固井----水泥浆失重

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1、固井----水泥浆失重技术与发展固井前后,环空液柱压力是分阶段变化的。前隔离液返出套管前,环空液柱压力等于泥浆柱压力，水泥浆刚返至环空预计位置时,液柱压力等于水泥浆、前隔离液和上覆泥浆柱的压力之和。此时,前隔离液和上覆泥浆柱的压力在水泥浆初凝时,都可视为一个常数,以后则可能发生变化。随着水泥的凝固,水泥浆液柱压力是变化的。刚返至环空预计高度时,其液柱压力等于平均比重乘返高。8/8/2021采油803班赵朋学号：20081425序号：381、水泥浆胶凝引起的失重水泥是一种胶凝物质，它与水混合后，水泥浆在物理、化学作用下逐渐从液

2、态转变成固态。根据前面所介绍的水泥凝结和硬化理论可知，在水泥浆水化过程中，在浆体内部形成两种不同类型的三维空间网“凝聚-结晶网”，正是由于这种网架的作用（胶凝作用），在水化水泥颗粒之间以及它们与井壁和套管之间，相互搭接起来形成了一种空间网架结构，使水泥浆柱的一部分重量悬挂在井壁和套管上，从而降低了水泥浆柱作用在下部地层的有效压力，即所谓水泥浆胶凝引起的失重。当浆柱有效压力低于地层压力，地层里的油、气，水就侵入环形空间。8/8/2021采油803班赵朋学号：20081425序号：382、桥堵引起的失重在注水泥过程中及水泥返至设

3、计高度静止之后，由于水泥浆失水形成的水泥饼、钻井时井下未带出的岩屑、注水泥时高速冲蚀下的岩块以及水泥颗粒的下沉等因素，在渗透层或井径和间隙较小的井段形成堵塞（即桥堵），使得桥堵段上部浆柱压力不能继续有效地传递至桥堵段下部的地层，而下部浆柱由于体积的减小（水泥水化体积收缩和失水），桥堵前上部浆柱作用的压力就失去了一部分（或全部），此时作用在下部地层的有效静液压力就减小了，这就是桥堵引起的失重过程和实质，当作用在地层上的环空有效压力低于地层压力时，地层里的油、气、水就会侵入环形空间。桥堵引起的失重的严重程度主要决定于水泥水化体积

4、的减小程度和水泥浆失水的大小8/8/2021采油803班赵朋学号：20081425序号：38水泥浆凝固过程中的四个现象多余的水在水泥初凝过程中便会以自由水析出,这是水泥在凝固过程中发生的第一个现象因地层,特别是渗透层一般都附着有泥饼。套管比较光滑,且不具有渗透性,所以水泥浆与套管胶结较好。自由水就会跑向水泥一地层胶结面,从而形成静水液柱,这是水泥凝固过程发生的第二个现象。8/8/2021采油803班赵朋学号：20081425序号：38水泥浆凝固过程四个现象水泥凝固过程发生的第三个现象是：目前注水泥是边混合,边向井内注。因混合

5、水泥的时间先后不一,比重也不尽相同,且地温又随井深成梯度变化,所以水泥浆在井下凝固时间就不一致。从水泥浆比重看,比重大的较比重小的应先初凝，从混合水泥时间先后顺序看,先混合的应先初凝，从水泥浆所处的位置看,水泥浆位于深部比位于浅部应先初凝。由于初凝时间不一致,释放自由水的时间就有先后。当这一段释放出自由水,由液体状态变为固体状态时,那一段可能还处于液体状态,或者说这一段已经初凝,那一段才开始初凝。8/8/2021采油803班赵朋学号：20081425序号：38水泥浆失重水泥浆凝固过程发生的第四个现象是:水泥浆初凝时释放出的自

6、由水,使水泥浆液柱压力变成静水柱压力,这种现象叫做失重。8/8/2021采油803班赵朋学号：20081425序号：38就整个水泥封固段而论,失重是分段出现的。在高压或异常高压区固井,失重问题是关系到固井成败的突出问题。这个问题必须慎重对待,妥善解决。因为高压和异常高压区,水泥封固的油气水层具有相当大的原始饱和压力,当水泥浆返到预定位置经历一定时间后,水泥浆就逐渐初凝,分段失重。当上覆泥浆、前隔离液和部分未初凝的水泥浆以及刚初凝失重的水泥浆产生的液柱压力之和大于地层压力时,油气水就不致上窜，若压力过大,使自由水进入渗透层,也

7、可能还会发生环空液面下降。若压力小于地层原始饱和压力时,水泥浆与地层又没有足够的胶结强度,油气水就会上窜,造成封固段窜槽。这时,如果井口失控,油气水上窜就会引起泥浆外溢,甚至井喷,给油田开发带来难以弥补的损失。8/8/2021采油803班赵朋学号：20081425序号：38随着我国石油工业的迅猛发展和钻井技术的不断革新以及在国际合作的技术交流中，对水泥浆失重所引起的窜井喷井有了相应的措施：8/8/2021采油803班赵朋学号：20081425序号：38预防水泥浆在凝结过程中因失重引起的油、气、水窜的措施1）限制水泥返高；2）

8、在水泥柱内采取多种凝结时间（或稠化时间）；3）环形空间憋压候凝；4）在注水泥前增加环空泥浆密度；5）利用常规多级注水泥技术；6）增加水泥浆混合水的密度；7）使用充气水泥或非渗透水泥。8/8/2021采油803班赵朋学号：20081425序号：38固井过程防窜防喷在高庄和异常高压区固井,防窜