井下作業注塞方法與流程
2023-05-25 02:35:01 1
本發明涉及石油天然氣開發井下作業注塞方法，尤其是針對無法建立循環或失返、井內平衡液面遠離井口的超低壓易漏失油氣井的注塞方法。
背景技術：
石油天然氣開發井下作業中注塞是廣泛使用的工藝，封閉舊層上試層、開窗側鑽或油氣井報廢等作業通常需要注塞。注塞就是將水泥漿注入井筒特定井段，靜置一段時間後，水泥漿凝固形成一段水泥塞（無滲透性的水泥石）。根據石油行業標準SY/T5587.14常規修井作業規程第14部分注塞、鑽塞，常規注塞要求油氣井壓井平穩，即無漏失，也無溢流。常規注塞施工程序是：將注塞管柱下至設計深度；從注塞管柱內注入水泥漿，並將其頂替至設計井段；再上提注塞管柱至設計深度；採用反循環方式洗井，洗出多餘水泥漿；最後上提注塞管柱100m以上，灌滿壓井液，關井候凝。常規注塞工藝適用於壓井無漏失、能建立正常循環的油氣井。油氣井井下作業中，地層壓力係數（地層壓力與高度等於地層埋藏深度的靜水柱壓力的比值）遠小於1的超低壓井是普遍存在的，特別是氣井，因為氣藏通常是依靠天然氣自身彈性能量枯竭式開採，當氣藏開發進入中後期，地層壓力係數很低，甚至小於0.3。超低壓井通常採用清水作壓井液。因為清水充滿井筒時，地層處靜夜柱壓力遠大於地層壓力，只要井筒或地層不被堵塞，超低壓井採用清水循環壓井時，一般會發生大量漏失，壓井液不能返出地面（失返）。根據井控原理，超低壓井只要井筒內維持足夠的液柱高度，即所形成的液柱壓力略大於地層壓力，就可以可實現成功壓井；此時的壓井液液面就是平衡液面，通常遠離井口。公開號為CN1529035，公開日為2004年9月15日的中國專利文獻公開了一種注水泥塞工藝及裝置，其工藝包括：(A)下入託漿器至井下注水泥塞位置下方；(B)向井中注水泥；(C)候凝，所述步驟(B)是採用專用的注水泥塞工藝裝置，將水泥漿裝入該裝置中，由鋼絲繩將其下入井中預定位置，用該裝置的支撐器固定在套管中，打開該裝置，將水泥漿洩在所述託漿工具上方，注水泥塞工藝裝置包括加重杆、鋼絲繩、支撐器和繩帽，還包括攜漿管，該攜漿管上端安設擋帽，下端連接堵塞器座，其上安置可撈起的堵塞器，上部連接支撐器；所述加重杆安置於所述攜漿管中，其上端連接繩帽，該繩帽中連接鋼絲繩，下端與接頭相連，接頭上連接打撈器。應用於井中注水泥塞工藝中。因為超低井壓井成功後井內壓井液液面通常遠離井口，如果採用常規方法注塞，必須首先對產層成功堵漏或者在產層上部下入一隻橋塞將產層封閉。超低壓井堵漏工藝較複雜且一次成功率低；橋塞可以封閉產層，但對於需要永久性封閉的產層，必須注塞進行永久性封閉，橋塞只能作為輔助封閉手段。超低壓井採用常規工藝注塞封閉，大大增加了作業周期和成本。
技術實現要素：
本發明旨在針對上述現有技術所存在的缺陷和不足，提供一種井下作業注塞方法，本發明特別適用於超低壓井易漏失油氣井，在井內壓井液液面遠離井口時，不用堵漏也不下橋塞，也可以直接完成注塞，有效地解決了超低壓漏失井注塞的難題。本發明是通過採用下述技術方案實現的：一種井下作業注塞方法，其特徵在於步驟如下：a、清水壓井平穩後，測得井內平衡液面；b、起出井內原有管柱後，投入套管膠塞，並用注塞管柱將套管膠塞送入至設計深度；c、從注塞管柱內泵注入水泥漿，再泵注清水頂替水泥漿，泵注結束直接將注塞管柱起至測得的平衡液面以上，井內液面達到最高動液面後，井內液面逐漸降低，直至井內液面恢復至平衡液面；d、水泥漿靜置候凝，水泥漿凝固後形成水泥塞。所述c步驟中，注塞管柱內泵注入水泥漿的用量根據設計水泥塞的厚度確定。所述c步驟中，是按注塞管柱內外水泥漿界面一致的原則用清水頂替水泥漿，並根據「U」型管壓力平衡原理和井內平衡液面深度確定頂替清水用量。