一种固井工程中注水泥的工艺方法与流程

本发明属于油田井固井工程
技术领域：
，尤其涉及一种固井工程中注水泥的工艺方法。
背景技术：
：油气井固井工程中的注水泥作业是套管下入井后的关键工序，其作用是将套管和井壁的环状空间封固起来，以封隔油气水层，使套管成为油气通向井中的通道。在所述注水泥浆作业中，通过油气井内套管向套管外与井壁之间的环状空间中依次注入隔离液、领浆、尾浆，对井壁上残留的钻井液(泥浆)进行顶替。目前由于大斜度井或者水平井不可避免地套管居中度较低，造成在顶替过程中出现宽边窄边效应、以及泥浆残留井壁形成虚泥饼，难以满足壁面剪切应力理论(顶替液要比被顶替液的密度高至少10％，且流变性高至少20％，四种浆体的流变性理论顺序应为：尾浆＞领浆＞隔离液＞泥浆)，以致无法进行充分顶替，从而导致水泥胶结地层质量较差。技术实现要素：针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种固井工程中注水泥的工艺方法，可以满足壁面剪切应力理论，能够在大斜度、水平井套管居中度难以达标的情况下，能够有效地提高水泥浆顶替效率，提高水泥与地层的胶结质量，实现有效封隔。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种固井工程中注水泥的工艺方法，适用于采用密度小于1.18sg的钻井液进行钻探完成的大斜度井或水平井，所述工艺方法包括如下步骤：在井眼中下入套管；向所述套管内泵注密度为1.30sg隔离液；下入下胶塞；向所述套管内依次泵注领浆、尾浆，其中，所述领浆为密度为1.45sg水泥浆，所述尾浆为密度为1.75sg水泥浆；下入上胶塞；从所述套管内注入密度小于1.18sg的钻井液进行顶替，使所述隔离液、领浆和尾浆上返到套管外与井壁之间的环状空间中预设高度位置，所述隔离液、领浆、尾浆在所述环状空间中的环空返速均不小于0.21s/m；所述上胶塞碰压，稳压，放空，侯凝，施工结束。作为优选，所述1.45sg水泥浆由以下各组分按其重量比组成：作为优选，所述1.75sg水泥浆由以下各组分按其重量比组成：作为优选，所述1.30sg隔离液由以下各组分按其重量比组成：作为优选，所述井内循环温度为56°。与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明通过配置1.45sg水泥浆(作为领浆)和1.75sg水泥浆(作为尾浆)，同时使隔离液、领浆、尾浆以一定环空返速被顶替到套管与井壁之间内环状空间中，使其尾浆、领浆、隔离液可以满足水泥浆性能的标准下，可以同时满足壁面剪切应力理论条件，能够在大斜度井和水平井套管居中度难以达标的情况下，能够有效地提高顶替效率，提高水泥与地层的胶结质量，实现有效封隔。同时1.75sg水泥浆不仅能与1.45sg水泥浆混合后达到稳定的状态，且在井底温度和压力条件下不发生化学反应。附图说明图1为本发明中井内循环温度为56°情况下的钻井液、隔离液、领浆和尾浆在环状空间中的剪切速率(环空返速)与壁面剪切应力对照图。具体实施方式使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。本发明提供一种固井工程中注水泥的工艺方法，适用于采用密度小于1.18sg的钻井液进行钻探完成的大斜井或水平井，且井内循环温度为56°，该工艺方法包括如下步骤：在井眼中下入套管；向所述套管内泵注密度为1.30sg隔离液；下入下胶塞；向所述套管内依次泵注领浆、尾浆，其中，所述领浆为密度为1.45sg水泥浆，所述尾浆为密度为1.75sg水泥浆；下入上胶塞；从所述套管内注入密度小于1.18sg的钻井液进行顶替，将所述隔离液、领浆和尾浆上返到套管外与井壁之间的环状空间中预设高度位置，所述隔离液、领浆、尾浆在所述环状空间上返过程中，其环空返速均不小于0.21s/m；所述上胶塞碰压，稳压，放空，侯凝，施工结束。1.30sg隔离液配置如下：所述1.30sg隔离液由以下各组分按其重量比组成：所述1.30sg隔离液的制备工艺方法如下：在第一搅拌机内加水100份；加入纳基坂土7.5份。充分水化，其时间在40-48h；加入增稠剂1.5份，所述增稠剂为成都得道实业有限公司生产，代号为d1001的产品；加入重晶石38份；充分搅拌，其中，搅拌转速为8000-10000r/min，搅拌时间为60s。完成1.30sg隔离液的制备。采用上述工艺方法制得隔离液的实验数据如下：实验项目实验结果密度1.30浆体上下密度差＜0.02六速数值如下：temp/℃/转速60030020010063569260453275基于所述1.30sg隔离液在井内循环温度为56°的六速数值，通过幂律模型得到剪切速率与剪切应力，绘制1.30sg隔离液的流变曲线，如图1所示。在剪切速率(环空返速)不小于0.21s/m时，所述1.30sg隔离液的流变性比所述钻井液的流变性高出至少20％。