封井技术经验汇总

扶余油田废弃井处置技术研究与应用

1.废弃井处置的必要性

1.1废弃井对安全的影响

（1）废弃井大多已多年停产不用，井口装置陈旧，腐蚀严重，井口密封较差，安全性低。（2）大多数废弃井处在居民区内，一旦井口发生刺漏或套返将造成严重的安全环保事故。（3）由于井网调整，水驱方向改变，地层压力变化较大。

1.2废弃井对地面和地下环境的影响

（1）长期停产的废弃油水

井一旦井口泄露将造成地面环境污染。（2）油田有相当部分废弃老井因注水压力高引起地层滑移，导致套管错断、破损，从而发生套返问题，短时间内难以及时处理，导致地层大面积污染。（3）一旦出现套漏、套窜等现象，对地下影响较大，扶余地区第三、四系水层将面临严重的污染。

1.3废弃井对开发生产的影响（1）邻近注水井不能按配注量进行配水，多数注水井处于欠注、停注状态。(2)注入水在报废井点形成二次分配，导致有效注水效率降低，形成注入水的水窜。（3）由于井况差，无法形成有效分注，无效水循环问题严重，导致注采井网层系布局越来越不合理，试开采难度进一步加大。

2废弃井处置方法

2.1永久废弃井处置要求依据废弃井处置要求作业标准，生产井永久性封堵及废井作业的主要工作是在井内适当层段注水泥塞，以防止井筒内形成流体窜流通道：其目的是保护淡层和限制地下流体的运移，体

现在环境关系上主要包括：保护淡水层免受地层流体或地表水窜入的污染，隔离开注采井段与未开采利用井段，保护地表土壤和地面水不受地层流体污染，隔离开污水的层段，将地面土地使用冲突降低到最小程度。

为实现上述封堵和弃井作业，要求所有关键性层段之间应隔离开。主要包括以下工作：①隔离各个油气层和处理废水的层段，并在最下部淡水层的底部打一个水泥塞；②打地表水泥塞，阻止地面水渗入井内，并流入淡水层，同时限制境内流体流出地表，从而保护土壤和地面水；③为防止层间窜流干扰邻井开发，在废弃井井内选择水泥塞或桥塞的位置，要确保隔离开已确认有生产能力的油气层或注水层，使井内所有注采井段都被隔离开，将油气及注入液限制在各自的层段内，阻止各层之间的井内窜流；④恢复地貌，去掉井口装置和割掉一定深度以上的表层套管，并使废弃井与土地使用的矛盾最小化。此外，由于扶余油田地理位置特殊，大部分废弃井处于城市内及周边地区，要求在井眼位置安装可供识别的标志。

2.2废弃井封井作业程序（1）井口处理。压井后安装井控井口，现场应具备相应压力等级的标准井口和阀门；井口应具备注入压井、放空循环、总控3套控制阀门、且具备取油压、取套压、洗井、压井等条件。要求井口与防喷器、简易防喷控制装置具有良好的统配性能。（2）套内处理。套内处理的目的是使井筒油层全部裸露，即井筒内射孔井段底界5m以上无任何落物存在。在挤注水泥封堵前充分洗井，使井筒保持清洁干净无杂物存在。并进行必要的验窜查漏，漏失井实施分段封井。套内处理严格执行5项常规工序，即通井、冲砂、刮套、验窜、热洗，以保证井筒内无落物、砂埋，套管壁无杂质、结垢、油污等，并对井下有故障情况尤其是套损漏失情况进行判断。如遇落物卡阻井，根据井筒内落鱼、卡阻类型，选取针对性的打捞、解卡工具及管柱进行处理。如遇套管变形井，根据套变具体形式，采取大修冲胀、磨铣等整形或打通道工具管柱实施治套，之后试挤，根据设计要求下入分段或循环封井管柱，实施套内封井。（3）套外处理。为保护淡水层，对固井质量不合格、易发生管外窜槽井，套管外水泥返高未到地面的井（地表水与地下浅层水系无封隔），实施大修（深度至水层底界30m或至原固井水泥面位置），并采用循环固井方式封堵套外，从而使扶余地区第三、四系水层与地下生产层段和地表之间形成有效隔离，使其免受地层流体或地表水窜入的污染，实现永久封固。（4）封后井口处理。所有封后井用GPS重新定位，建账存档，便于以后调档查阅；封井完成后割掉井口，加装专用的可开启式封井井口帽子，下卧至地下５０cm以下；在井口位置做永久标示，注明井号，指示风险，围栏圈闭保护，严禁在上面建任何建筑物，并要求周边建筑

