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1、找串及封串技术第一节第一节 管外串槽的成因管外串槽的成因 第二节第二节 找串工艺找串工艺 第三节第三节 封堵串槽的方法封堵串槽的方法第四节第四节 挤封串辅助技术工具挤封串辅助技术工具 前言前言 在油气田勘探开发中，由于各油气水层的层间差异而在油气田勘探开发中，由于各油气水层的层间差异而需要分层测试、分层开采，但是往往由于固井重量差、高需要分层测试、分层开采，但是往往由于固井重量差、高强度措施及地质结构等因素影响，常常会造成造成各层段强度措施及地质结构等因素影响，常常会造成造成各层段之间沿油气井的套管与水泥环或水泥环与井壁之间以及油之间沿油气井的套管与水泥环或水泥环与井壁之间以及油气水井的层间串
2、通，从而影响对各层的认识和评价气水井的层间串通，从而影响对各层的认识和评价.使油使油气水井生产受到严重影响，甚至使油井报废，因此处理套气水井生产受到严重影响，甚至使油井报废，因此处理套管外漏串是油水井大修的一项重要任务。管外漏串是油水井大修的一项重要任务。 第一节第一节 管外串槽的成因管外串槽的成因一、管外串槽的表现一、管外串槽的表现 油（水）井串通的类型有两种：油（水）井串通的类型有两种： 一种是地层串通，指地层内部的层与层一种是地层串通，指地层内部的层与层之间的串通；之间的串通； 另一种是管外串通，指套管与水泥环或另一种是管外串通，指套管与水泥环或水泥环与井壁之间的串通。修井意义上的管水泥
3、环与井壁之间的串通。修井意义上的管外串槽通常是指后者。外串槽通常是指后者。管外串槽在生产中有以下现象：管外串槽在生产中有以下现象：1.管外串槽往往造成不同岩性、不同类型地层之管外串槽往往造成不同岩性、不同类型地层之间产量液性、压力等相一致，致使试油、测试资料间产量液性、压力等相一致，致使试油、测试资料不能反映地层真实情况。不能反映地层真实情况。2. 管外串槽存在致使地下水或注入水串进油层，管外串槽存在致使地下水或注入水串进油层，油井大量出水；油井大量出水；3. 管外串槽存在导致不能进行分层开采或其它管外串槽存在导致不能进行分层开采或其它分层措施，或措施不见效，检测异常。分层措施，或措施不见效，
4、检测异常。4.在生产过程中，压力产量液性突然发生变化；在生产过程中，压力产量液性突然发生变化；5.套管有下陷或突然上升现象；套管有下陷或突然上升现象； 二、管外串槽的原因二、管外串槽的原因 造成套管外串通的原因主要有以下几种：造成套管外串通的原因主要有以下几种： 1.固井质量；固井质量；2.射孔影响；射孔影响；3.措施施工影响；措施施工影响；4.地层影响；地层影响；5.井温变化；井温变化；6.机械碰撞、震动；机械碰撞、震动；7.其它原因，有时是综合上述几种因素，造成管外其它原因，有时是综合上述几种因素，造成管外串通。串通。 第二节第二节 找找 串串 工工 艺艺目前使用的找串工艺方法主要有：目前
5、使用的找串工艺方法主要有：井温法井温法同位素法同位素法硼中子测井法硼中子测井法声幅测井声幅测井封隔器法等封隔器法等一、声幅测井找串一、声幅测井找串 1声幅测井找串的基本原理声幅测井找串的基本原理 声幅测井进行时，先由声源振动发出声波，此声波经井内声幅测井进行时，先由声源振动发出声波，此声波经井内的液体、套管、水泥环和地层各自返回接收器。声波在套的液体、套管、水泥环和地层各自返回接收器。声波在套管中传播速度大于在其它介质中的传播速度，而声波幅度管中传播速度大于在其它介质中的传播速度，而声波幅度的衰减与水泥环和套管、水泥环和地层的胶结程度有关。的衰减与水泥环和套管、水泥环和地层的胶结程度有关。通过
6、研究得出：声波幅度的衰减反比于套管的厚度正比于通过研究得出：声波幅度的衰减反比于套管的厚度正比于水泥环的密度。也就是说，套管壁越薄、水泥环越致密，水泥环的密度。也就是说，套管壁越薄、水泥环越致密，声波幅度的衰减就越大。应用这一原理就可以检查套管外声波幅度的衰减就越大。应用这一原理就可以检查套管外水泥环的固结情况及水泥面的上返高度等情况。如图所示，水泥环的固结情况及水泥面的上返高度等情况。如图所示，固井良好的井段，大量声能被水泥与地层吸收，测得曲线固井良好的井段，大量声能被水泥与地层吸收，测得曲线幅度为低值；固井质量不好的井段，声能不能被水泥与地幅度为低值；固井质量不好的井段，声能不能被水泥与地
7、层吸收或吸收很少，曲线幅度很高。层吸收或吸收很少，曲线幅度很高。 2声幅测井的施工步骤声幅测井的施工步骤 （1）用适当密度的工作液进行压井或洗井，然后卸掉采）用适当密度的工作液进行压井或洗井，然后卸掉采油树，起出井内原管柱；油树，起出井内原管柱；（2）下入冲砂管柱后反循环冲砂至人工井底；）下入冲砂管柱后反循环冲砂至人工井底；（3）下外径小于套管内径）下外径小于套管内径4-6mm的通井规，通井至被找的通井规，通井至被找串层以下串层以下3060m。（4）遇到套管变形、破损或落物，应先处理。）遇到套管变形、破损或落物，应先处理。（5）下声幅测井仪器，在疑似串槽位置进行声幅测井；）下声幅测井仪器，在疑