所述a步驟中，清水壓井平穩後測得平衡液面後，再灌注與注塞施工總液量相同的清水後，間隔一個水泥漿初凝時間再次測定平衡液面。所述b步驟中，注塞管柱的送入下深採用下式確定：所述c步驟中，水泥漿的用量根據設計水泥塞的厚度確定，並根據注塞管柱內外水泥漿界面一致原則，水泥漿用量採用下式確定：所述c步驟中，清水用量等於最高動液面至水泥漿界面之間注塞管柱的內容積，即與現有技術相比，本發明所達到的有益效果如下：1、採用本發明所述的a-d步驟形成的技術方案，尤其適用於超低壓井易漏失油氣井，在井內壓井液液面遠離井口時，不用堵漏也不下橋塞，可以直接完成注塞，有效解決了超低壓漏失井注塞難題，本發明針對性強、成功率高，作業周期短，作業成本低。2、本發明在a步驟中，清水壓井平穩後測得平衡液面後，再灌注與注塞施工總液量相同的清水後，間隔一個水泥漿初凝時間再次測定平衡液面，通過這樣的操作方式，能夠進一步確定該井確實屬於超低壓易漏失井，並由此選用本注入工藝。3、本發明中注塞管柱的送入下深、水泥漿的注入量和清水的頂替量均採用特定的公式來實現，能使注塞工藝的操作更為精確，工藝完成性達到最佳。附圖說明下面將結合說明書附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明，其中：圖1為本發明的工作原理圖。圖中標記：1、產層，異常低壓；2、套管；3、注塞管柱，油管或鑽杆；4a、最高動液面，注塞施工時井內最高液面；4b、平衡液面，壓井液液面超過平衡液面4b時壓井液開始漏入地層，超低壓易漏失井壓井平衡液面4b遠離井口；5、壓井液，清水；6、水泥漿界面；7、水泥漿，密度1.85g/cm3左右；8、管鞋；9、套管膠塞，套管膠塞緊靠注塞管柱的管鞋8。具體實施方式實施例1作為本發明的一最基本實施方式，其步驟如下：a、清水壓井平穩後，測得井內平衡液面；b、起出井內原有管柱後，投入套管膠塞，並用注塞管柱將套管膠塞送入至設計深度；c、從注塞管柱內泵注入水泥漿，再泵注清水頂替水泥漿，泵注結束直接將注塞管柱起至測得的平衡液面以上，井內液面達到最高動液面後，井內液面逐漸降低，直至井內液面恢復至平衡液面；d、水泥漿靜置候凝，水泥漿凝固後形成水泥塞。本例中，所採用的套管膠塞為本工藝中常用的膠塞結構即可。實施例2作為本發明的最佳實施方式，其步驟包括：清水5壓井，壓井平穩後測平衡靜液面4b，灌注與注塞施工總液量相同的清水後，間隔一個水泥漿初凝時間再次測定平衡靜液面4b，通常超低壓易漏失井平衡靜液面4b基本一致；測得平衡靜液面4b後起出井內原有管柱。2）投入膠塞9，下入注塞管柱2其管鞋8下深3）從注塞管柱2內注入水泥漿7，頂替清水5，頂替原則是注塞管柱2內外水泥漿界面6一致原則。水泥漿7用量停止泵注後，清水5和水泥漿6在自身重力作用下繼續沿注塞管柱2下行，當水泥漿7與井內壓井液5匯合時，注塞管柱2內的液柱高度突然增加，根據「U」型管壓力平衡原理，注塞管柱2內的液體將流入套管3與注塞管柱2之間的環形空間，直至注塞管柱2的管鞋8處內外液柱壓力一致（此時井內動液面為最高動液面4a），這一平衡過程時間很短，可以忽略地層無漏失。頂替清水5注入量等於最高動液面4a至水泥漿界面6之間注塞管柱2的內容積，即4）頂替清水5結束後，上提注塞管柱2使其管鞋8高於靜液面4b以上；井內液面達到最高動液面4a後，井內液面逐步降低，直至井內液面恢復至平衡液面4b（忽略高密度的水泥漿柱造成的附加液柱壓力），此時液柱壓力平衡地層壓力。5）關井，靜置一段時間候凝，水泥漿凝固後形成水泥塞。本例中，所採用的套管膠塞為本工藝中常用的膠塞結構即可。