物必须有一定的安全距离。

3废弃井处置配套工艺技术

3.1主体水泥封井工艺技术（1）分段封井工艺技术。扶余油田开发目的层主要为扶余油层，根据沉积旋回性，扶余油层被划分为4个砂组13个小层。其中I砂组特别发育，强吸水，层间矛盾特别突出。根据井下具体状况，具备封层封堵条件的油水井，将I砂组和其他砂组分开，采用分段封堵管柱进行分层封井；另外若在验外过程中发现有漏失的井段，分段时将漏失井段和非漏失井段分开，以此作为划分分段的原则。管柱结构：井口总控装置及控制闸门+，套漏井起到分离作用油管+丢手接头+分段压缩式封隔器+注水泥器。特点：层间矛盾突出井，具有良好的封井效果，套漏井起到分离作用。挤水泥层针对性强，非挤封层得到较好的保护，使得上部套管破漏及非常规井避免了上部套管承受高压，做到有目的挤封。（2）循环封井工艺技术。扶余地区部分报废老井年限较长，套管已严重变形损坏，其内通径无法达到下分段封井工艺管柱的要求。该类井一般采取循环法封井，即将油管下到封堵层位的底界，将水泥浆循环到设计位置，再上提管柱，洗井后施加一定液压，使水泥浆进注目的层。管柱结构：井口总控装置及控制闸门+油管。特点：管柱结构简单，容易操作；施工工艺安全可靠，成本较低；对挤封层段多且部分油、水层易形成单层突进的情况，采用该方式能使水泥浆较均匀的进入各挤封层，从而提高挤封效果；对吸收量小，挤入压力高的层段，采用该方式能有效控制计入压力。

3.2特殊井况治理配套工艺技术（1）层间窜通封堵技术。由于固井质量、井下作业因素、油水井管理不当等原因常造成部分油水井的层间或管外窜通。对于该类油水井窜通需实施封窜处理，并通过验窜判断封窜效果，避免笼统封堵后对层间窜通认识不清。层间窜槽封堵通常应用以下4类工艺技术：①当窜槽以上油层少时，可采用由下往上挤水泥浆的办法，即将下部的射孔段填砂，只露出部分射孔段，封堵时水泥浆由此上返进入窜槽内，以达到封窜的目的；②当窜槽以上油层较多时，为防止挤死上部油层，可将窜槽下部的射孔段填砂掩盖，将封隔器坐于紧靠窜通层上部的夹层上，水泥浆自上而下的挤入；③当窜槽复杂或套管破损不易下封隔器时，可采用下油管封窜方法。④中间窜槽或高渗层，可采用双封隔器法封堵。(2)利用原注水管柱封堵技术。该类井一般是由于注水压力高或套变通道小，无法起管柱，可利用原井下封层配水管柱进行封堵。再确认封隔器工作正常的情况下，不动套柱，捞出水芯子，先洗井再注水泥，实施第

一次固井，割油管，完成第二次循环固井。该类井封堵前必须根据各层压力大小和吸水能力情况进行封堵。如果下层压力低（属低气层），注入一定量水泥浆后投球将下层封死，再分层封堵中间层和

上层。如果中间层和上层为低压层，首先打入一定量的暂堵剂，直到压力升高后大排量注入水泥浆。（3）连续套铣技术。近年来扶余地区部分油水井弃井处理套外作业过程中，出现井壁泥岩严重坍塌，管柱内岩屑吞吐量大、倒单根时砂面经常上返至原深度等问题。针对该地区套铣深度一般较浅（150m以内）的实际情况，通过研发设计连续套铣方钻杆，并进行现场推广应用，在保证正常传递扭矩的前提下，实现了浅层套铣过程中不停钻倒单根，从而解决了套铣坍塌地层和套内吐岩屑不进尺的技术难题。另外利用连续套铣管作为坍塌层隔板，增强了套管外封堵效果。

