先选择利用井口装置关井挤水泥方法，这种方法比较简单，其次选择用封隔器挤水泥方法，最后考虑用水泥承留器挤水泥的方法。
3、计算水泥浆量，配水用量、顶替钻井液量、作业管柱循环量、挤入量。
4、选择前置液和后置液配方、计算数量。
5、选择注水泥、替钻井液、挤水泥排量。
6、计算注水泥、替钻井液、循环、挤水泥压力。
7、确定水泥浆体系，做水泥浆化验。
8、计算最高压力时，管柱的向上力，及井口装置的向上力。防止压力过高管柱上窜或套管柱所受的拉伸载荷过大，使套管丝扣滑脱。
9、施工步骤。
10、技术要求（包括安全注意事项）。
三、挤水泥的施工步骤（本节只叙述利用井口装置关井挤水泥的施工步骤）
1、安装合适的井口装置（采油树四通或者防喷器）；
2、应用电缆射孔或油管输送法在预计的井段射孔；
3、将光钻杆（或油管）下过射孔深度5～10m；循环一周，有条件的井可以把套管内的介质替换成清水；
4、关闭井口，试挤一定量的液体，记录排量、压力、累计流量、和地层的吸入量，校和设计的水泥量；
5、注前置液；注水泥浆；替后置液，替顶替液；打开回水闸门，起钻至水泥面以上100m；正循环或反循环，将多余的水泥浆循环出井筒，再循环半周；
6、当挤到所需要的压力时蹩压候凝，水泥凝固后起钻；
7、接钻头下钻，钻水泥塞；水泥塞钻穿后，试压检验堵孔效果，如果达到试压标准结束挤水泥作业。
四、技术要求（包括安全注意事项）
1、必须按井下温度和压力做水泥浆化验，确定药品种类和加量。
稠化时间=挤水泥施工时间（注水泥时间+替钻井液时间+起钻时间+循环时间+关闭井口时间+挤水泥时间）+60min。
水泥浆失水量依据地层渗透性而定，低渗透地层允许6.9MPa 30min失水量在100～200ml之间，高渗透地层允许在50～100ml之间，裂缝性地层失水量控制在200～500ml之间比较合适。
24h的水泥石抗压强度＞14MPa。
2、前置液和后置液的高度不得低于150m,目的是有效地隔离水泥浆与套管中的液体，防止互相污染。必要时，可做管内介质与水泥的污染实验。
3、射孔位置必须避开套管接箍。
4、如果射孔位置是油气层，射孔前要作好防喷工作。
5、所有下井管柱要丈量准确，水眼通畅；丝扣涂匀螺纹密封脂，按标准扭矩上扣，确保管柱的密封。
6、注水泥替顶替液后起钻到水泥面以上，必须循环冲洗掉多余的水泥浆。水泥浆及混浆返出井口时要及时排放掉，严禁进入循环系统。冲洗干净后，再循环半周，以确保井内管柱的安全。
7、钻井队必须对设备进行仔细检查，要求设备运转正常后再进行注水泥作业，保证打完平衡塞后正常起钻。
8、固井公司必须对固井设备进行仔细检查，对管汇试压合格，试运转正常后再开始施工。
综上所述：
1、挤水泥作业对水泥浆性能有一定的要求，必须做水泥浆化验，水泥稠化时间和失水等性能符合施工要求。
2、足量的前置液和后置液可以有效的防止水泥污染钻井液、钻井液污染水泥浆，有利于打平衡塞和挤水泥的安全。
3、如果管柱与套管被水泥固住就很难处理，可能会导致油井工程报废。
4、打完水泥塞，管柱起到水泥面以上必须循环洗掉多余的水泥浆，待井眼清洁后再关井挤水泥。
5、当管柱上带有封隔器时，要优选封隔器的位置，使其在打水泥平衡塞时在水泥面以上，防止起钻时抽吸。

