高压力系数井注灰工艺技术研究

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摘 要：针对川东北地区高温、高压力系数试气井以前在高密度压井液压井注灰时容易出现注灰失败、甚至容易出现注灰“插旗杆”事故的实际情况，我们针对此类高压力系数井的注灰工艺技术进行了认真深入的分析研究，找出了发生问题的原因，对注灰工艺技术进行改进，优化施工方案，大大提高了此类井的注灰成功率，基本解决了此类井容易出现注灰失败、甚至是注灰“插旗杆”事故的问题，为同类气井注灰施工提供了宝贵经验。

关键词：川东北 高压力系数 高密度压井液 工艺改进 注灰成功率 插旗杆

针对川东北地区2001年到2007年高温、高压力系数的38口试气井140井次注灰施工进行了统计分析，发现地层压力系数高于1.75、压井液密度高于1.90 g/cm3的8口试气井，16个试气层位共计注灰16井次，注灰失败4井次，“插旗杆”事故2井次，注灰一次成功率62.5%，注灰“插旗杆”事故率12.5%。

针对此类高压力系数井的注灰工艺技术进行了认真深入的分析研究，从2007年通过改进高压力系数试气井注灰工艺以来，地层压力系数高于1.75的9口试气井、14个试气层位、注灰14井次，注灰施工一次成功率达到了100%，为同类气井注灰施工提供了宝贵经验，值得参考借鉴。

一、事故的原因分析

对于高压力系数井，在高密度压井液压井注灰时，密度高于灰浆的顶替液会出现“紊流”和“层流”，对注灰施工成功与否有着重要的影响。

由于注灰所用灰浆的密度一般是1.9 g/cm3，而高压力系数井压井时压井液的密度经常高于1.9 g/cm3，注灰用高密度的压井液顶替低密度的灰浆时，容易出现“紊流”和“层流”，导致顶替过程中虽然顶替量是符合设计要求的，但是实际上高密度的压井液流动的速度快，而低密度灰浆的流动速度相对较慢，这样注灰顶替完后，实际上大部分灰浆并没有到达设计深度，导致上提管柱反洗井时，又将大部分灰浆反洗了出来，因此导致注灰失败。

二、工艺改进措施

1、对于高压力系数井注灰时，对灰浆和隔离液密度做特殊要求。

此类井进行注灰时，要求所配灰浆的密度必须高于压井液密度0.2 g/cm3以上，并且要求隔离液的密度必须与灰浆密度一致。这样就有效避免了“紊流”和“层流”对注灰的不利影响。

2、采用“衡注灰”的方法，有效解决了注灰过程中由于注灰用顶替液和井内压井液密度差的存在对注灰造成的不利影响。

1）在设计注灰管柱时，上部下入“高强度单流凡尔”2级和“高强度旋塞阀”1级，高强度单流凡尔距离末根油管的距离应等于注灰井段的长度，高强度旋塞阀处于开启状态，连接在高强度单流凡尔下面。

2）用压井液大排量循环洗井，进出口液性基本一致、无油气显示为止。

3）用压井液对地层进行试挤以求取地层的吸收指数，如果地层在泵压低于某一压力时基本不吸收，反打一定的压力再关井侯凝。

4）按设计配好灰浆。如果要注水泥塞上面的油层尚未射开或夹层足够大，则实配灰浆量应在理论用量基础上多附加一些，可以增加注灰的施工成功率。如果夹层相对小而上面的油层又已经射开，则实配灰浆量以替完顶替液、起管柱反洗井前，井内所留理论灰面比上面油层的底界低1-2m 为准，否则灰浆一旦到了上面的油层后，在与上面油层的直接接触下，可能会因为滤失作用使灰浆失水而导致水泥速凝，也可能因为上面油层中地层水的影响而导致水泥速凝，从而导致“插旗杆”事故的发生，这是特别需要注意的。

5）大排量正顶替完灰浆和比原井压井液密度低0.01-0.02g/cm3的顶替液，顶替量计算方法与普通注灰计算方法一样，通常欠顶量按照施工经验，灰面深度每1000m欠顶0.1m3为宜。这里欠顶量的计算方法是经验计算方法。

6）起油管至设计灰面以上1-2m，然后大排量反洗井。

由于用的顶替液密度比原井压井液密度低0.01-0.02 g/cm3，即套管内液柱所产生的压力要比油管内液柱所产生的压力要高，井深每增加1000m液差所产生的压力就增加0.1-0.2MPa，相当于5000m深的井注灰时，套管比油管压力高0.5-1.0MPa，起管的过程中，套管内的液体有通过油管鞋向油管内流动的趋势，但是由于装了单流阀，所以在卸开单流阀以前，套管内的液体无法流到油管内；在起钻起到高强度单流凡尔时，先关闭下面的高强度旋塞阀，然后再卸开高强度单流凡尔，等把反洗井管线接好后，重新打开高强度旋塞阀，开始用原压井液大排量反洗井。

7）反洗井后再起管200-300m，然后灌满井筒，反憋上一定的压力再关井侯凝，这样能够使水泥在同样的时间内凝固的更好，强度更高。

三、对于高压力系数井，注灰工艺改进后的优点：

从设计思路上杜绝了“插旗杆”事故的发生，通常的“插旗杆”事故都是由于油管外面的水泥凝固将油管一起凝固住而造成的，由于采用“衡注灰”方法，是控制油管内顶替液的密度略低于原井筒内压井液的密度来注灰的，所以当卸掉“单流阀”后，在压差的作用下，套管内的水泥只能通过油管鞋流进油管里，而油管里的水泥不可能反流到套管里去，反洗井后起油管不少于200m（通常注灰井段不会大于200m），并且反打压力后再关井侯凝；对于夹层相对小而上面的油气层已经射开的井注灰时，由于控制实配灰浆量以替完顶替液、起管柱反洗井前，井内所留理论灰面比上面油层的底界低1-2m 为准，防止灰浆到达上面的油层，避免因为灰浆在与上面油气层接触时发生滤失作用，因失水而导致水泥速凝；也可避免因为上面油气层中地层水的影响而导致水泥速凝，从而避免了“插旗杆”事故的发生。这些措施的实施，都从根本上杜绝了“插旗杆”事故的发生。

自从2007年我们改进高压力系数试气井注灰工艺以来，我们对地层压力系数高于1.75的9口试气井、14个试气层位、注灰14井次，都取得一次成功，注灰施工一次成功率达到了100%，再也没有出现过注灰“插旗杆”事故，为同类气井注灰施工提供了宝贵经验。