注水泥塞工藝是將一定量的水泥漿替到套管內或井眼的某一部位，使其形成滿足注采需要的新的人工井底或滿足工藝過程的臨時封閉某井段的工藝技術。
一、工藝原理
當乾水泥與適量的水混合成水泥漿後，水泥顆粒與水立即發生水化反應，使水泥漿中產生以水矽酸鈣為主要成分的膠體，隨著水化作用的不斷進行，膠體不斷增多，並逐漸聚集變稠。同時在膠體中產生形成水泥石的新化合物，逐漸在非晶質膠體中開始呈現微粒晶體，並逐漸硬化，使水泥漿失去流動性。在這一過程中，當水泥漿開始變稠並部分失去塑性時，稱為初凝；當水泥漿完全失去流動性並剛能承擔一定壓力時稱為終凝。終凝完畢後水泥漿硬化成石。二、注水泥塞的目的及用途
在井下作業中注水泥塞是常用的工藝技術之一。注水泥塞的目的及用途主要有以下幾種：（1）封閉已試油層上返新層試油，或進行分層作業時的封堵非目的層。
（2）封閉底部水層；
（3）找堵漏、找封竄、上部套管試壓等隔開封閉某一層段。
（4）堵塞報廢井及回填枯竭層位。
（5）出於安全目的的封閉層位（如封閉高壓層、有毒有害流體層）
（6）特殊情況下的封堵。
三、注水泥塞的方法及施工步驟
1.注水泥塞方法
按注水泥塞位置來分有實心水泥塞及懸空水泥塞兩種。為節省水泥、和方便施工，一般情況下多採用注懸空水泥塞方法。根據井內壓力及施工工藝分為灌注法注水泥塞、循環法注水泥塞、擠注法注水泥塞（包括循環+擠注）、電纜/繩索倒灰法等四種方法。
2.注水泥塞施工步驟
（1）循環注水泥塞這是目前油田套用最廣泛的方法。是將配好的水泥漿泵入井內循環頂替至預定位置，候凝固結，形成封堵。其施工步驟如下：
1).將注水泥管柱下至預計水泥塞底部,並循環洗井到井內穩定。
2).按設計配製好水泥漿後按前隔離液，水泥漿、後隔離液、替置液順序和設計量注入井內。
3).將水泥漿替置到設計位置,此時,管內外應處於平衡，上提管柱至預定水泥面以上1-3m
4).反循環洗井，洗出多餘水泥漿。
5).起管柱至安全位置,坐井口、灌滿壓井液、關井候凝。
6).候凝一定時間後,探水泥面位置(深度)
7).按標準試壓檢驗水泥塞密封情況.試壓方法根據不同的井況採用相應的方法.
（2）擠注水泥塞操作程式
擠注水泥塞多用於封堵高壓層,其施工步驟如下：
1).將管柱或封隔器/橋塞下至設計位置。
2).充分洗井后座井口或座封封隔器。
3).用清水試擠吸收性以壓力穩定後計算，時間和擠入量
4).按試擠數據參數，擠入水泥漿量及替置量，並上提至反洗位置。
5).反洗井或正（反）擠入壓井液,關井候凝。
6).候凝一定時間後,探水泥面位置(深度)
7).按標準試壓檢驗水泥塞密封情況.試壓方法根據不同的井況採用相應的方法.
