[科普中国]-注入水泥

概述

注入水泥就是从井口经过套管柱将水泥浆注入井壁与套管柱之间的环空中，将套管柱和地层岩石固结起来的过程。固井的目的是固定套管，封隔井眼内的油、气、水层，以便于下-步的钻进或进行其它生产工艺。最常见的注水泥方法是从井口经套管柱将水泥浆注入并从环空中上返。除此之外，还有一些用于特殊情况下的注水泥技术，包括双级或多级注水泥、内管注水泥、反循环注水泥、延迟凝固注水泥等。

注水泥技术所包括的内容有：选择水泥、设计水泥浆性能、选择水泥外加剂、井眼准备、注水泥工艺设计等。

油井水泥是固井工程主要材料之一，由于油气井注水泥要把水泥泵送到井下几百米或几千米井眼与套管的环形空间，而井下温度和压力又随井深而增加，因此对油井水泥性能的要求与一般建筑用水泥就应有所不同。例如，对油井水泥的流动性、凝结时间以及水泥石的渗透性等有特殊的要求。对油气井注水泥的基本要求包括：

1）水泥浆返高和套管内水泥塞高度必须符合设计要求；

2）注水泥井段环形空间内的钻井液全部被水泥浆替走，不存在残留现象；

3）水泥石与套管及井壁岩石有足够的胶结强度，能经受住酸化、压裂及下井管柱的冲击；

4）水泥凝固后管外不冒油、气、水，环空内各种压力体系不能互窜；

5）水泥石能经受油、气、水长期的侵蚀。1

发展现状国外注水泥固井技术（1）CemCRETE固井技术

为解决异常压力固井问题，道威尔一斯伦贝谢公司研究开发了CemCRETE固井技术。该技术是基于混凝土水泥浆技术，根据颗粒级配原理，通过优化水泥及外缠料的颗粒，使单位体积内固相颗粒增加，尽量降低水泥浆水灰比，提高水泥石的抗压强度和降低水泥石的孔隙度和渗透率。在墨西哥Vi11ahermosa油田，道威尔一斯伦贝谢公司用密度为1.309/cm³的CemCRETE低密度水泥浆成功完成了4600m的127mm尾管固井作业，固井质量良好。阿曼石油开发公司采用密度为2.40/cm³的CemCRETE水泥浆技术成功解决了Sarmad油田井深为4800mm的深井膏盐层的高压固井问题。1998年以来，CemCRETE固井技术在全球20国家600多口井进行了成功应用。

（2）泡沫固井技术

近几年来，美国哈利伯顿公司一直致力于机械注氮气泡沫水泥浆固井技术研究与完善工作，研制开发了相应的外加剂及配套现场施工工艺技术。泡沫水泥浆由净浆、氮气、稳泡剂及水泥浆处理剂组成，密度可低达0.72 g/cm³，美国在西德克萨斯的Spraberry油田，使用泡沫水泥浆（密度0.82～1.149/ccm³，失水