[压力平衡留塞法在严重漏失井注水泥作业中的应用]平衡塞

　　摘 要：针对土库曼库图尔哲别油田三矿侧钻井漏失严重，下尾管固井后喇叭口部位留不住灰塞，需要多次封堵的难题，研究了压力平衡留塞法，现场实际应用取得了良好效果。 　　关键词：侧钻 固井 封堵 压力 平衡
　　中图分类号：TE3 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）001-032-02
　　1 引言
　　土库曼库图尔哲别油田三矿采油井，地层压力比较低，在侧钻施工过程中存在着漏失严重的现象。特别在下尾管固井后，喇叭口部位往往留不住灰塞，需要多次封堵才能够封堵成功，为此我们采取了不少的措施，但是效果仍然不是很理想，后来通过认真的分析和研究找到了一定规律，即压力平衡留塞法，从而解决了这方面的难题，保证了封堵的一次性成功率。
　　2 压力平衡留塞法的原理
　　所谓压力平衡留塞，即根据施工前和施工后的液柱压力平衡来保证漏失点以上能够留住水泥塞。施工前（图1）漏失点压力分析p= g (H-B1),其中 为原井内压井液密度，H漏失点的深度，B1为静液面深度；
　　施工后（图2）漏失点压力分析p= 灰gh1+ gh3,其中h1为灰塞长度， 灰为灰浆密度，h3为注灰后的压井液段长。
　　由于漏失点压力在注灰前后是不变的，所以上边俩公式应该是相等的。如果灰塞长度确定了，h3的长度也可以相应的确定。怎样确定h3的长度就是我们工作的关键了，只要我们确定了h3的长度，h1的长度基本就可以保证了。而h3的长度和管柱的下入深度、顶替量、循环漏失量有关，只要我们确定了影响h3的关键因素，其余的问题就迎刃而解了。
　　3 现场的2种特殊情况
　　3.1 静液面比较低，漏失比较严重，怎样循环和封堵也不能够建立循环的井
　　针对此种类型的井，我们首先从施工过程来分析：由于不能够建立循环，所以在注灰过程，灰替入后，必定以下列方式存在：⑴部分流入管鞋上部，部分下沉；⑵全部下沉在管鞋下部。不论哪种情况，管鞋到原来的静液面的原压井液Q2始终在灰塞以上。另一方面当替完灰浆后，我们替顶替时，这部分压井液也必定存在到灰塞的上部。因此来说当注完灰塞后，灰塞上部的压井液有两部分组成，即顶替量Q1和管鞋到原来的静液面的原压井液Q2组成。
　　由此我们可以得到以下公式
　　 g(H-B1)= 灰gh1+ gh3
　　……………………………………………(1)
　　h3=(Q2+Q1)/S
　　…………………………………………………………(2)
　　Q2=h4*S1=(L-B1)*S1
　　……………………………………………………(3)
　　h3=(Q2+Q1)/S={(L-B1)*S1+Q1}/S
　　 ……………………………………(4)
　　Q1=(L-(Q3/S1))*S2
　　……………………………………………………(5)
　　Q3=h1*S+Q4
　　…………………………………………………………(6)
　　由此可以推出钻具需要下入的深度L
　　L={(H-B1)*S-(Q3- Q4)* 灰/ +B1*S1+Q3*S2/S1}/(S1+ S2)
　　…………………………………………………………(7)
　　其中：
　　L―下入钻具长度 m；
　　H―漏失点的深度 m；
　　B1―静液面深度 m；
　　S―套管内截面积 m2；
　　S1―去除钻具壁厚后套管截面积 m2；
　　Q3―注入灰浆量 m3；
　　Q4―灰浆附加量 m3；
　　S2―钻具内环空截面积 m2；
　　 灰―水泥浆密度 g/cm3；
　　 ―压井液密度 g/cm3.