8、似串槽位置进行声幅测井；（6）分析声幅测井仪器测得的声幅测井曲线，找出管外）分析声幅测井仪器测得的声幅测井曲线，找出管外串槽位置。串槽位置。 3、声幅测井资料的解释、声幅测井资料的解释 一般情况下，水泥固结好声幅曲线幅度低；水泥固一般情况下，水泥固结好声幅曲线幅度低；水泥固结差，声幅曲线幅度高。在水泥面处，有从高幅度结差，声幅曲线幅度高。在水泥面处，有从高幅度到低幅度的突变，因此根据声幅曲线可以判断水泥到低幅度的突变，因此根据声幅曲线可以判断水泥胶结的好坏。胶结的好坏。 当声幅曲线呈高值显示时，可以断定为无胶结及当声幅曲线呈高值显示时，可以断定为无胶结及无水泥环两种情况。如果在水泥面以下的井段
9、，只无水泥环两种情况。如果在水泥面以下的井段，只能判断为胶结不良，而在水泥面以上，则以无水泥能判断为胶结不良，而在水泥面以上，则以无水泥环判断。环判断。 二、同位素测井找串二、同位素测井找串 1同位素测井找串的基本原理同位素测井找串的基本原理 同位素测井找串同位素测井找串,是往地层内挤入含放射性的是往地层内挤入含放射性的液体液体,然后测得放射性曲线然后测得放射性曲线,将其与油井的自然放射将其与油井的自然放射性曲线作比较，排除影响因素，研究此井段的伽马性曲线作比较，排除影响因素，研究此井段的伽马射线强度来鉴别套管外是否串通。射线强度来鉴别套管外是否串通。 2同位素测井找串的施工步骤同位素测井找串
10、的施工步骤 (1)根据施工要求根据施工要求,确定施工方式和使用同位素的名称、强确定施工方式和使用同位素的名称、强度及浓度，计算配制活化液等。度及浓度，计算配制活化液等。(2)用适当密度的工作液进行压井或洗井。用适当密度的工作液进行压井或洗井。(3)按规定选用合适的通井规通过预测井段，以保证测井按规定选用合适的通井规通过预测井段，以保证测井仪器在井筒内自由起下，无阻、无卡。仪器在井筒内自由起下，无阻、无卡。(4)测放射性测井曲线；亦称为自然放射性曲线。测放射性测井曲线；亦称为自然放射性曲线。(5)下入放射性同位素找串管柱，通常为油管下入放射性同位素找串管柱，通常为油管+K344-114封隔器封隔
11、器+745-5节流器节流器+球座。球座。(6)配制放射性同位素，尽量使用半衰期短的放射性同位配制放射性同位素，尽量使用半衰期短的放射性同位素配制，用铅制容器将其送往施工现场素配制，用铅制容器将其送往施工现场.(7)清水正循环洗井一周后开泵正挤入同位素液体，挤入清水正循环洗井一周后开泵正挤入同位素液体，挤入顶替液、清水。顶替液、清水。(8)关井关井24小时，使地层充分吸收同位素液体。小时，使地层充分吸收同位素液体。(9)反循环大排量洗井，洗井液量为井筒容积的反循环大排量洗井，洗井液量为井筒容积的23倍，倍，待球洗出后继续洗井两周以上。洗出的液体要尽量减少对待球洗出后继续洗井两周以上。洗出的液体要
12、尽量减少对环境的污染，同位素残液要深埋。环境的污染，同位素残液要深埋。(10)起出井内管柱，再次测放射性曲线，分析对比挤入前起出井内管柱，再次测放射性曲线，分析对比挤入前后的测试曲线，找出管外串通位置。如果发现封隔器上部后的测试曲线，找出管外串通位置。如果发现封隔器上部或下部层段的放射性强度有明显增加，则说明此处层间有或下部层段的放射性强度有明显增加，则说明此处层间有串通、串槽现象。串通、串槽现象。 三硼三硼-中子测井找串中子测井找串1硼硼-中子测井找串的基本原理中子测井找串的基本原理 由于硼元素热中子俘获截面极大，且具有溶于水不由于硼元素热中子俘获截面极大，且具有溶于水不溶于油的特性，因此通
13、过在疑似串槽地层注入硼化溶于油的特性，因此通过在疑似串槽地层注入硼化物，使高浓度的硼化物滞留在串槽中，创造热中子物，使高浓度的硼化物滞留在串槽中，创造热中子俘获截面提高的动态变化条件，使串槽部位俘获截俘获截面提高的动态变化条件，使串槽部位俘获截面值出现较大的差值，通过测井则可以找出串槽部面值出现较大的差值，通过测井则可以找出串槽部位。位。 2硼硼-中子测井找串的施工步骤中子测井找串的施工步骤(1) 用适当密度的工作液进行压井或洗井。用适当密度的工作液进行压井或洗井。 (2) 按规定选用合适的通井规通过预测井段，以保证测井仪器在井按规定选用合适的通井规通过预测井段，以保证测井仪器在井筒内自由起下
14、，无阻、无卡。筒内自由起下，无阻、无卡。(3) 测放射性测井曲线；亦称为自然放射性曲线。测放射性测井曲线；亦称为自然放射性曲线。(4) 下入硼下入硼-中子测井找串管柱，中子测井找串管柱，(5) 清水正循环洗井一周后开泵正挤入硼化物液体，挤入顶替液、清水正循环洗井一周后开泵正挤入硼化物液体，挤入顶替液、清水。清水。 (6) 反循环大排量洗井，洗井液量为井筒容积的反循环大排量洗井，洗井液量为井筒容积的23倍倍(7) 测放射性曲线，分析对比挤入前后的测试曲线，找出管外串通测放射性曲线，分析对比挤入前后的测试曲线，找出管外串通位置。如果发现层段的放射性强度有明显增加，则说明此处层间有位置。如果发现层段
15、的放射性强度有明显增加，则说明此处层间有串通、串槽现象。串通、串槽现象。 四、封隔器找串四、封隔器找串 封隔器找串是现场应用较广泛的一种方法。即使用封封隔器找串是现场应用较广泛的一种方法。即使用封隔器下入欲测井段，用来封隔欲测井段与其它油层，然后隔器下入欲测井段，用来封隔欲测井段与其它油层，然后根据所测资料来分析判断是否串槽。该方法施工简单，找根据所测资料来分析判断是否串槽。该方法施工简单，找串结果准确可靠，既能定性又能定量给出串通层段的串通串结果准确可靠，既能定性又能定量给出串通层段的串通量（压力、流量），为封串提供设计依据。量（压力、流量），为封串提供设计依据。目前现场常用水力压差式、水力