4现场应用

2003年以来，扶余采油厂围绕老井废弃与套返治理进行大量封井作业，总体取得较好的效果。至2009年底，累计完成各类油水井封井作业1747口井。其中，产能废弃封井累计234口，城区隐患封井累计158口。主体上采取循环、挤入等常规封井工艺措施，采取分段封井工艺处理的废弃井累计230口。封井治理后仍存在套返现象的井只有18口，总体施工合格率为98.86％.对于废弃井，其报废质量将对周围井的正常生产带来影响。封井后一般无法直接验证封堵效果，因此，通过扶余油田增实施的全封重射井效果评价，间接检验废弃井能否达到报废。其评价思路是若分层压裂过程不窜、措施后有明显的生产动态效果，即说明层间得到有效封堵。通过统计分析可以看出：中区实施18口井，分层压裂君成功，只有2口井无明显的动态反应效果，有效率达到88％；西区实施20口井，分层压裂均成功，只有一口井无明显的动态反应，有效率达95％.通过全封重射井的验证说明，扶余油田废弃井处置工艺技术现场应用成功，能够达到层间有效封堵、不窜的效果。

废弃井及长停井处置指南

1.封堵和弃井过程中对环境的考虑1.1概述在油气勘探开发过程中，总有一些井（处理污水的井，注采井和干井等）需要进行永久性报废处理或对其部分井段的封堵作业。在这些作业中对环境的考虑，主要在于了解井筒中可能对淡水层造成污染的风险性。对淡水层的污染主要由于井筒流体通过井筒运移造成的，我国陆续颁布的关于保护环境和水污染防止的相关法律法规，促进了对废弃井的处理和长停井的监测管理工作。目前的油井水泥和注水泥方法能够有效地达到密封井筒和支撑、保护套管的目的。在油气井的封堵

和弃井作业中，要求在井筒中留水泥塞以保护淡水层，同时也阻止地层流体在井内运移。1.2弃井作业目的弃井作业的目的是为保护自然资源。废弃井应采用留水泥塞封堵作业来保护淡水层，同时也阻止地层流体在井内运移。地层流体在井筒的运移有以下两种情况：（1）有连通渗透性地层与淡水层或地表的井眼通道；（2）地表水渗入井筒中并窜入淡水层。所以，在井内适当的位置注水泥塞或打桥塞一定能有效的阻止流体运移。当然，油井自身的井深结构和各种自然力量也能阻止流体运移。

1.3保护环境方法

1.3.1利用井身结构保护在设计井身结构时，为了阻止注入地层的流体或地层产出的流体进入淡水层，对大多数注采井的结构要求如下：（1）将表层套管下至淡水层以下，并注水泥充满环形空间（即使干井也应如此）。（2）油层套管从地面下到注采层，并注水泥固井，以防止在套管外的注采流体有垂直方向上的运移。1.3.2采用恰当的封堵方式保护正确的封堵方式能够保证封堵报废效果，从而将永久性的阻止流体在井内运移。在封堵和弃井作业中，所提供的保护措施包括：在裸眼井内注水泥塞：在套管被割断位置打水泥塞和桥塞：在注采层位的射孔井段以上打水泥塞或桥塞;最深水层的底部打水泥塞或桥塞等。恰当的封堵方式将阻止流体通过套管或套管和井眼的环形通道，当然要根据井的实际情况，选择合适的水泥型号从而保证水泥塞德坚固性。1.3.3利用自然规律保护井眼阻力井眼阻力，比如留在废弃井内的泥浆，膨胀性页岩或坍塌地层都能阻止流体运移。泥浆的粘度、密度以及由它形成的泥饼，都给流体的运移造成阻力。通常留在井内的泥浆具有足够的压力来平衡地层压力，有时甚至超过了正常的压力梯度，这样就大大降低了流体运移的机会。在某些区域的地层内，膨胀的页岩或坍塌地层也会对完井后套管外仍没有水泥固井的井段起到封隔作用。在较长的裸眼井段中，比如未下套管的干井，膨胀页岩或坍塌的地层也会自然封闭井眼。地层效应当井内存在流动通道时，地层流体就会从较高压地层向较低压地层移动。而流体在通道中的运移主要取决于地层的特性（厚度、空隙度和渗透率）和流体性质（密度和粘度）。这样，通过井筒向上流动的地层流体或注入液有可能在淡水层下方遇到一个吸纳它们的层段，这样也就阻止了这些流体上窜到淡水层。地层压力平衡流体的注入会降低油藏压力衰竭的速度，甚至会提高油藏压力。在流体注入的过程中，油藏压力的变化取决于油藏性质、流体注入量和采出量。如果总注入量和总采出量的差额只占油藏体积的很小比例，那么油藏压力就会达到或接近原始地层压力。此时注入水导致局部压力的升高也不会保持长久。因为一旦停注后，引起压力变化的注入水被地层所吸收，注入层附近压力将会达到平衡。所以，对于长期注