特別提示:為了避免擠水泥過程中造成井下管柱固封及其它井下事故，所以在擠水泥作業中應注意以下事項。
1）擠水泥前必須對目的井段以上的套管進行試壓，試壓不合格則需下封隔器進行保護。不能驗證上部套管情況的,不宜使用擠注法注水泥塞。
2）擠注管柱必須密封,不得出現短路等現象,管柱結構應有詳細記錄。
3）根據施工要求加入一定比例添加劑,保證有足夠的施工時間。
4）擠水泥施工過程必須保證設備運轉正常。
5）井口承受擠入壓力和關井憋壓候凝不刺不漏。
6）出現問題後,可採用擠清水措施，將水泥漿稀釋推遠。
（3）電纜/繩索倒灰法注水泥塞操作程式
倒灰法法注水泥塞是利用倒灰筒等工具將一定量水泥漿裝入筒內，由電纜或鋼絲繩送至預定的注水泥深度處，通過電流爆破或機械撞擊等方法將灰筒打開，水泥漿流出,然後提出倒灰筒,置流在井筒內的水泥漿候凝固結，形成封堵。
倒灰法注水泥塞多用於封堵要求不高,灰塞厚度較小的層段,其施工步驟如下：
1).採用電纜/繩索+帶規環的碎削打撈籃通井至預定水泥塞底部以下。定位校深並標定記號.
2).配製水泥漿
3).將配製好的水泥漿灌入倒灰筒內
4).用電纜或鋼絲繩送至預定的注水泥深度處，深度採用校深或標定的記號深度.
5).將灰筒打開後提出倒灰筒
6).關井候凝。
7).候凝一定時間後,用電纜或鋼絲繩探水泥面位置(深度)
8).按標準試壓檢驗水泥塞密封情況.
（4）灌注法注水泥塞操作程式
灌注法注水泥塞就是往井筒內一定深度處灌注部分水泥漿，然後上提管柱至安全位置，關井侯凝的一種工藝方法，多用於夾層較厚、灰面要求不嚴格的井，是成功率最大的。其施工步驟如下：
1).將注水泥管柱下至預計水泥塞底部,並循環洗井到井內穩定。
2).按設計配製好水泥漿後按前隔離液，水泥漿、後隔離液、替置液順序和設計量注入井內。
3).將水泥漿替置到設計位置
4).起管柱至安全位置,坐井口、關井候凝。
5).候凝一定時間後,探水泥面位置(深度)
6).按標準試壓檢驗水泥塞密封情況.試壓方法根據不同的井況採用相應的方法.
3.特殊情況下的注水泥塞方法
(1).對漏失層的措施
1)．填砂、填石子堵漏
2)．長纖維物混入水泥漿中防漏失
3)．雲母片等規則雜物
4)．墊稠泥漿或粘稠劑物質
5)．底木塞
6)．化學暫堵劑處理
(2).高壓井注水泥
1)．壓井
2)．對高壓低滲層、高壓高含水層等注水泥採用擠注工藝方法。要擠壓候凝
3).特殊情況下，可採用將水泥漿替到位後擠注，原地反洗出口控制壓力（裝油嘴），帶壓候凝。
四、注水泥塞計算
1.水泥漿體積的計算
式中V———水泥漿用量，m3；
D.———套管內徑，m；
H———水泥塞長度，m；
K———附加係數（1.5-1.7），其取值原則是深井多取，淺井少取，井徑小多取，井徑大少取，水泥塞短多取，水泥塞長少取。
2.乾水泥量計算
t=1.467V（γ水泥漿-1）式中
V———水泥漿用量，m3；
t———乾水泥數量，t；
γ水泥漿———配置水泥漿密度，g/cm3。
3.清水用量計算
Q=V×γ水泥漿-t式中
Q———清水用量，L；
γ水泥漿———水泥漿密度，g/cm3；
t———乾水泥數量，t。
五、影響水泥漿性能因素及水泥漿填加劑
1.注水泥塞對井內壓井液的要求
1）．井內壓井液應處於穩定狀態，油套平衡。2）．注水泥塞前，應充分循環洗井，其作用是降溫除氣