16、扩张式封隔器。根据目前现场常用水力压差式、水力扩张式封隔器。根据找串时使用封隔器的数目型号不同，其方法也不同，找串找串时使用封隔器的数目型号不同，其方法也不同，找串的工艺和要求不同。的工艺和要求不同。 1单封隔器找串单封隔器找串 将封隔器下至疑似串槽的两个层段夹层中部，封隔器将封隔器下至疑似串槽的两个层段夹层中部，封隔器下部连接节流器、单流凡尔。从油管内注入液体，通过测下部连接节流器、单流凡尔。从油管内注入液体，通过测量与观察来判断其层段间有否串槽，有以下两种方法：量与观察来判断其层段间有否串槽，有以下两种方法： 可以通过观察套管压力的变化来分析判断其层段之可以通过观察套管压力的变化来分析判断
17、其层段之间有无串槽。在套管出口安装压力表，若套管压力随着油间有无串槽。在套管出口安装压力表，若套管压力随着油管压力的变化而发生相应变化，则说明封隔器上、下层段管压力的变化而发生相应变化，则说明封隔器上、下层段之间有串槽；相反，若套管压力不随油管压力的变化而变之间有串槽；相反，若套管压力不随油管压力的变化而变化，则说明层间无串槽。化，则说明层间无串槽。 对于低压井可以采用观察套管溢流的方法来判断层段之间有无对于低压井可以采用观察套管溢流的方法来判断层段之间有无串槽。具体测量时采用变换油管注入压力的方式，同时观察、计量串槽。具体测量时采用变换油管注入压力的方式，同时观察、计量套管流量的大小与变化情
18、况，若套管溢流量随油管注入压力的变化套管流量的大小与变化情况，若套管溢流量随油管注入压力的变化而变化，则说明层段之间有串槽；反之，则无串槽；或观察如返出而变化，则说明层段之间有串槽；反之，则无串槽；或观察如返出量小于或等于溢流量时，则证明管外不串；如返出量大于溢流量，量小于或等于溢流量时，则证明管外不串；如返出量大于溢流量，先将封隔器提至射孔段以上，验其密封性；若封隔器是密封的，则先将封隔器提至射孔段以上，验其密封性；若封隔器是密封的，则证明地层是串通的。证明地层是串通的。 在高压自喷井找串时，可用不放喷不压井的井口装置将找串管在高压自喷井找串时，可用不放喷不压井的井口装置将找串管柱下入预定层
19、位。油管及套管装灵敏压力表。测串时，从油管泵入柱下入预定层位。油管及套管装灵敏压力表。测串时，从油管泵入液体，使油管与套管造成压差，并观察套管压力是否随油管压的变液体，使油管与套管造成压差，并观察套管压力是否随油管压的变化而变化。若是，且封隔器完好，则证明此层段间有串槽现象。化而变化。若是，且封隔器完好，则证明此层段间有串槽现象。 漏失严重的井段找串时，因井内液体不能构成循环，因而无法漏失严重的井段找串时，因井内液体不能构成循环，因而无法应用套压法或套溢法验证。应采取强制打液体与仪器配合的找串方应用套压法或套溢法验证。应采取强制打液体与仪器配合的找串方法。例如：采用油管打液体套管测动液面的方法
20、；采用套管打液体法。例如：采用油管打液体套管测动液面的方法；采用套管打液体油管内下压力计测压的方法进行找串。油管内下压力计测压的方法进行找串。 找串时应仔细观察排量、泵压、进出口水量等变化情况，并将找串时应仔细观察排量、泵压、进出口水量等变化情况，并将这些数据详细记录，作为分析判断串槽的依据。施工时还应注意以这些数据详细记录，作为分析判断串槽的依据。施工时还应注意以下事项：下事项：1）找串前要先进行冲砂、通井、探测套管等工作，以便了解该井）找串前要先进行冲砂、通井、探测套管等工作，以便了解该井套管的完好情况及井下有无落物等；套管的完好情况及井下有无落物等；2）油管数据要准确，找串管柱下入位置无
21、误差，封隔器位置应尽）油管数据要准确，找串管柱下入位置无误差，封隔器位置应尽量避开套管接箍；量避开套管接箍；3）测量串槽时应坐好井口，若井口用自封封井器密封，应防止封）测量串槽时应坐好井口，若井口用自封封井器密封，应防止封隔器在蹩压时上顶；隔器在蹩压时上顶；4）当测量完一点时要上提封隔器，活动泄压，缓慢上提，以防大）当测量完一点时要上提封隔器，活动泄压，缓慢上提，以防大量出砂造成卡住验串管柱；量出砂造成卡住验串管柱；5）找串过程中资料显示有串槽，应上提封隔器至射孔段以上验证）找串过程中资料显示有串槽，应上提封隔器至射孔段以上验证其密封性。若封隔器密封则说明资料结果正确，反之更换新封隔器其密封性
22、。若封隔器密封则说明资料结果正确，反之更换新封隔器重测。重测。 单封隔器找串方法适用于在井段最下两层中找串，而且层段无单封隔器找串方法适用于在井段最下两层中找串，而且层段无漏失情况；在多油层且下部层段又有漏失的情况下，用双封隔器找漏失情况；在多油层且下部层段又有漏失的情况下，用双封隔器找串较宜。串较宜。 2.双封隔器找串双封隔器找串 双封隔器找串与单封隔器找串原理基本一致，双封隔器找串与单封隔器找串原理基本一致，两级封隔器刚好卡在下部层位射孔段的两端，中间两级封隔器刚好卡在下部层位射孔段的两端，中间安装有节流器正对着射孔井段。安装有节流器正对着射孔井段。 具体做法是，将验串管柱下入预测井段位置
