浅谈油气井永久性封井工艺技术

李冬 吴蛟 周锐 苗虎(中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏 银川 750001)

0 引言

随着油田的开发，存在无油气、无开采价值以及经工业开采后无工业开采价值的油气井。这部分油水井没及时封闭，既影响周围环境，还严重危害当地人民群众的生活质量，因此对永久性封井工艺进行研究能在很大程度上确保环境质量，还能对油田开发带来一定促进作用。

1 封井的目的

在油田开发过程中，进入中后期以后，随着产量的递减，能源的衰竭，部分油、气、水井或探井(包括评价井)、开发井，无潜力可挖，又无其它用途，部分油水井出现高含水或采出率较低没有开发价值的现象，很大程度上影响到某个区块的注水剖面和正常产量，尤其是一些关停井由于井筒没有得到及时封闭，导致井口大溢流，整个地层压力降低，临井产量下降；更有甚者导致周围环境严重污染，对当地居民生产生活带来极大影响；或是城市规划以及国家建设需要，为了消除安全隐患、保护地层、保护环境，恢复地貌，需要进行永久性封井。因此，封井工作在油田开发过程中无论从地质开发还是环境保护上都占有相当重要的作用。但是在目前的井下作业标准中，对于油水井封堵工艺概念比较模糊，特别是一些技术标准没有定义，导致封井作业效果不明显，甚至频繁出现封堵失败、井下管柱卡钻事故的发生，无形中增加了作业成本和风险。

2 封井作业的组成

在当前长庆油田井下作业的过程中，最主要的工作就是封井。而其中封井是属于一项工作量较大，难度较高以及技术型要求较高的工作之一。因而，在施工的过程中，需要提高施工人员的工作技术力度，尽可能的减少一些不必要的事故发生。封井的工作作业可以划分为两部分，第一是地面泥浆的装配，循环系统，其中在此过程中宏需要根据井口的具体情况来制定出配置出对应的泥浆，根据一系列的要求之后才可以进行入井。第二是将泥浆进行顶替，进行入井的工作。其中，在配置完对应的泥浆之后，需要借助水泥车来将泥浆泵入到井中，之后使用倾述来顶替到对应的设计方案中的深度位置。

3 永久性的封井工艺

3.1 套管外封井的作业方式

封堵作业方式根据油水井井身结构，我们将封井作业分为两大部分：第一是套管外(表套环形空间内)封井。在当前的情况中，经常是将一些长久不要的井来进行处理，其中在封堵之前来进行吸水的工作，但是都不能体现出较高的承压性。因而显示出套环空间过紧的质量较差，需要进行二次的封堵工作。其中常见的套管外封井主要有三种方式。

(1)首先是在表套环形钢板上，焊接对应的喇叭状的口，接着灌入钻井上的膨胀剂，之后在灌入清水，进一步保证膨胀剂可以在环形空间内发挥作用，起到封堵的作用。(2)在表套内“架桥”封堵。向表套环形空间内逐步的灌入一些小颗粒的石子，进而来形成对应新的水泥饼面，之后再灌入一些泥浆。(3)射孔封该种方法主要是在靠近水泥饼面的套管上逐步的进行射孔，之后用双封钻具进行解挤封，从而在表套上返出泥浆来停止工作。

3.2 套管内封井的作业方式

简单来说，套管内封井的作业方式是根据不同的井况、需求来采取不同的封堵工艺。简单来说，封堵工艺大致可以划分为两大类。

3.2.1 封井方法方面

(1)挤注法封井。一般来讲，挤注法封井工作应用于一些井筒压力较大，而且不能进行正常的封井的关停井。其中在开展作业时，需要根据水泥柱的预计深度来科学合理地计算出需要水泥灌注的时间。同时，需要适当的调整水泥浆自身的密度，在此过程中，要保证水泥浆的初凝时间大于灌注的时间，进而来减少事故的发生。(2)常规封井法。常规封井法一般适用于低压、小溢流的关停井，采用了打开井口下入光油管+斜尖的管柱对井筒进行分段封堵的方法。

3.2.2 封井管柱结构方面

不动管柱封井。一般油田在开发完成之后，部分的水井就会不注入清水，进而使得井筒内的压力没有释放。因此在常规封井的作业中，需要将内部的压力进行释放，从而才可以进行后续的工作。该种常规井一般采用不动管柱封堵的办法。首先是从井口来逐步的向井筒内不断地挤入泥浆，之后使用清水顶替的方式将泥浆送至井筒中的预定位置，在泥浆凝固之后以及井口无压力时，逐步的起管柱分段打水泥至井口。

4 封井施工要求

4.1 井口的安装和井筒的清理

4.1.1 井口的安装

(1)对于闲置时间短，井口配件相对齐全，井口安装相对简单，打孔放压后即可安装井口。(2)由于许多井长期停、弃，部分井口严重锈蚀或遭到破坏，周围环境比较复杂，需要对井口进行特殊处理，然后再装好井口。施工中必须要有严密的安全防范措施，保证安全，防止井喷及其意外事故。

4.1.2 井筒的清理

井筒清理是永久性封井前期的一个最重要的工作，也是安全及井控工作的关键环节。部分井口长期敞口闲置，井内堆满杂物或不明物质，需要使用外钩、斜尖、刮刀、捞筒、铣鞋等工具进行反复清理，直至清理至设计井段。清理井筒的过程中，必须周密考虑、小心谨慎，详细了解井史资料，严防卡钻使处理复杂化，并要做好井控措施，杜绝压力突然释放造成的井喷和管柱上顶事故。井筒杂物清理完毕需要通井、刮削、热洗，将井筒彻底清理干净，以保证水泥与地层及套管的胶结效果。

