泡酸解卡技術(shù)在格拉芙油田的應(yīng)用分析

李占超（中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井三公司，遼寧 盤錦124010）

1 背景介紹

伊拉克格拉芙油田位于伊拉克南部濟加爾省，在省會納西里耶以北85公里處，距離伊拉克巴格達和巴士拉市均約300公里。該油田發(fā)現(xiàn)于1984年，南北25公里，東西30公里，探明儲量12 億桶以上。區(qū)塊白堊紀油藏中含有石油，格拉芙油田Mishrif組按其巖石物理性質(zhì)分為上、中、下三個單元，Mishrif中部孔隙度好，油氣飽和度高，是主要的儲集層，以游離油顯示為特征，巖性研究表明主要為石灰?guī)r，礦物學研究表明主要為方解石和部分白云巖。

格拉芙油田主要部署大平臺叢式井，每個平臺部署14～28口井不等，井間距為10或20m，鉆進、開采同時進行。油田主力油層段垂深2250～2350米（Mishrif 地層），滲透性強，易形成厚泥餅，部分層段地層水化膨脹縮徑，容易導(dǎo)致粘附卡鉆；同時由于三開裸眼段存在不同的地層壓力系統(tǒng)，油層壓力明顯小于上部水層壓力（油層壓力經(jīng)過多年開采持續(xù)下降），甲方為了防止井控風險，使用上部水層壓力設(shè)定的鉆井液密度較大，極易產(chǎn)生壓差卡鉆。因此，三開油層井段鉆井過程中在粘附和壓差的同時作用下，極易發(fā)生卡鉆事故。

據(jù)統(tǒng)計，區(qū)塊內(nèi)所有鉆井承包商均在三開油層段出現(xiàn)過卡鉆事故，甚至多次出現(xiàn)鉆井LWD 儀器被埋事故。區(qū)塊內(nèi)卡鉆處理前期一般采用震擊器震擊解卡、打清水或者稀膠液解卡、打解卡劑解卡，以上解卡技術(shù)的實踐效果均不太明顯。由于油層段地層石灰?guī)r占比超過90%，因此泡酸解卡技術(shù)在油區(qū)內(nèi)應(yīng)用廣泛，且效果較好，成功率較高。

泡酸的原理是利用酸液與巖石中的石英、粘土、鈣質(zhì)物等發(fā)生反應(yīng)，使卡點附近阻塞物溶解或體積縮小。泡酸解卡就是使被卡鉆具與地層之間的粘結(jié)物、地層巖屑或泥餅中的碳酸鹽組分發(fā)生酸化反應(yīng)或發(fā)生鈉膨潤土轉(zhuǎn)為氫膨潤土的脫水反應(yīng)，致巖石裂解、疏松、破碎利于鉆具活動從而使被卡鉆具解卡。

2 泡酸解卡作業(yè)程序

以區(qū)塊內(nèi)XX井的泡酸作業(yè)為例：XX井是一口大斜度S型三開定向井，完鉆井深3485米，最大井斜55.4°。該井完鉆后準備起鉆時遇卡，開泵循環(huán)正常，判斷為油層粘卡。多次嘗試活動鉆具以及震擊器震擊解卡，以及打清水和稀膠液解卡無效后，決定進行泡酸解卡。

2.1 施工前準備

2.1.1 酸液配方的選擇

伊拉克當?shù)貎H能及時供應(yīng)濃度為31%的鹽酸；同時，根據(jù)研究結(jié)果顯示，濃度為15%的鹽酸被公認為溶解地層、提供導(dǎo)流能力最強，濃度在24%～28%之前，鹽酸的反應(yīng)速度隨著濃度的增加而增加，超過這一濃度范圍后反應(yīng)速度不增反降。在外部影響因素一定時，濃度28%的鹽酸反應(yīng)速度不到濃度15%鹽酸反應(yīng)速度的一半，反應(yīng)時間大于15%鹽酸反應(yīng)時間的4倍。因此常規(guī)酸濃度范圍主要集中在12%～20%，通常選用濃度15%的酸液。

現(xiàn)場取31%的鹽酸樣品，分別配置濃度為10%，15%以及20%的酸液，用配置的酸液和巖屑樣品進行滴定試驗。試驗表明15%和20%的酸液與巖屑反應(yīng)較為強烈，強于10%的鹽酸。因此，綜合考慮確定配置濃度為15%的鹽酸。