23、，具体做法是，将验串管柱下入预测井段位置，从油管内注入高压液体，用套溢法进行观察判断。从油管内注入高压液体，用套溢法进行观察判断。 第三节 封堵串槽的方法 封堵串槽的方法较多，按照封堵剂种类封堵串槽的方法较多，按照封堵剂种类划分，主要有划分，主要有 水泥封串水泥封串 氰凝封串氰凝封串 高强度复合堵水剂封串等高强度复合堵水剂封串等 一、水泥封串技术一、水泥封串技术 水泥封串技术是在欲封堵层段挤入一定量的水水泥封串技术是在欲封堵层段挤入一定量的水泥浆，使之进入欲封堵层串槽内使水泥浆凝固来达泥浆，使之进入欲封堵层串槽内使水泥浆凝固来达到封堵串槽的的目的一种方法。由于水泥封串工艺到封堵串槽的的目的一种
24、方法。由于水泥封串工艺简单、成本低，是现场上广泛应用的一种方法。根简单、成本低，是现场上广泛应用的一种方法。根据水泥浆进入地层的方式不同，水泥封串又可分为据水泥浆进入地层的方式不同，水泥封串又可分为循环法、挤入法、循环挤入法三种方法。循环法、挤入法、循环挤入法三种方法。 1循环法封串循环法封串 循环法封串，是指将封堵用的水泥浆以循环的循环法封串，是指将封堵用的水泥浆以循环的方式，替入串槽井段的串槽孔缝内，使水泥浆在串方式，替入串槽井段的串槽孔缝内，使水泥浆在串通孔缝内凝固，封堵串槽井段。通孔缝内凝固，封堵串槽井段。 根据封串管柱连接方式和所用工具不同，循环根据封串管柱连接方式和所用工具不同，循
25、环法封串又分为隔器封串和水泥承转器等两种。法封串又分为隔器封串和水泥承转器等两种。 (1)、封隔器封串、封隔器封串 单封隔器封串时，封串前只露出夹层以下一个单封隔器封串时，封串前只露出夹层以下一个层段，其它层段则应采用人工填砂的方法掩盖。封层段，其它层段则应采用人工填砂的方法掩盖。封隔器应坐于夹层上。隔器应坐于夹层上。 用双封隔器封串时，将两个封隔器中间连接用双封隔器封串时，将两个封隔器中间连接节流器下入井内，下封隔器应坐于串通层以下紧靠节流器下入井内，下封隔器应坐于串通层以下紧靠串通层位的夹层上。上封隔器坐于已串通的夹层上，串通层位的夹层上。上封隔器坐于已串通的夹层上，封堵时，水泥浆由两级封
26、隔器中间的节流器喷出，封堵时，水泥浆由两级封隔器中间的节流器喷出，由串通的下部油层进入串通部位将串槽封堵住由串通的下部油层进入串通部位将串槽封堵住循环法封串的施工步骤是：循环法封串的施工步骤是：1）下入封堵串槽管柱，使封隔器坐于设计要求的夹层位）下入封堵串槽管柱，使封隔器坐于设计要求的夹层位置；置；2）冲洗串槽部位；）冲洗串槽部位；3）泵入水泥浆；）泵入水泥浆；4）替液至节流器以上）替液至节流器以上1020m处，略待水泥浆稠化后上处，略待水泥浆稠化后上提封串管柱；提封串管柱；5）上提管柱，使封隔器位于射孔段以上后反洗井，以便）上提管柱，使封隔器位于射孔段以上后反洗井，以便冲洗出多余的水泥浆，一
27、般洗井液数量达到井筒容积的冲洗出多余的水泥浆，一般洗井液数量达到井筒容积的1.52.0倍时为合格；倍时为合格；6）起出）起出12根注灰油管，关井候凝根注灰油管，关井候凝48小时；小时；7）试压、检验封堵情况。）试压、检验封堵情况。 （2）、水泥承转器循环封串）、水泥承转器循环封串 为把水泥浆准确地替到预定位置，防止水泥浆倒流，为把水泥浆准确地替到预定位置，防止水泥浆倒流，使水泥浆能留在井眼内凝结，多余的水泥浆能从工具的上使水泥浆能留在井眼内凝结，多余的水泥浆能从工具的上部反循环至地面，可使用水泥承转器。部反循环至地面，可使用水泥承转器。 水泥承转器挤封串作业基本程序水泥承转器挤封串作业基本程序
28、 1)将水泥承转器下到预定位置坐封将水泥承转器下到预定位置坐封(循环封串下在两射孔循环封串下在两射孔井段的中间位置井段的中间位置),其下法与电缆桥塞一样；其下法与电缆桥塞一样； 2)用油管或钻杆将插头、扶正器送入井内；用油管或钻杆将插头、扶正器送入井内； 3)当插头插入水泥承转器中时当插头插入水泥承转器中时,慢慢加压慢慢加压,使插杆插入水泥使插杆插入水泥承转器并条开锁套阀；承转器并条开锁套阀；4)用干净的、无固相的洗井液进行注入试验，求出稳定的用干净的、无固相的洗井液进行注入试验，求出稳定的注入量；注入量； 5) 上提油管或钻杆上提油管或钻杆, 使插头脱离水泥承转器；如果循环使插头脱离水泥承转
29、器；如果循环注入压力不高，也可不提出插杆直接替挤；注入压力不高，也可不提出插杆直接替挤； 6)将水泥浆泵入油管或钻杆并替至插头部位；将水泥浆泵入油管或钻杆并替至插头部位； 7)将插头重新插入水泥承转器内将插头重新插入水泥承转器内,打开锁套阀；打开锁套阀； 8)将水泥浆挤入将水泥浆挤入(或循环或循环)串槽部位；串槽部位； 9)挤替完后上提油管或钻杆挤替完后上提油管或钻杆,使插头脱离水泥承转器；使插头脱离水泥承转器； 10)开泵反循环洗出多余水泥浆开泵反循环洗出多余水泥浆(也可以不进行此工作也可以不进行此工作)； 11)候凝并提出管柱；候凝并提出管柱； 12)下工具钻铣和打捞水泥承转器；下工具钻铣
30、和打捞水泥承转器； 13)试压或测井检查固井质量。试压或测井检查固井质量。 2.挤入法封串挤入法封串 挤入法封串，是将水泥浆挤入串槽部位，以达挤入法封串，是将水泥浆挤入串槽部位，以达到封串的目的。到封串的目的。 该施工方法封串比较可靠，能够封堵复杂的串该施工方法封串比较可靠，能够封堵复杂的串槽。但封串过程中会有大量水泥浆进入油层，容易槽。但封串过程中会有大量水泥浆进入油层，容易堵塞油流通道，污染油层，工艺较复杂，易造成井堵塞油流通道，污染油层，工艺较复杂，易造成井下事故。下事故。 （1）封隔器封串）封隔器封串 用这种方法用这种方法 其管柱结构自下而上由单流凡尔球座、节其管柱结构自下而上由单流凡