4.2 对射孔层位的封堵

确保套管外无窜槽，层间无窜、漏，然后封堵射孔层。先测射孔层段吸水能力是否达到挤封要求，挤封后要根据套管规格按标准试压检验。对于长距离的射孔段或没有吸水能力的射孔层，一般在射孔层位以上，套管外固井质量好的井段进行注水泥，形成向上比较连续的、稳固的胶结井段，防止射孔层压力上窜。

4.3 注灰井段和灰柱高度的设计

注灰井段一般设计为：射孔层段(挤灰或灌注)、油层套管外固井质量好的井段、上部井段(灰面在井口5m以下)。灰塞高度设计：灰塞高度一般在80～100m左右，对于射孔层位较长的井段，一般采取在射孔井段上部注50m灰塞，封闭射孔井段。

5 长庆油田主要封堵工艺

在长庆油田进行封堵的工艺时，不同的井内需要注入一些水源来减少发生井筒内的形成一些窜流通道，进而来减少受到一些油层的污染。一般神剧具体跌实际情况来说，将具体的封堵工艺划分为了两种。

5.1 水泥返高在洛河层以上

一般是在需要封堵的水泥返高到对印度歌洛河层时，来实施对应的封井工作。此时对油层也提出了对应的要求，需要及时的将油层进行封堵，进而来避免水源受到污染。其中，具体的封堵工作步骤是，首先是封堵射孔段油层，接着封堵井筒。第三是 封堵浅部水源层。第四是封堵地表层。接着进行井口处理最后来设立标志、地貌恢复。

5.2 水泥返高在洛河层以下

一般在处理水泥返高到达洛河层以下的井时，首先是借助挤封油层和二次的固井俩实施封堵的工作，其中具体的施工工艺是先进行封堵射孔段油层，之后进行塞封堵井筒，接着封堵浅部水源层并对地表层也进行封堵工作，之后进行井口处理，最后是 设立标志、地貌恢复。在对当前施工现场中的封堵情况进行分析了解到，分段打水泥封堵工艺与全井进行封堵工艺是存在较大的差别的，其中选择分段的打水泥封井中可以绝对的封堵油水层，进而来避免水层受到油层的影响第二是分段打水泥堵塞可以制定封堵层中进行压差的检验，也就是指出封堵的工作不合格就可以进行再次的水泥堵封工作，但是全段的水泥封井却不可以进行分段压差的检验。然而，在选择分段打水泥堵塞时也会存在一定的缺点，选择一些生石灰和石子来进行填充就会延长施工的时间，进而来造成一系列的井下事故发生。甚至也会形成一些‘搭桥’现象发生，进而来使得管柱的深度达不到预定的要求，进而影响质量。

6 在对油水井进行封井过程的一系列的注意事项

6.1 加大对井控及安全关的管理和监督

在当前一系列的油井封堵工作中，井口的闲置时间较长，因而井内的情况不容易掌握，极容易发生一系列的安全事故，经常会出现较大的压力，进而就需要相关的施工人员来准确的把握施工的现场情况，进而来严格的按照规定步骤来执行。其中，首先是需要相关的监督管理人员来准确的检查队伍的工具是否安全，之后一些消防设备是否齐全。第二是检查车辆的情况，车辆是否可以进行稳定的运行，流程是都齐全和准确。第三步是检查施工的队伍是否都可以按照施工的设计方案来进行落实施工的工作，施工人员自身的素质。第五是需要在在开始工作之前来进行油井的试压，进一步的保证油井在封井工作之前的安全性。之后是需要及时的对现场进行设置，保证现场中可以进行消防处理，对施工人员进行消防知识的考察。最后是在现场的监督过程中需要及时的检测一些是否存在一些有毒的气体，气体的含量是否达标，如果还未进行工作之前，需要进行及时的停止工作，而且撤离到相对安全的区域之中。

6.2 严把注入水泥的质量关

在封井的工作中，最关键的就是要将油层与井筒之间进行挤封，保证管柱和地层数据自身的准确性。再者，相关的管理人员需要对现场中的动力设备进行管理和检测，及时的检测水泥符合相关的标准要求。尽可能的避免水泥出现受潮的影响，避免罐内会存在一些杂质。最后，相关的监督管理人员要对现场的施工人员进行管理和教育，进而来保证施工人员可以按照施工的标准和设计方案进行落实工作。

6.3 封井过程中现场环境的监督

在封井的过程中，需要进行液体的顶替，此时就需要相关的监督管理人员来检查液体回收罐是否准备齐全，液体回收罐与液体之间是否连接齐全，尽可能的确保顶替液不会像周边的井场外进行流出，从而避免周边环境受到一定程度的污染。同时，在具体的施工过程中，要仔细的观察是否出现了溢流情况，并且需要及时的与施工责任方来及时的做好封井过程中发生溢流的处理和解决的方案。

7 结语

(1)目前各大油田采取的封井工艺各不相同，没有统一的方案，各有优缺点，本油田所采取的分段打水泥塞工艺可实现对常关井、隐患井、报废井的永久性封井，但仍存在一些缺点，如填充工作量大、施工时间长、易造成井下事故等，需要持续改进。(2)针对长庆油田采取分段打水泥塞封井工艺，可对不同封堵段进行压差检验，确保分段封堵的有效性。(3)改进建议：减少石子、生石灰填充量，降低井下事故风险，采用填充报废油管杆、钢丝绳、钢球等，打悬空水泥塞的工艺方式进行封堵，既有效确保了封堵的有效性，也防止了再开采的可能性。