水并可能有层间干扰危险性的注水层，地层压力平衡将使其层间窜流的风险并不比注水前地层高。1.4封堵和弃井作业的环境风险评价

在井内，有许多阻止流体窜流的因素。如在所知的淡水层以下下入表层套管并固井以及在注采层段下入油层套管并固井等采取的多种防止流体窜流的井身结构措施。这些防范措施增强了封堵施工对阻止流体窜流的有效性。在防止流体窜流和保护淡水层的作业中，水泥塞或桥塞是决定性的因素。当然，像井筒阻力、井下地层效应和地层压力平衡等自然因素，对阻止流体窜入淡水层也起到了一定作用。在确定一口井流体运移潜在力的评价方法时，在考虑上述因素的同时还应考虑是否存在带压地层和淡水层，已达到用这种评价方法能够确定这口井是否具有流体运移的潜在力。而对具有流体运移潜力的井，在做出它对淡水层和地表是否构成威胁的决策时，应做更加长远的评价。2封堵和弃井作业的目的其作业目的：1）（保护淡水层免受地层流体或地表水窜入的污染；（2）隔离开注采井段与未开采利用井段；（3）保护地表土壤和地面水不受地层流体污染；（4）隔离开处理污水的层段；（5）将地面土地使用冲突降低到最小程度。为达到保护淡水层目的，要求所有关键性层段之间应是隔开的。在封堵设计前，首先应认清井内各地层的特性。这样才能在井筒中选择恰当的层段进行注水泥塞或打机械桥塞来阻止流体运移。封井主要目的表现在以下几方面：（1）、隔离油气层和处理废水层为达到保护淡水层这一最主要的目的，应隔离各个油气层和处理废水的层段，并且在最下部带水层的地步打一个水泥塞。（2）防止层间窜流、由于层间窜流会干扰临井开发，所以在弃井作业中，井内打水泥

塞或桥塞的位置选择上，不仅要保证隔离开那些已确认为有生产能力的油气层或注水层，还要使井内所有注采井段都被隔离开，将油气及注入液限制在各自的层段里，阻止个层段之间的井内窜流。（3）、恢复地貌通过去掉井口装置和割掉一定深度以上的表层套管并恢复地貌，使废弃井与土地使用的矛盾最小化。当然个别地区要求在井眼位置安装一个可供识别的标志。3作业控制措施

3.1静态平衡在注水泥塞作业中，水泥硬化之前，井内流体的流动会影响水泥塞的质量和位置，从而导致水泥塞的不密封。为达到注水泥塞的目的，施工时井内的静液柱压力应与地层压力平衡，以达到候凝期间井筒内流体是静止的，即静态平衡。通常用水基泥浆或水来注水泥塞施工，并在完成之后留在井内。3.2高压或漏失层

对于高压地层和漏失地层，无法实现静态平衡时，为保持水泥塞静态平衡，采用垫稠泥浆或注入堵漏材料及其他被证实有效的控制手段来控制。另外，采用桥塞、膨胀封隔器、水泥承留器等一些机械工具来封堵高压或漏失地层。同时挤注水泥浆也是一种适合封堵高压或漏失地层的方法。3.3特殊井的质量控制