31、尔球座、节流器、水力压差式封隔器及油管组成。为避免或减少挤水流器、水力压差式封隔器及油管组成。为避免或减少挤水泥时污染其他油层，封隔器下入位置应根据层段的不同而泥时污染其他油层，封隔器下入位置应根据层段的不同而选择。选择。 当串槽以上油层较多时，采用由上向下挤水泥的方法。当串槽以上油层较多时，采用由上向下挤水泥的方法。将下部孔段填砂掩盖，将封隔器坐在紧靠串通层上部的夹将下部孔段填砂掩盖，将封隔器坐在紧靠串通层上部的夹层上，水泥浆自上而下挤入串槽内，凝固后将串槽封堵层上，水泥浆自上而下挤入串槽内，凝固后将串槽封堵 ，管柱结构如图，管柱结构如图15。当串槽以上油层少时，采用自下往上挤水泥的方法。这
32、种当串槽以上油层少时，采用自下往上挤水泥的方法。这种方法是先将下部射孔段填砂，只露部分射孔段。封堵时水方法是先将下部射孔段填砂，只露部分射孔段。封堵时水泥浆由此往上返进入串槽内，凝固后达到封堵串槽的目的。泥浆由此往上返进入串槽内，凝固后达到封堵串槽的目的。用封隔器挤水泥封串施工步骤：用封隔器挤水泥封串施工步骤：1）将封堵串槽管柱下入井内，封隔器下至预定的夹层上，）将封堵串槽管柱下入井内，封隔器下至预定的夹层上，其下部接其下部接DQ06545型节流器及球座；型节流器及球座；2）反洗井至合格；）反洗井至合格；3）投球试挤清水，直至泵压平稳为止；）投球试挤清水，直至泵压平稳为止；4）按设计要求挤入水
33、泥浆；）按设计要求挤入水泥浆；5）用清水将水泥浆替挤至）用清水将水泥浆替挤至DQ0654-5型节流器以上型节流器以上1020m处；处；6）上提管柱，将封隔器提至射孔井段以上；）上提管柱，将封隔器提至射孔井段以上；7）反洗井至合格；）反洗井至合格；8）起出）起出12根油管，关井侯凝根油管，关井侯凝2448小时；小时；9）钻掉水泥塞；）钻掉水泥塞；10）验串。）验串。用封隔器挤水泥封串应注意事项：用封隔器挤水泥封串应注意事项：1）封隔器封串管柱上部应装有安全接头，以便于）封隔器封串管柱上部应装有安全接头，以便于管柱遇卡时倒扣处理；管柱遇卡时倒扣处理；2）挤水泥时若发现设备故障的征兆，应立即改用）挤
34、水泥时若发现设备故障的征兆，应立即改用备用设备；备用设备；3）挤水泥时，若发现泵压明显上升，应停止挤注）挤水泥时，若发现泵压明显上升，应停止挤注水泥浆，改为替清水，以防止压力猛升而使水泥浆水泥浆，改为替清水，以防止压力猛升而使水泥浆在油管内替不出来；在油管内替不出来；4）挤水泥浆的全部工作时间不得超过水泥初凝时）挤水泥浆的全部工作时间不得超过水泥初凝时间的间的70%。 （2）水泥承转器挤封串）水泥承转器挤封串 水泥承转器挤封串作业基本程序水泥承转器挤封串作业基本程序 1)将水泥承转器下到预定位置坐封将水泥承转器下到预定位置坐封(下至射孔井下至射孔井段以上段以上),其下法与电缆桥塞一样；其下法与
35、电缆桥塞一样； 2)用油管或钻杆将插头、扶正器送入井内；用油管或钻杆将插头、扶正器送入井内； 3)当插头插入水泥承转器中时当插头插入水泥承转器中时,慢慢加压慢慢加压,使插杆使插杆插入水泥承转器并条开锁套阀；插入水泥承转器并条开锁套阀； 4)用干净的、无固相的洗井液进行注入试验，求用干净的、无固相的洗井液进行注入试验，求出稳定的注入量；出稳定的注入量； 5) 上提油管或钻杆上提油管或钻杆, 使插头脱离水泥承转器；如果循使插头脱离水泥承转器；如果循环注入压力不高，也可不提出插杆直接替挤；环注入压力不高，也可不提出插杆直接替挤； 6)将水泥浆泵入油管或钻杆并替至插头部位；将水泥浆泵入油管或钻杆并替至
36、插头部位； 7)将插头重新插入水泥承转器内将插头重新插入水泥承转器内,打开锁套阀；打开锁套阀； 8)将水泥浆挤入将水泥浆挤入(或循环或循环)串槽部位；串槽部位； 9)挤替完后上提油管或钻杆挤替完后上提油管或钻杆,使插头脱离水泥承转器；使插头脱离水泥承转器； 10)开泵反循环洗出多余水泥浆开泵反循环洗出多余水泥浆(也可以不进行此工作也可以不进行此工作)； 11)候凝并提出管柱；候凝并提出管柱； 12)下工具钻铣和打捞水泥承转器；下工具钻铣和打捞水泥承转器； 13)试压或测井检查固井质量。试压或测井检查固井质量。水泥承转器挤封串特点：水泥承转器挤封串特点： 1）水泥承转器具有单流性，可有效地解决挤
37、水泥浆后倒）水泥承转器具有单流性，可有效地解决挤水泥浆后倒流而使挤封串失败问题。流而使挤封串失败问题。 2）水泥承转器具有可钻性，施工后，可将其钻铣掉，保）水泥承转器具有可钻性，施工后，可将其钻铣掉，保持井筒畅通，避免了以往封隔器等挤串后固结造成的复杂持井筒畅通，避免了以往封隔器等挤串后固结造成的复杂事故等，安全性强。事故等，安全性强。 3）下入插杆，下放加压即可开启，拉出即可关闭。操作）下入插杆，下放加压即可开启，拉出即可关闭。操作简便，除用做挤水泥外，还可用于注入测试、封堵，实用简便，除用做挤水泥外，还可用于注入测试、封堵，实用性强。性强。 4）施工简便、成本低廉，利用水泥承转器挤水泥封串