3）．作好水泥漿與壓井液配伍性試驗，採取調整壓井液或水泥漿性能來解決，以及考慮隔離液等。
4）必要時為了保證注水泥塞質量，在調整好壓井液性能基礎上應對水泥塞井段井壁泥餅油垢污物的清除及對套管的洗刷。
2.影響因素
水泥的性能主要表現在其凝固過程中。影響因素除了其本身的礦物成分及物理性影響外，外部影響條件也很多，因此施工作業使用油井水泥時應注意考慮以下因素。（1）水泥礦物成分
要求得到不同凝結時間，一定強度及較好流動性的水泥，水泥礦物成分是一個重要的參數。對於油氣井注水泥塞施工，應選擇油井水泥，其成分基本能滿足強度、流動性抗腐蝕等條件。
（2）水灰比對水泥性能的影響
水泥水化所需的水量是很難確定的，因不同礦物成分，不同細度、不同溫度、不同的混合材料和處理劑，水泥水化時所需的水量都是不同的，生成的水化物也是不同的。
水灰比的增加，水泥漿中膠體成分相對降低，漿體對水泥顆粒的懸浮能力也降低，自由水在水泥塞段或封堵層等中形成水帶，大大影響水泥塞質量。
（3）溫度和壓力對水泥性能的影響
隨著井深增加，井下溫度和壓力也增加，水泥水化速度加快，水泥的水化物也發生變化，水泥漿（石）的性能也隨之發生很大變化。其中溫度的影響較壓力更顯著。
一般隨溫度和壓力的增加，都會使水泥凝結時間縮短，流動度下降，水泥早期強度增加，由此造成水泥石強度降低，滲透性增加。因此，深井施工中要特別注意。
3. 水泥漿填加劑及性能
油井水泥的品種是有限的，為了滿足不同情況下注水泥塞作業施工及其質量的要求，有時須配合各種外加劑填加劑來調節水泥性能。目前所用填加劑主要有緩凝劑、速凝劑、減阻劑、降失水劑、降密度劑、加重劑及防漏劑等。1）.緩凝劑
對於深井或地溫梯度高的井，由於水泥漿凝結時間縮短，流動性差，而施工時間比較長，常加入延長凝結時間（或稠化時間）的緩凝劑。
常用的緩凝劑有鐵鉻木質素磺酸鹽（123）、酒石酸、葡萄糖酸鈣（鈉）、硼酸鹽、羧甲基羥乙基纖維素、磷酸鹽、磺化丹寧等。
2）.速凝劑
在淺井和井下溫度較低的注水泥塞或堵漏施工中，為了縮短水泥凝結時間及增加水泥早期強度，加入速凝劑。常用的速凝劑有氯化鈣，氯化鈉和矽酸鈉等。
3）.減阻劑
減阻劑的加入能改善水泥漿的流動性，有利於水泥漿在低速低壓下進入紊流狀態，提高注水泥質量。例如在循環法封串中減阻劑的加入更為重要，常用的減阻劑有萘磺酸甲醛聚合物、木質素磺酸鹽及鐵鉻木質素磺酸鹽等。
4）降失水劑
降失水劑能防止水泥漿急劇脫水、改善水泥漿中微粒的數量和級配。常用降失水劑有羧甲基羥乙基纖維素、土般土及烷基磺酸鈉等。
5）降密度劑
井下有低壓漏失層時，注水泥時可能發生井漏，以引出更多的麻煩，因而常加入降密度劑，降低水泥漿密度。常用降密度添加劑有搬土、硅藻土，瀝青粉等密度小、吸水性強的混合材料。
6）加重劑
在有高壓地層情況下擠注水泥，常加入密度大的添加劑。主要有赤鐵礦粉、重晶石粉、鈦鐵礦粉和石英砂粉等高密度的惰性材料。
7）防漏劑
井下有低壓漏失層時，也可以加入與泥漿堵漏劑相同的物質，也可用膠質水泥漿。
常用添加劑有碎木片、樹皮、鋸木等纖維狀物質，還有顆粒狀物質如硬瀝青，塑膠及珍
珠岩等，還有片狀材料如雲母、玻璃紙片等。
選擇填加劑時還必須注意以下問題：