对于废弃井存在特殊的地下情况，要求更高质量的废弃作业时，可采取一下措施：(1)射孔：对封堵井段采取补孔、重复射孔等措施，疏通挤注水泥浆

通道，提高封堵质量。(2)采取特殊封堵剂：封堵采用超细水泥或膨胀性水泥等特殊封堵剂从而提高封堵质量。4.注水泥塞技术4.1水泥浆要求封堵和弃井作业一般从井内最底部井段开始，封隔从井底到地面的各个层段，最终达到弃井作业目的。在井筒中起封隔作用的水泥塞的最小长度一般是30米。注水泥塞的水泥用量可以通过预期水泥塞长度、井眼直径以及因水泥隔离液或井筒流体对水泥侵入造成的误差来计算。4.2注水泥塞方法（1）顶替法在钻杆或油管内注入水泥浆并顶替到管柱内外高度一致时，缓慢上提管柱，使水泥浆留在原位。容井内流体与水泥浆不配伍，则在顶替水泥浆的前后都要使用隔离液来减少井内流体对水泥浆的影响。在注水泥浆过程中，井筒液体应在静止状态（即不自溢也不漏失）。（2）挤注法用油管、连续油管或钻杆挤水泥浆至设计封堵的层段，或直接在井口关闭油层套管环空进行挤注，水泥将会顺着共做管串（油管或联系油管等）二下直至目的井段。高压挤入浆使水泥浆脱水并留在炮眼、裂缝或地层表面，形成一个高强度的滤饼，凝固后的水泥形成一道阻止地层流体流入井筒的屏障。挤注法通常用于封堵井内地层或修补套管漏失。另外，在井内条件达不到静态平衡时，通常也是用该方法。一般挤注水泥是通过封隔器或水泥承流器来完成的。挤注法不适用于封堵目的层以上套管漏失、修复或套管存在其他问题（如套管被射开位置存在疑问，或在套管承受不住挤注施工压力等）的井。

（3）机械塞法桥塞、水泥承流器、永久封隔器等机械封隔工具，能有效地来封隔井中的各个部分。这些机械塞可通过电缆、油管或钻杆完成在规定深度，同时在机械塞顶部注上水泥帽提供第二道密封。（4）倒灰法倒灰筒内灌入计量好的水泥浆，用电缆下入井内。倒灰筒通过电源启动或撞击打开（也就是撞击桥塞或水泥承流器等）。（5）连续油管顶替法用连续油管（或同心油管）在油井内大水泥塞与用油管、钻杆等管柱打水泥塞的方法是一样的。在一些偏远的现场，或对于小井眼的井（尤其是油管和其他井下设备不能从井内起出时）进行封堵，采用连续油管或同心油管封堵是适用的。4.3无套管井的弃井作业（1）、裸眼井段的封隔作业封隔条件对于裸眼完井井段（既未下套管且与上部套管相连的井段），如在裸眼井段不存在生产层、注水层或处理层时，用下列方法之一进行封隔处置。在裸眼井段里对已开采的或未开采的可采储层、注水层等要进行封堵，可打一个跨层的悬空水泥塞。如果淡水层裸露.在淡水层的下面打个水泥塞。水泥塞应从封堵层以下15m到封堵层以上15m。在可能导致油气层间串槽的井段或是地层渗透性很差的长井段处。可在该井段顶部打一个不小于30m的水泥塞。4.4有套管井的弃井作业封堵射孔井段为了防止池层流体进人井筒并通过套管运移，对已射孔的生产层或注水层(或层段)进行封隔或封堵。施工时应考虑井眼大小、地层特征和储层压力等。1顶替法对射l孔井段，可以在射孔段上方或整个射孔段上打一个悬空水

泥塞来封堵。水泥塞厚度，应从射孔井段以下15m（或人工井底)到射孔并段以上15m，根据储层条件，也可以在长射孔井段上方打一个不小于30m厚的水泥塞来封隔射孔井段。

储气库区废弃井封井工艺技术

摘要板中北高储气库位于天津市大港区板桥凝析油气田板中断块北部,板桥断层的上升盘。该储气库建设工程是陕京输气管道建设工程的重要组成部分,是为满足北京、天津两城市季节性调峰用气需要而修建的。库区内共有废弃井31口,对其封井的成功与否对今后地下储气库运营及其周边环境安全关系重大。针对库区内废弃井钻井完成时间早、井况条件复杂、射孔层位多,层间距离较短等特,并根据储气库建设的总体要求,提出了储气库区废弃井多级注水泥封堵工艺方案,评价了相应的封堵材料,研究了现场施工工艺,并进行了现场应用。通过对已施工的15口井进行观察,目前没有1口井发现窜气现象,所有井均能满足储气库总体设计要求。一、储气库区废弃井的特点1.多数井构造上处于凝析油气藏的产气区板中北高点是带油环、弱边水的凝析油气藏,位于该区的废弃井共有31口,构造上分别位于气区、油区、水区,其中位于气区的废弃井最多,同时气区的废弃井也是封堵的重点。2.钻井完成时间早,井身结构以二开井居多该区废弃井钻井完井情况有以下特点。①完成时间长,使用年限已达24~28a,井况条件复杂,井筒存在变形、破裂和有落物等情况。②井身结构以二开井居多(26口),二开井井身结构为:表层套管324mm