38、，）施工简便、成本低廉，利用水泥承转器挤水泥封串，使用水泥浆量少，设备少，为一常规施工工序。同其它方使用水泥浆量少，设备少，为一常规施工工序。同其它方法相比，大大降低了施工费用，缩短了施工时间。法相比，大大降低了施工费用，缩短了施工时间。 3 光油管封串光油管封串 当串槽复杂或套管损伤不易下入封隔器时，可以下当串槽复杂或套管损伤不易下入封隔器时，可以下入光油管柱进行封串。封串时，要将欲封层以下射孔段用入光油管柱进行封串。封串时，要将欲封层以下射孔段用填砂法全部掩埋或打水泥塞隔挡。下管柱时，把油管下至填砂法全部掩埋或打水泥塞隔挡。下管柱时，把油管下至上部射孔段以上上部射孔段以上05m。水泥浆自油
39、管注入，出口。水泥浆自油管注入，出口（套管闸门）接计量容器或用水泥车计量井内返出液量。（套管闸门）接计量容器或用水泥车计量井内返出液量。当水泥浆快出油管时（一般控制在当水泥浆快出油管时（一般控制在100m左右），关套管左右），关套管闸门，将水泥浆挤入串槽中。水泥浆挤完后，正替清水至闸门，将水泥浆挤入串槽中。水泥浆挤完后，正替清水至射孔处，关闭油、套闸门蹩压侯凝。射孔处，关闭油、套闸门蹩压侯凝。 施工时除了注意与封隔器挤水泥相同的一些问题之外，施工时除了注意与封隔器挤水泥相同的一些问题之外，要特别注意上部套管应无损坏或漏失，替清水量应准确无要特别注意上部套管应无损坏或漏失，替清水量应准确无误。误
40、。4. 循环挤入法封串循环挤入法封串 循环挤入法封串是循环法与挤入法两种方法的联合循环挤入法封串是循环法与挤入法两种方法的联合使用。其封堵过程是：当将水泥浆注入串槽内时套管闸门使用。其封堵过程是：当将水泥浆注入串槽内时套管闸门是打开的，以保证水泥浆在不蹩压的情况下进入串槽内，是打开的，以保证水泥浆在不蹩压的情况下进入串槽内，当地层内串槽部位进入足够的水泥浆后，关闭套管闸门使当地层内串槽部位进入足够的水泥浆后，关闭套管闸门使剩余的水泥浆在蹩有一定压力的条件下挤入，以确保将串剩余的水泥浆在蹩有一定压力的条件下挤入，以确保将串槽封堵好，替够清水，上提封隔器至射孔段以上，反洗井槽封堵好，替够清水，上提
41、封隔器至射孔段以上，反洗井冲去多余的水泥浆。然后，再上提冲去多余的水泥浆。然后，再上提12根油管，关井候凝根油管，关井候凝2448小时。小时。 封堵串槽时，为防止水泥浆由于重力作用而下沉，封堵串槽时，为防止水泥浆由于重力作用而下沉，在水泥浆挤入并充满串槽后，接着挤入填料水泥浆封堵串在水泥浆挤入并充满串槽后，接着挤入填料水泥浆封堵串槽的进口，这便可避免水泥浆的反吐，达到封堵串槽的目槽的进口，这便可避免水泥浆的反吐，达到封堵串槽的目的。的。 二、氰凝封串技术二、氰凝封串技术 氰凝封串工艺技术，其原理就是将药剂源注入到射孔氰凝封串工艺技术，其原理就是将药剂源注入到射孔炮眼附近，与水反应形成具有高强度
42、的硬性树脂，达到封炮眼附近，与水反应形成具有高强度的硬性树脂，达到封串目的。适用于封堵炮眼及射开井段厚度相对小（小于串目的。适用于封堵炮眼及射开井段厚度相对小（小于4m）的层位，井深不超过）的层位，井深不超过1500m。 采用该工艺时需将氰凝用黄油密封在油管内（每口采用该工艺时需将氰凝用黄油密封在油管内（每口井约需井约需15kg），由于氰凝在地层与黄油混合，致使堵剂），由于氰凝在地层与黄油混合，致使堵剂与地层的胶结强度、封固强度降低，影响封串效果。现研与地层的胶结强度、封固强度降低，影响封串效果。现研制了新型注入器，堵剂用胶塞密封、油管打压时，前两级制了新型注入器，堵剂用胶塞密封、油管打压时，
43、前两级胶塞通过注入器定压阀坐入胶塞座内，而第三级胶塞刚好胶塞通过注入器定压阀坐入胶塞座内，而第三级胶塞刚好坐在阀座上，可以封隔管柱通道，停泵关井候凝。原氰凝坐在阀座上，可以封隔管柱通道，停泵关井候凝。原氰凝注入器体积大，拆装费时费力，新型注入器具有体积小、注入器体积大，拆装费时费力，新型注入器具有体积小、重量轻、拆装方便等特点。重量轻、拆装方便等特点。三、补孔封串技术三、补孔封串技术 由于串槽复杂，封固强度不够高，其有效期由于串槽复杂，封固强度不够高，其有效期较短（不超过半年）。补孔封串工艺原理是在相互较短（不超过半年）。补孔封串工艺原理是在相互串通的未射开高含水层与邻近生产层之间，补射专串通
44、的未射开高含水层与邻近生产层之间，补射专门炮眼，在挤注高强度硬性堵剂充填水泥环串通通门炮眼，在挤注高强度硬性堵剂充填水泥环串通通道封堵串槽段基础上，再挤入高强度堵剂，从而达道封堵串槽段基础上，再挤入高强度堵剂，从而达到彻底封死未射的高渗透含水层，达到封串目的。到彻底封死未射的高渗透含水层，达到封串目的。工艺流程为：补孔工艺流程为：补孔试注清洗试注清洗预封堵预封堵刮削洗井刮削洗井封堵封堵刮削刮削检验效果。该项技术适用于封堵夹检验效果。该项技术适用于封堵夹层厚度较大（大于层厚度较大（大于5m）的串槽井（内串型）。）的串槽井（内串型）。 四、高强度复合堵水封串技术四、高强度复合堵水封串技术 复合堵水