打水泥塞不成功操作原因分析及措施建议
一、操作方面的因素
1、管柱丈量误差的影响。由于责任心不强，油管丈量误差大，造成塞面不准确，尤其夹层较小时即有可能封埋油层或埋不住油层。
2、洗井不平衡。井未洗平衡就注灰打塞，当灰浆顶至预定位置停泵后，在压差的作用下，灰浆被顶至环空或管柱内，上提管脚反洗时，管脚以上、设计塞面以下套管内无灰柱，灰浆随洗井液被带出地面，造成打塞失败。
3、顶替量误差大。包括油管容积、计量池计算失误和标记错误等，会造成顶替量过大或过小，在平衡过程中，管脚以上、设计塞面以下套管内无灰柱，灰浆随洗井液被带出地面，造成打塞失败。
二、侯凝时间过短，灰浆未凝固就探塞面。水泥初凝时间受温度影响较大，温度越高，水泥初凝时间就越短。目前设计要求侯凝24小时，对一些深井适应，但对一些浅井不适应。而且灰浆里一般都加缓凝剂，延长了水泥的稠化时间，显然24小时侯凝时间不够，如最近的打塞施工，不加缓凝剂的井都一次打塞成功，但这样增加了施工风险，建议延长侯凝时间。
三、技术管理、协调变更方面的因素。在模拟反洗井发现漏失或清水洗井后发现溢流，不具备打塞条件的情况下，往往以井内已下施工管柱，抱有试试看的态度，先打一次，不合格再说，经常造成塞面不合格，而且污染地层和以后钻塞工作量加大。
四、采取的措施
1、坚持对水泥的定期化验，确保在用的水泥有效。
2、清水洗井过程中模拟反洗灰浆时对井底产生的附加压力、摩阻测漏失量，若漏失及时联系变更、改变打塞方式或调整施工参数，例如XX-XX井，清水正洗井不溢不漏，700型水泥车6挡、油管带压1MPa反洗井测漏失量9.27L/min，现场采取了减少灰浆注入量、减小反洗井排量和反洗井管脚深度提高2m等三项技术措施以减少地层漏失，反洗灰浆历时30min，漏失80L，实探塞面深度比设计低2m，达到设计要求。
3、加强管柱丈量与计算审核关，确保数据准确性。
4、注灰有专人指挥，专人计量
五、建议
1、漏失井建议用钢丝绳打塞或先填砂后再打塞。
2、具备条件的溢流井变更为打可捞式液压桥塞。
3、加缓凝剂的打塞施工，建议侯凝时间延长至48小时。
4、工程设计对于口袋小于15m的井，增加打水泥塞后磁定位探塞面工序，确保塞面准确性。
5、建议特殊井打水泥塞施工，设计单位等部门现场技术指导，共同组织施工，确保施工成功率。
6、不具备正常打塞打塞条件时，及时变更措施。
7、厂内做不同温度下，是否加缓凝剂的水泥化验，确定初、终凝时间。
8、地质、工程设计明确打塞井段地层温度。
9、井口溢流井打水泥塞前，应变更增加测井温，确定溢流层后在决定是否施工。

这是一个合适的话题，准备资料去

2楼说的已经很全面了，我个人认为，注灰、顶替、洗井排量应尽量稳定，管脚下部喷射距离一定，提高水泥面处水泥石强度；另水泥塞长度可适当放大一点，防止实际与设计误差造成失效事件；第一柱管子可在水泥到达底部后缓慢上提钻杆，提出后再起一柱洗出泥浆，成功系数更高。

在吉林油田,利用水泥塞封堵地层是一种主要方法,大约占油层封堵层总数的80%左右。仅以
2004年为例,全年采用水泥塞封堵地层总数为179层。常规打水泥塞方法施工时必须下油管,然后利
用泵车将水泥浆泵入井下,这种方法施工时间长,工作量大,对于亏空严重的地层,一次成功率低,给试
油生产带来了沉重的工作负担。倒灰法打水泥塞工艺是试油测试公司自行研制的一种地层封堵方法,
它克服了常规打水泥塞方法的缺点,现场应用效果良好。
1.工作原理
倒灰法打水泥塞工艺是利用抽汲绳将4~6根油管或专用装灰筒及倒灰工具下到井内预定位置,在井口将油管注入水泥浆。下到预定深度后,在1m范围内上下移动倒灰工具,上提到第6次时倒灰孔打开,实现水泥浆从油管中流入井筒,同时胶塞从护套中推入套管,将水泥浆和水隔离,预防混浆,实现地层封堵目的。
倒灰法打水泥塞工艺施工时间短,与常规水泥塞方法比较,一次可节约10 h;利用倒灰法打水泥塞不需要下油管,不需要泵车和罐车,减少了施工工序和劳动强度。对于亏空严重的地层,一次成功率高。但它不适合于稠油井,并且打塞的深度受到抽汲长度的限制。

挺全面，好好学习

沙发 和 板凳说的很全面了 没什么补充的了，大家可以就 挤水泥堵炮眼 和 挤水泥补套管继续讨论
争取达到 打塞同样效果

看了大家谈到的钢丝绳注水泥法，看上去很不错，我们这里没有应用过，有几点疑问请教：
1、该方法应该可以适用于在被封堵层位上方打水泥帽，在被封堵层位置进行层位封闭效果如何，漏失井会有多大影响，带压力井有多大影响？
2、高压井、气井、2500m以上深井可否适用该工艺？
3、该工艺存在哪些风险？