或314mm,下入深度为50~100m;油层套管为139.7mm,下入深度为2800~3300m。③固井水泥未返至地面,大多数的水泥返高距离已射油层顶部为200~300m,存在着窜气隐患。3.试油射孔层位复杂板中北高点凝析油气藏板Ⅱ油组1~6小层均有油气显示,其中板Ⅱ油组1~4小层是主要含油气层系,而且板Ⅱ油组射孔层位复杂,31口废弃井射孔总体情况见表1。二、储气库建设及废弃井封井要求板中北高点地下储气库工程建设总体要求一期工程利用板Ⅱ油组1、2小层储气,二期工程利用板Ⅱ油组3、4小层储气。因此要求在条件允许下,尽量将板Ⅱ油组1、2小层与3、4小层完全隔开。由于射孔层段间隔小,一般约10m,射孔时可能对套管外水泥环有一定伤害,再加上多年开采,射孔带周围地层疏松,存在着窜气隐患。为此业主要求在带压候凝的条件下挤注封堵,防止后期生产过程层间窜气。同时在井筒内采用注水泥塞封堵板Ⅱ油组1~4小层的顶界和底界,确保储气库的储气层不会通过井筒向其他地层或地面窜气。三、废弃井封井工艺方案设计1.设计思路(1)多数废弃井都钻穿了下第三系渐新统沙河街组沙一段(包含板Ⅱ)、沙二段、沙三段等油组,而且大部分已射开,在废弃井封堵时,须首先隔绝板Ⅱ油组以下油层,重新建立人工井底,防止注气时与下部油气层窜通,在建立灰塞时要求灰面在板Ⅱ油组4层底界以下20m

左右,灰塞厚度50m左右,采用J级油井水泥封固。(2)对于井筒内板Ⅱ油组4层以下存在灰塞或人工井底已隔开板Ⅱ油组层位的井,经试压合格,可不必重建人工井底。(3)板Ⅱ油组1~4小层为第三储气库建设工程的主力储气层,对于板Ⅱ油组已射孔段在条件允许下尽量采用超细水泥分层挤注封堵,使封堵半径达到0.5m左右。由于废弃井中板Ⅱ油组1~4小层射开情况多数不详,因此,在对板Ⅱ油组挤封时要求井筒里灰塞底界在4小层底界以下20m左右,灰塞顶界在1小层顶界以上50m左右。若板Ⅱ油组上部有射开层则采用普通封隔器+安全接头+尾管+喇叭口的挤注管柱结构,若板Ⅱ油组上部没有射开层则采用光油管+喇叭口的挤注管柱结构或插入式封隔器+喇叭口的挤注管柱结构。(4)对于板Ⅱ油组未射孔的井则采用J级油井水泥注水泥塞的方式封堵,要求灰塞底界在4小层底界以下20m左右,灰塞顶界在1小层顶界以上50m左右,油层套管水泥返深位置不再注灰封井。(5)在油层套管水泥返深以下约50m处,注灰塞封井,灰塞长约50m,作为防止气体外溢的第三道安全屏障。(6)井口点焊井口帽作井号标志,并安装压力表,便于定期观察、监测井筒内压力变化情况。2.封井方案设计(1)封井方案一在板Ⅱ油组以下注灰隔绝板Ⅱ油组以下油层(建立1号灰塞),对板Ⅱ油组射开2个层系的井分别进行挤注封堵(分别建立2、3号灰塞),