45、是在原水玻璃高强度堵水工艺复合堵水是在原水玻璃高强度堵水工艺的基础上，以一定比例向高强度堵剂中加入的基础上，以一定比例向高强度堵剂中加入橡胶粉末。利用橡胶的弹性和伸缩性、在一橡胶粉末。利用橡胶的弹性和伸缩性、在一定压差下，使橡胶颗粒嵌入其他颗粒无法进定压差下，使橡胶颗粒嵌入其他颗粒无法进入的串槽孔隙，在近井地带形成一个均匀隔入的串槽孔隙，在近井地带形成一个均匀隔离层，起到封堵和封串目的。离层，起到封堵和封串目的。五、挤封串注意事项五、挤封串注意事项1.无论是挤入法封串。还是循环法封串，其施工泵压不能无论是挤入法封串。还是循环法封串，其施工泵压不能超过地层破裂压力。当超过其破裂压力时，水泥浆将全
46、部超过地层破裂压力。当超过其破裂压力时，水泥浆将全部进入地层而导致封串失败。进入地层而导致封串失败。 2.水泥浆是沿着摩阻最小、流通最畅的孔眼流动，不是水泥浆是沿着摩阻最小、流通最畅的孔眼流动，不是每个孔眼都能过水泥浆的。所以设计挤替孔眼通道时，尽每个孔眼都能过水泥浆的。所以设计挤替孔眼通道时，尽量减少孔眼，并且需要在挤替水泥浆时，在保证低于地层量减少孔眼，并且需要在挤替水泥浆时，在保证低于地层破裂压力下，尽量加大泵入排量以提高流经孔眼数。破裂压力下，尽量加大泵入排量以提高流经孔眼数。 3.管外串槽孔道体积容量不是越小越好，对挤水泥浆来管外串槽孔道体积容量不是越小越好，对挤水泥浆来说，须有相当
47、量的体积容量，在替入水泥浆后才能很好的说，须有相当量的体积容量，在替入水泥浆后才能很好的固结。所以必要时可用酸液进行清理通道，以增加流道容固结。所以必要时可用酸液进行清理通道，以增加流道容量和循环排量。量和循环排量。 4.水泥浆的流变参数，稠化时间应能满足施工需要，必水泥浆的流变参数，稠化时间应能满足施工需要，必要时应做水泥浆参数实验。要时应做水泥浆参数实验。 第四节 挤封串辅助技术工具一、水泥承转器及一、水泥承转器及配套工具结构原理配套工具结构原理1、水泥承转器结构、水泥承转器结构水泥承转器主要由密水泥承转器主要由密封系统、锚定系统、封系统、锚定系统、锁紧系统和活瓣式锁锁紧系统和活瓣式锁套阀
48、等部件组成。套阀等部件组成。结构见图。结构见图。 1、水泥承转器结构、水泥承转器结构1、水泥承转器结构、水泥承转器结构 密封系统由胶筒、上下锥体和防突隔环组成。上下密封系统由胶筒、上下锥体和防突隔环组成。上下锥体在释放工具作用下剪断销钉，压缩胶筒形成密封。隔锥体在释放工具作用下剪断销钉，压缩胶筒形成密封。隔环的主要作用是防止胶筒压缩时环的主要作用是防止胶筒压缩时“肩部突出肩部突出”。 锚定系统由上下卡瓦、自锁锁环等组成。上下卡瓦锚定系统由上下卡瓦、自锁锁环等组成。上下卡瓦的作用是将承转器支撑在套管上，并限制其纵向移动，用的作用是将承转器支撑在套管上，并限制其纵向移动，用于保持水泥承转器密封性。
49、于保持水泥承转器密封性。 锁环上的倒齿与中心管的倒齿互相啮合，承转器一锁环上的倒齿与中心管的倒齿互相啮合，承转器一旦坐封后使之永久固定于坐封状态。所以，这种机构决定旦坐封后使之永久固定于坐封状态。所以，这种机构决定了该工具解封方式只能是钻铣。了该工具解封方式只能是钻铣。 与其配套使用的有做为开启承转器锁套阀的插杆和与其配套使用的有做为开启承转器锁套阀的插杆和扶正器。插杆结构见图扶正器。插杆结构见图 2、工作原理、工作原理 水泥承转器可采用电缆释放器座封或油管（钻杆）投送座封，水泥承转器可采用电缆释放器座封或油管（钻杆）投送座封，与桥塞座封方法相同。与桥塞座封方法相同。 水泥承转器中的活瓣锁套阀
50、的开启关闭，需要在工作管柱下端水泥承转器中的活瓣锁套阀的开启关闭，需要在工作管柱下端接插杆操作。接插杆操作。 将水泥承转器在设计位置坐封后，下入插杆，使插杆端部顶将水泥承转器在设计位置坐封后，下入插杆，使插杆端部顶在活瓣锁套阀的底部台阶上，加压使锁套阀的内套及活瓣爪下行。在活瓣锁套阀的底部台阶上，加压使锁套阀的内套及活瓣爪下行。这时活瓣爪在锁套阀外套内收缩，卡在插杆的卡槽内。当锁套阀内这时活瓣爪在锁套阀外套内收缩，卡在插杆的卡槽内。当锁套阀内套行至承转器底部，这时插杆循环孔、锁套阀内套通孔和水泥承转套行至承转器底部，这时插杆循环孔、锁套阀内套通孔和水泥承转器下部的通孔相通，使油管或钻杆与水泥承
51、转器以下井筒形成通道，器下部的通孔相通，使油管或钻杆与水泥承转器以下井筒形成通道，插杆上的密封环与水泥承转器中心管内腔密封，这样就可以挤水泥插杆上的密封环与水泥承转器中心管内腔密封，这样就可以挤水泥或注入测试了，或注入测试了， 作业完上提插杆时，由于活瓣爪卡在插杆的卡槽内，使得锁套作业完上提插杆时，由于活瓣爪卡在插杆的卡槽内，使得锁套阀内套也随之上行，当活瓣爪提出锁套阀外套时，自行张开与插杆阀内套也随之上行，当活瓣爪提出锁套阀外套时，自行张开与插杆脱开，提出管柱。这时活瓣锁套阀又堵死了承转器下接头的孔眼。脱开，提出管柱。这时活瓣锁套阀又堵死了承转器下接头的孔眼。二二FC1封串弹封串弹 用于封堵
52、油气井水泥固结层窜通用于封堵油气井水泥固结层窜通 射孔。射孔。 FC-1油气井封窜弹能穿透井下套管，进入水油气井封窜弹能穿透井下套管，进入水泥固结层，而不进入储集岩层，为重新固井防泥固结层，而不进入储集岩层，为重新固井防止油气、水层窜通提供方便。止油气、水层窜通提供方便。主要性能 : 炸药类型 混合炸药 最高适用温度 180 最大适用压力 50MPa 平均穿孔深度 30mm 平均入口孔径 8.0mm 最大射孔密度 24发/m 三油井水泥三油井水泥 油井水泥是一种凝固很快、且在很短时油井水泥是一种凝固很快、且在很短时间内便有相当高机械强度的硅酸盐水泥，是间内便有相当高机械强度的硅酸盐水泥，是石油