　　其中各数据的单位一致即可。当然考虑到水泥浆在进入地层后快速失水的特性，一般来说，我们要求配制的水泥浆量=实际要求的灰量+附加值，附加值的大小一般为300L左右即可，不用特别多。L值的大小比计算的值稍微多10-50m。然后上提管柱（不用灌液），上提管柱的多少一般为超过注入灰段的长度的1.5-2倍即可，关井侯凝。
　　3.2 有静液面，但是能够建立循环
　　对于这类的井，怎么能够留注灰塞。对于此类井，我们也要从施工过程中分析，由于能够建立循环，所以它的循环漏失量在短时间内不是很大，所以我们只考虑从注灰到顶替这一段时间的循环漏失量Q5。Q5大小可以在施工前测得（忽略由于灰塞所引起的压差）。有了循环漏失量了，相对于灰塞的下移量基本确定，即漏失量折合在套管内的高度h5。这样水泥塞以上的高度基本定下来即L-h6+h5，h6的大小是由配制灰量大小确定的，灰量的大小主要是由h1决定的，一般来说灰量Q3的大小我们在上边已经说过，h1段的灰量和附加值决定的。由此我们可以推算出的大小h6的值来，即：
　　h6=Q3/S1
　　……………………………………………………… (8)
　　可以得出以下公式：
　　P= 灰gh1+ g(L+h5-h6)
　　…………………………………………（9）
　　P= 灰gh1+ g{(L-h6)*S1+Q5}/S
　　结合注灰前的漏点压力可以推出下列公式来
　　 g(H-B1)= 灰gh1+ g(L+h5-h6)
　　…………………………………（10）
　　由此可以推算出钻具下入深度，即：
　　L=（ g(H-B1)- 灰gh1）/ 1g-h5+h6
　　…………………………… (11)
　　当然，如果我们考虑水泥的失水性和随着时间变长而粘度增大的特性，L值的大小比计算的值稍微多上10-50m。后然后上提管柱(灌液)，上提管柱的多少一般为超过注入灰段的长度的1.5-2倍即可，关井候凝。
　　4 压力平衡留塞法的优点
　　压力平衡留塞法可以一次性留住环空或漏点以上的灰塞，减少了注灰水泥用量，提高了留塞的成功率，可大大降低作业成本，为严重漏失井注水泥提供了一条有效途径。但时，正象我们分析的那样，如果要能够保证施工的成功率，静液面、循环漏失量的测定是十分重要的。所以要求我们在注灰前一定测好静液面、循环漏失量等参数，认真的分析，熟悉的掌握公式，就能够达到理想效果。
　　5 实例分析
　　250井，是库图尔哲别油田三矿的一口侧钻井，该井在侧钻时严重漏失，多次封堵无效，漏失初始点1560m，循环时出口不返液，压井液为相对密度1.01污水，开窗点深度1483m，原井套管 146mm，下入 114套管悬挂井段1448-1650m，固井后探灰面深度1636m。洗井出口不返液，测静液面深度830m，现在我们施工目的就是封堵喇叭口。下面我们将逐步分析：
　　L= { (H-B1)*S+ B1*S1 +h1*S*(S2/S1- 灰/ 1) }/(S1+ S2)
　　={ (1560-830)*16.7+ 830*14.8 +50*16.7*(2.3/14.8-1.85) }/(14.8+ 2.3)={ 12191+ 12284 -1415 }/17.1=1348.5
　　根据上述我们可以算出漏失点压力P=1.01*103*（1560-830）*10/1000000=7.373MPa。
　　如果我们想在喇叭口留下50m灰塞的话，小套管外环空
　　截面积=（150*150*3.14/4-114*114*3.14/4）/1000000=0.00746m2。理论用灰量=50*（146*146*3.14/4）/1000000+0.00746*(1560-1448)=1.67m3。实际配灰量=1.67+0.3=1.97m3。灰柱在理论下的高度=1.97m3/15.53m2
　　=126m,下部我们有126m油管就可以了。这样我们来算一下我们想留灰的高度产生的压力162*1.85*103*10/1000000=2.997Mpa，则剩余的压力=7.373-2.997=4.376Mpa,此时剩余的压力将有原来的静液面和下入管柱的深度的差的液面和顶替量所产生的液面高度来平衡。即有以下公式：
　　（L-830）*14.85+(L-126)2.3)*10*1.01*103/(1000000*16.7)=4.376,从公式中我们可以得到L=1161m。考虑的水泥浆遇水失水特性等因素，我们可以把注灰深度附加一定的值，L=1200m即可，按照上述的的思路，我们对250井进行了施工，效果明显。
　　6 结束语
　　压力平衡留塞法适用于各种漏失井的留塞和堵漏，它最大的优点就是能够提高施工成功率，减少了水泥的用量，为钻具的下入深度提供了一个有力的依据。当然这种方法的使用必须做好一些前提条件的测试，即静液面的深度、循环漏失量必须测量准确，才能够保证施工的成功率和有效率。
　　
　　参考文献：
　　[1] 蒋希文.钻井事故与复杂问题(第2版)[M].北京:石油工业出版社,2006.

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