再在水泥返深以下注普通灰塞(建立4号灰塞),井口加盖井口帽,如图1所示。该方案的特点是将板Ⅱ油组的1、2小层和3、4小层分别进行挤注,适用于2个层系间距离较大或2个层系间地层物性差距较大的井。(3)封井方案二在板Ⅱ油组以下注灰隔绝板Ⅱ油组以下油层(建立1号灰塞),对板Ⅱ油组射开2个层系的井笼统进行挤注封堵(建立2号灰塞),再在水泥返深以下注普通灰塞(建立3号灰塞),井口加盖井口帽,如图2所示。该方案的特点是2个层系一起挤注封堵,适用于2个层系间地层物性差距较小的井或2个层系间距离较小的井。4.封井方案选择考虑库区内的废弃井在板Ⅱ油组跨距为60~70m,1、2小层和3、4小层物性差距不大,并考虑封堵施工工期要短、费用要低等因素,如果2个层系之间有足够的距离坐封封隔器(或桥塞),并且地层对清水的吸收较好,则推荐采用方案一进行封堵,否则推荐采用方案二进行封堵。四、挤注封堵材料的优选与评价1.常用挤注封堵材料的分类对比目前国内常用的封层堵剂主要有两类:一类为树脂类堵剂,该类堵剂具有固化强度高等优点,但堵剂成本较高,不适合储气库大量封层的需要,且由于堵剂强度高,留塞后不易钻掉;另一类为水泥类堵剂。目前国

内开发出的超细油井水泥是在普通水泥的基础上进一步加工粉碎而成,平均粒径仅7m,是常规G级水泥的1/7左右,最大颗粒直径下降了约60m(对比数据见表2所示)。由于颗粒小,使堵剂具有良好的流动性和穿透性,处理半径也较普通水泥大得多。由于板中北高点地层渗透率低,普通水泥很难进入地层,且超细水泥浆堵剂成本较树脂类堵剂低,留塞后易于钻铣。因此板中北高点地下储气库库区内的废弃井封堵材料以超细水泥为主攻方向,进行开发研究。表2超细水泥粒径分析数据表2.超细水泥浆性能评价(1)对超细水泥浆的性能要求①为使超细水泥浆能够被顺利的挤入地层,要求超细水泥浆具有良好的悬浮性能和流动性,静失水小;②由于超细水泥比表面积大,颗粒小,水化速度快,为了确保施工能够顺利完成,超细水泥浆要有足够的缓凝时间;③为使超细水泥在地层中有足够的承压能力,要求超细水泥浆凝固后要有较高的抗压强度;④超细水泥浆要有适宜的固化时间。(2)超细水泥浆性能指标评价为达到上述要求,进行了大量室内实验,确定了悬浮剂、缓凝剂等添加剂的种类、用量,通过调节水灰比,使超细水泥浆的配方满足了现场使用要求。1)在模拟地层温度的条件下,常压下超细水泥浆的失水量为0。2)超细水泥浆具有直角稠化的性能,在超细水泥浆配好后相当长的时

间内,浆体保持较低的稠度,在经过一定时间后稠度迅速提高。通过调节缓凝剂的用量可有效地调节稠化时间,稠化时间在3.5~7.5h内可调。3)在模拟地层温度的条件下,常压下超细水泥浆凝固后的抗压强度可以达到14.9MPa,大于同等条件下普通水泥浆固化后的抗压强度。4)在模拟地层温度,常压下固化时间可延长到27h,满足现场施工要求。5)注入性实验。室内采用人造岩心对超细水泥浆和普通水泥浆的注入性能进行了对比实验,实验结果见表3所示。由表3可见,超细水泥浆的注入性能明显优于普通水泥浆。表3注入对比实验数据表五、现场挤注施工工艺研究1.挤注方法的确定板中北高点储气库库区废弃井封堵现场实施工艺关键是在板Ⅱ油组超细水泥浆的挤注施工工艺。目前挤注施工按挤注方法分为正挤注法、循环挤注法;按挤封结构分为空井筒、钻具(油管)、封隔器等。(1)正挤注法正挤注法就是在井口处于控制的状态下,通过液体的一定挤注压力将水泥浆替挤到目的层的方法,又分为以下2种。1)平推法平推法是在井内无任何结构,利用原油、气、水井套管作为挤水泥通道,从井口直接挤水泥的方法。其优点是施工简单,安全可靠。