53、工业的专用水泥，主要应用在固井工程，石油工业的专用水泥，主要应用在固井工程，各种保护工程和油、气、水井大修工程上。各种保护工程和油、气、水井大修工程上。在封窜工艺中，水井水泥质量是封窜成败的在封窜工艺中，水井水泥质量是封窜成败的重要因素之一。重要因素之一。(一一)、油井水泥的配制、油井水泥的配制 油井水泥是用氧化钙油井水泥是用氧化钙6070%、二氧化硅、二氧化硅2124%，铝钒土铝钒土47%，氧化铁，氧化铁27%配成生料。将生料放在高温配成生料。将生料放在高温炉内煅烧，获得以硅酸三钙（炉内煅烧，获得以硅酸三钙（3CaOSiO2）,硅酸二钙硅酸二钙（2 CaOSiO2），铝酸三钙（），铝酸三钙（
54、3CaOAl2O3Fe2o3）、）、铁铝酸四钙（铁铝酸四钙（4CaOAl2O3Fe2o3）为主的熟料，再在）为主的熟料，再在熟料中加入适量的石膏，研磨成细粉，制成油井水泥。熟料中加入适量的石膏，研磨成细粉，制成油井水泥。 油井水泥与水混合后油井水泥与水混合后,发生一系列的物理、化学作用，发生一系列的物理、化学作用，很快凝固形成一种具有很高机械强度的很快凝固形成一种具有很高机械强度的“水泥石水泥石”。 油井水泥凝固受温度影响很大，根据井的深浅不同油井水泥凝固受温度影响很大，根据井的深浅不同分别采用热井水泥与冷井水泥。分别采用热井水泥与冷井水泥。（二）、油井水泥的物理性能（二）、油井水泥的物理性能
55、对油井水泥的物理性能要求具有以下几点：对油井水泥的物理性能要求具有以下几点：1、细度、细度用用4900孔孔/cm2的筛子过处理筛，筛余量不超过的筛子过处理筛，筛余量不超过15%。2、凝固时间、凝固时间 按水泥重量加水按水泥重量加水50%，所得水泥浆的凝固时间，所得水泥浆的凝固时间应符合冷井水泥或热井水泥规定的初凝和终凝时间。应符合冷井水泥或热井水泥规定的初凝和终凝时间。 水泥浆从调配时起，到变稠开始凝结这段时间水泥浆从调配时起，到变稠开始凝结这段时间称为初凝时间，从初凝起到凝固硬化这段时间叫终称为初凝时间，从初凝起到凝固硬化这段时间叫终凝时间。整个施工作业必须保证在水泥浆初凝以前凝时间。整个施
56、工作业必须保证在水泥浆初凝以前完成，一般要求是小于初凝时间的完成，一般要求是小于初凝时间的75%。3、流动度、流动度 水泥浆要有较好的流动性。流动性好，流动阻力小，水泥浆要有较好的流动性。流动性好，流动阻力小，可提高水泥浆的挤注质量。可提高水泥浆的挤注质量。4、体积安定性、体积安定性 以标准稠度制成水泥试样，用煮沸法试验，体积变以标准稠度制成水泥试样，用煮沸法试验，体积变化必须均匀。化必须均匀。5、失水、失水 水泥浆的大量失水将引起急剧稠化，降低流动性，水泥浆的大量失水将引起急剧稠化，降低流动性，易在井壁形成水泥饼，严重者造成卡钻和蹩泵，特别是在易在井壁形成水泥饼，严重者造成卡钻和蹩泵，特别是
57、在松软和渗透性好的地层，低失水是优质水泥的一项重要指松软和渗透性好的地层，低失水是优质水泥的一项重要指标。标。6、抗折强度、抗折强度 指按水泥重量加指按水泥重量加50%水，成型后养护水，成型后养护48小时的抗折强小时的抗折强度。度。 水泥与水混合后发生的变化非常复杂。当水泥与适水泥与水混合后发生的变化非常复杂。当水泥与适量的水混合成水泥浆，先发生一系列的水泥颗粒和水泥矿量的水混合成水泥浆，先发生一系列的水泥颗粒和水泥矿物的化合及水化现象。其中最快的是水解作用，其变化过物的化合及水化现象。其中最快的是水解作用，其变化过程为放热反应。由于水化作用，使水泥浆中产生以硅酸钙程为放热反应。由于水化作用，
58、使水泥浆中产生以硅酸钙为主要成分的胶体，随着水化作用的进行，胶体不断增多为主要成分的胶体，随着水化作用的进行，胶体不断增多并逐渐凝聚变稠。同时在胶体中产生形成水泥石的新化合并逐渐凝聚变稠。同时在胶体中产生形成水泥石的新化合物，逐渐在非晶质胶体中开始呈现微粒晶体并逐渐硬化，物，逐渐在非晶质胶体中开始呈现微粒晶体并逐渐硬化，使水泥浆失去流动性。使水泥浆失去流动性。 水泥的凝固过程，除受本身物理、化学因素影响外，水泥的凝固过程，除受本身物理、化学因素影响外，也受到外部物理、化学因素的影响。主要是温度、压力和也受到外部物理、化学因素的影响。主要是温度、压力和各种化学添加剂的影响。水泥的凝固时间随着温度
59、的增加各种化学添加剂的影响。水泥的凝固时间随着温度的增加显著缩短，初凝的时间也随着压力的增加明显缩短。显著缩短，初凝的时间也随着压力的增加明显缩短。 由于施工的特殊要求，有时需要在由于施工的特殊要求，有时需要在水泥浆中加入某些添加剂。如石膏、硫水泥浆中加入某些添加剂。如石膏、硫酸铁、丹宁酸及表面活性剂等均能起到酸铁、丹宁酸及表面活性剂等均能起到缓凝作用。加入泥浆，可配制成胶质水缓凝作用。加入泥浆，可配制成胶质水泥，它的漏失量很小。若加入石棉纤维，泥，它的漏失量很小。若加入石棉纤维，可配制成纤维水泥浆，这种水泥浆对于可配制成纤维水泥浆，这种水泥浆对于封堵窜槽有很重要的作用。应明确，不封堵窜槽有很重要的作用。应明确，不管使用哪种化学试剂和添加剂，均应在管使用哪种化学试剂和添加剂，均应在实验室内做好实验，取得优良的实验数实验室内做好实验，取得优良的实验数据后再用于现场施工。据后再用于现场施工。谢谢收看