（1）在填加劑時，不僅要使水泥漿某項性能要求能達到要求，還應考慮填加劑對其它性能的影響。如在使用緩凝劑時，往往使水泥早期強度下降；使用速凝劑時，往往使水泥漿流動性變差，所以必須對水泥漿全面性能進行檢查。
（2）填加劑品種的選選和用量的確定，事先應作室內試驗，取得基本數據，以指導現場施工。有些填加劑用量比例都有極限，超過此限，則會起相反的作用，應引起注意。
（3）在選用填加劑時還應注意施工條件。如用量過大或過於靈敏都會給現場施工帶來困難。
4.稠化實驗
六、注水泥塞注意事項
注水泥塞的特點在於要將相對體積少的水泥漿置於大的井眼中去，而流徑管道均比套管小，因此存在壓井液污染、摻混、升溫快、流阻大，壓差大易失水等一系列問題。考慮注水泥塞的特點，注水泥塞時應當注意以下問題：
1．井徑資料，在裸眼注水泥塞時應選擇堅硬地層處，優選一個規則井段，並在要求允許的範圍內。
2．掌握準確的設計量與記錄量，認真計算水泥、水、添加劑和頂替量，使用足夠量的隔離液，尤其實際施工記錄量要準確。水泥量的附加數要求考慮注替過程中被稀釋，摻混或污染影響水泥塞質量問題。
3．要求水泥漿均勻程度和流動性能好。
4．嚴格施工程式，認真執行操作規程，防止掉落事故及各類事故。
七、事故案例
1998年5月10日，某作業隊在齊108-16-18井進行注灰作業施工。該井的基本數據是：套管外徑為∮177.8mm，人工井底為1320m，欲封堵井段為1250~1306m，封堵後生產井段為1149~1190m，設計灰面位置為1220m。因該井兩個井段漏失嚴重，故採用打橋塞碰壓注灰工藝（設計橋塞位置為1240m，碰壓閥下在橋塞上部20m處，預計灰塞厚度20m）。該作業隊首先進行通井，通井合格後，按設計要求下注灰管柱，打橋塞完成在1240m，進行正注灰漿0.5m3，打清水碰壓後上提2根管柱候凝。當候凝10h後，上提油管發現遇卡，在500KN範圍內反覆活動解卡無效，造成“插旗桿”事故，後轉大修。案例提示：注灰施工前，要查清井的各項資料；施工準備要充分；下管柱必須通井後再施工；候凝時必須將油管鞋提到設計灰面100m以上；關井後，確保井口密封。
八、井控要求
注水泥塞（作業監督應注意）1．按設計要求安裝好井控裝置。
2．用設計要求密度的洗（或壓）井液洗（或壓）井合格後才能進行施工。
3．進出口管線試壓合格，並每間隔10-15m用地錨並加墊軟物固定牢靠。
4．井口密封可靠。
安全要求：
1．配灰時，抓牢刺槍，防止因泵壓大造成刺槍飛起傷人；
2．配灰時，操作人員穿戴勞保用品；
質量要點：
1．注灰管柱深度、油井水泥、水泥添加劑、淡水應符合設計要求，管柱應按設計試壓合格；
2．注灰前套用清水（或壓井液）洗井脫氣一周以上，直至出口無氣泡；
3．全部施工動力設備必須能正常工作才能注灰；
4．所配水泥漿密度達到設計要求；
5．水泥漿前後要注入淡水作隔離液。
6．灰漿頂替到位，反洗時要待殘餘灰漿返淨，如果未返灰漿要認真核實洗井液量及出口返出量數據，確認管柱以上液面均無灰漿方可；
7．施工時間控制在水泥漿稠化時間70％以內。
8．候凝管柱應符合施工設計要求，管柱應上提至最上面一個油層射孔段以上50米；
9．關井候凝時間達到設計要求後才能探灰面；
10．探灰面時加壓20KN，反覆探兩次，確認灰面深度合格後應上提油管至原候凝位置進行反洗井、正試壓，試壓合格方可結束注灰。