缺点是不能分层作业,套管壁上易留水泥环。多用于油、气、水井上部套管损坏有漏点,封堵层段以上套管完好,需封堵因地质工程因素报废井的挤封,封堵深度小于500m,封堵长度不大于5m。2)插管式封隔器(桥塞)挤注法插管式封隔器(桥塞)挤注法是将插管式封隔器插管式封隔器(桥塞)挤注法是将插管式封隔器管,将插管插入封隔器(桥塞),即可对目的层进行挤注,挤注后从封隔器中提出插管,封隔器的单流阀自动关闭,可立即进行反洗井(见图3)。(2)循环挤注法循环挤注法是将油管下到封堵层位的底界,将超细水泥浆循环到设计位置,然后上提管柱,洗井后,施加一定液体压力使水泥浆进注目的层的施工工艺,该施工工艺安全可靠,成本较低。(4)施工方法的确定封堵层深度为2700~2800m,封堵的2个层系储层物性差别不大。因此封堵层段以上套管完好的井或封堵井段笼统挤注封堵时,推荐采用循环挤注法;封堵层段以上套管不完好的井或封堵井段分层挤注封堵时,推荐采用封隔器(或桥塞)挤水泥法。3.施工参数的确定(1)挤注压力的确定为保证挤入地层的水泥浆不外吐,保持井内稳定、防止地层流体流入井内产生窜槽必须在一定时间内保持挤注压力,使超细水泥浆带压候凝。挤注压力太低,会降低封层效果,影响封堵质量;挤注压力太高,

会使油层套管破裂,无法准确向目的层挤注超细水泥进行封堵,严重时还会压裂地层,无法封层。综合考虑库区内废弃井套管的承压能力以及板Ⅱ油组地层的破裂压力,挤注施工时井口压力最高不要超过20MPa。(2)封堵半径的确定库区内的废弃井开发时间已很长,考虑到以下情况:①在当时的射孔条件下(这些井多为20世纪70年代末完井的),射孔穿深为300mm左右;②固井时第一界面和第二界面处可能存在固结不牢的情况;③由于长期开采,目前地层压力比原始地层压力要低,地层孔隙会有一定程度的闭合,孔隙度会降低,超细水泥不可能进入地层太深。因此,为保证超细水泥挤入地层,起到有效封堵目的层的作用,设计封堵半径为0.5m。(3)封堵射孔井段时井筒内灰塞位置的确定封堵射孔井段时井筒内灰塞位置目前国内没有统一的标准。在美国有关报废井作业的标准中规定:对有套管的废弃井用水泥封堵射孔井段时,井筒内水泥塞的位置从射孔井段以下15.24m(50ft)至射孔井段以上15.24m。为安全起见,对板中北高点储气库库区内的废弃井封堵射孔井段时井筒内水泥塞的位置确定为从人工井底至射孔井段以上50m。(5)挤注灰浆量的计算1)水泥浆总量:Vt=V1+V2

式中:Vt表示灰浆总量,m;V1表示注入封堵层的;V2表示封堵

层段井筒内灰塞水泥浆注入封堵层的水泥浆量V1用下式计算:V1=(Rr)H表示封堵层有效

式中:R表示封堵半径,m;r表示管内径,m;H厚度,m;表示平均有效孔隙度,%。封堵层段井筒内灰塞水泥浆用量V2用下式计算:V2=r2h

式中:h表示井筒内灰塞厚度,m。2)干水泥用量:t=1.465V(-1)式中:t表示干水泥用量,t;f表

示设计水泥浆密度,利用上述公式对各井的挤注灰浆量进行了计算。六、现场应用按照总体方案要求,库区内的废弃井先期进行15口井的封井施工。在已经封堵的废弃井中,采用方案一进行封井施工,在板Ⅱ油组采用光油管的工艺管柱,用超细水泥浆将板Ⅱ油组1~4层合层挤封,各井的板Ⅱ油组在用超细水泥浆挤封前都对清水都有不同的吸收量,挤封后各井对灰面试压12MPa,30min压力降均小于0.5MPa,说明对板Ⅱ油组的挤封是相当成功的。对各井人工井底和水泥返深以下注的普通水泥塞试压12MPa,30min压降均小于0.5MPa,达到了行业标准要求。从总体上看,现场采用的施工工艺简单,费用较低,施工周期较短。