1.45sg水泥浆配置如下：所述1.45sg水泥浆由以下各组分按其重量比组成：所述1.45sg水泥浆的制备工艺方法如下：在第二搅拌机内加入100份水泥，所述水泥为0man水泥厂生产的油井g级油井水泥；第二搅拌机内加入微硅4份，所述微硅为天津科力奥尔有限公司生产的油井微硅；第二搅拌机内加入减轻剂16份，静置，所述减轻剂为天津科力奥尔有限公司生产，代号为byj的产品；在第三搅拌机内加入水80份；第三搅拌机内加入悬浮剂1.8份，所述悬浮剂为中国石油海洋工程有限公司生产，代号为bcs-040s的产品；第三搅拌机内加入第一降失水剂8份，所述第一降失水剂为天津科力奥尔有限公司生产，代号为cg212l的产品；第三搅拌机进行搅拌，搅拌转数为4000r/min，时间为60s；将静置的第二搅拌机内的物料倒入第三搅拌机，且边倒入，边继续搅拌，搅拌转数为4000r/min，搅拌时间为120s；最后再单独搅拌，第三搅拌机边搅拌边加入1份消泡剂，搅拌转数为2000r/min，搅拌时间为20s，所述消泡剂为天津科力奥尔有限公司生产，代号为cx410l的产品；完成1.45sg水泥浆的制备。采用上述工艺方法制得1.45sg水泥浆的实验数据如下：实验项目实验结果密度1.45浆体上下密度差＜0.02析水0ml失水(1000psi条件下)＜48cc抗压强度(水域养护48h)＞1300psi其六速数值为：基于所述1.45sg水泥浆的六速数值，通过幂律模型计算剪切速率与剪切应力，绘制1.45sg水泥浆的流变曲线，如图1所示，在剪切速率(环空返速)不小于0.21s/m时，所述1.45sg水泥浆的流变性比所述1.30sg隔离液流变性高出至少20％。1.75sg水泥浆配置如下：所述1.75sg水泥浆由以下各组分按其重量比组成：所述1.75sg水泥浆的制备过程为：在第四搅拌机加入100份水泥，所述水泥为0man水泥厂生产的油井g级水泥；第四搅拌机内加入微硅3份，所述微硅为天津科力奥尔有限公司生产的油井微硅；第四搅拌机内加入减轻剂5份，静置，所述减轻剂为天津科力奥尔有限公司生产，代号为byj的产品；在第五搅拌机内加入水48.6份水；第五搅拌机内加入第二降失水剂6.4份，进行搅拌，其中，搅拌转数为4000r/min，搅拌时间为60s，所述第二降失水剂为中国石油海洋工程有限公司生产，代号为bcg-200l的产品；将静置的第四搅拌机内的物料倒入第五搅拌机，且边倒入，边继续搅拌，其中，搅拌转数为4000r/min，搅拌时间为120s；最后再单独搅拌，第五搅拌机边搅拌边加入1份消泡剂，其中，搅拌转数为2000r/min，搅拌时间为20s，所述消泡剂为天津科力奥尔有限公司生产，代号为cx410l的产品；完成1.75sg水泥浆的制备。采用上述工艺方法制得1.75sg水泥浆的实验数据如下：实验项目实验结果加压密度计密度1.75浆体上下密度差＜0.02sg析水0ml失水(1000psi条件下)＜36cc抗压强度(水域养护48h)＞2500psi六速数值：基于所述1.75sg水泥浆的六速数值，通过幂律模型计算剪切速率与剪切应力，绘制1.75sg水泥浆的流变曲线，如图1所示，在剪切速率(环空返速)不小于0.21s/m时，所述1.75sg水泥浆的流变性比所述1.45sg隔离液流变性高出至少20％。基于以上数据显示，本发明在隔离液、领浆、尾浆的环空返速不小于0.21s/m时，实现尾浆、领浆、隔离液可以满足水泥浆性能的标准下，同时满足壁面剪切应力理论条件(即，顶替液要比被顶替液的密度高至少10％，且流变性高至少20％，四种浆体的流变性理论顺序应为：尾浆＞领浆＞隔离液＞泥浆)，能够在大斜度、水平井套管居中度难以达标的情况下，能够有效地提高顶替效率，提高水泥与地层的胶结质量，实现有效封隔。同时1.75sg水泥浆不仅能与1.45sg水泥浆混合后达到稳定的状态，且在井底温度和压力条件下不发生化学反应。实施例1：本实施例1针对井深为2366m的大斜度井(油井)，最大井斜为79°，且所述井内循环温度为56°，所用钻井液为密度小于1.18sg的钻井液，平均井径为13in(英寸)，套管口径为9.625in(英寸)，平均环空横截面为0.03867m2。步骤1、在井眼中下入套管；步骤2、下入套管后，顶通循环注入钻井液(一般循环2周)，排量缓慢且泵压稳定从0.38m3/min提成至2.73m3/min，调整钻井液性能，使其漏斗粘度＜45pa·s，动切力＜5pa；步骤3、注隔离液：采用水泥车注入隔离液16m3，其排量为0.7955m3/min；步骤4、下入下胶塞；步骤5、注水泥浆：采用水泥车注入领浆65m3，其排量为0.7955m3/min；尾浆15m3，其排量为0.7955m3/min；步骤6、下入上胶塞；步骤7、采用泥浆泵顶替钻井液88m3，排量为2.703m3/min，在最后15.9m3顶替时，其排量为0.509m3/min，所述隔离液、领浆和尾浆在环状空间中环空返速均为1.16s/m(前期注入阶段返速)和0.22s/m(后期注入阶段返速)，所述尾浆在环状空间中环空返速为1.16s/m(前期注入阶段返速)和0.22s/m(后期注入阶段返速)；最后所述领浆返到地面，尾浆返到1979m，隔离液全部返出地层。步骤8、上胶塞碰压；步骤9、稳压和放空：碰压后稳压2～3min，释放压力至0psi，并观察回流情况；若放不空，则蹩压候凝高于静压差290～435psi；步骤10、候凝24小时后测声幅。以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。当前第1页1 2 3