酸液配方：31%的鹽酸+1.5%的緩蝕劑+清水，密度1.08g/m3。

2.1.2 配酸量的計算

該井井身結(jié)構(gòu)為三開定向井：26”鉆頭*322m+18-5/8”套管*320m；17-1/2”鉆頭*2002m+13-3/8”套管*2000m；12-1/4”鉆頭*3485m。

井下鉆具組合為：12.25"PDC鉆頭+9.625"1.22°螺桿+12"扶正器+變扣+9.5"LWD+變扣+3根8"鉆鋌+8"震擊器+8"鉆鋌+變扣+14*5.5"加重鉆桿+5.5"鉆桿。

因為震擊器能正常工作，確定卡點在震擊器以下。震擊器以下鉆具組合長度為55米，根據(jù)井身結(jié)構(gòu)和鉆具組合計算震擊器以下的環(huán)空容積約為3.25m3。建議環(huán)空的酸液量至少要達到鉆頭到卡點處環(huán)空容積的兩倍，也就是6.5m3，鹽酸覆蓋井底的高度達到約110m。

同時，為了后續(xù)分批頂替酸液的作業(yè)需求，現(xiàn)場確定配置13m3濃度為15%的鹽酸。

2.1.3 酸液配置

根據(jù)算好的配酸量13m3，分別計算酸液、緩蝕劑以及清水的用量，按清水、緩蝕劑、31%濃度鹽酸的順序依次注入混酸罐。

配酸過程中連接好往井內(nèi)注酸的管線，并試壓。

2.2 注酸施工作業(yè)

注酸泵泵入1m3清水作為前置隔離液，排量1m3/min;

注酸泵泵入13m3配置好的濃度為15%的鹽酸，排量1m3/min;

注酸泵泵入1m3清水作為后置隔離液，排量1m3/min;

泥漿泵泵入頂替液（原鉆井液）28m3，排量3m3/min;泵沖數(shù)為1881 沖；使6.5m3的酸液進入環(huán)空，6.5m3的酸液留在鉆具內(nèi)（需要提前計算好頂替量和泵沖數(shù)，留在鉆具內(nèi)的酸液量可根據(jù)現(xiàn)場情況適當減少）；

懸重適當下壓，帶頂驅(qū)扭矩35000 英尺/鎊，保持鉆具靜止15分鐘，使酸液和地層充分反應(yīng)。

15分鐘后開始上下活動鉆具，帶頂驅(qū)扭矩，嘗試震擊器上、下?lián)艚饪ā?/p>

本案例井最終通過泡酸解卡。如果不能實現(xiàn)解卡，則每隔半小時，從鉆具內(nèi)頂替1m3 酸液進入環(huán)空，繼續(xù)進行靜止和活動鉆具的操作。鉆具內(nèi)酸液頂替完畢后，確認無法解卡，則需要排出井內(nèi)酸液，并準備后續(xù)處理措施或者第二次泡酸解卡作業(yè)。

2.3 排酸施工作業(yè)

由于酸液在井底和地層反應(yīng)會產(chǎn)生大量氣體，因此，排酸過程中應(yīng)注意井控風險。

計算好酸液由井底返回地面的頂替量以及泵沖數(shù)，在酸液即將返回地面之前，停泵。關(guān)閉半封防噴器，降低排量后從節(jié)流管匯和液氣分離器排出污染酸液。

3 結(jié)語

（1）除使用鹽酸外，可根據(jù)地層巖性以及現(xiàn)場實際情況選擇氫氟酸或者鹽酸與氫氟酸混合的土酸。

（2）需要根據(jù)酸液的密度與原鉆井液的密度差異，計算泡酸過程中井底的壓力變化，分析井漏或者井涌的風險。

（3）酸液濃度的選擇還需要考慮井下工具和儀器的耐酸程度，如果井下儀器和工具不耐酸或者耐酸性低，可以選擇配置濃度稍低的酸液，同時酸液的浸泡時間和頻次都選擇適當減少。區(qū)塊內(nèi)泡酸解卡作業(yè)出現(xiàn)過井下LWD 儀器被酸液腐蝕情況。

（4）由于酸液腐蝕性較強，一定要做好人員的防護，穿戴好防護服、防護面罩、護目鏡、抗酸手套等，配酸作業(yè)前做好安全分析并組織安全會議；配酸以及注酸過程中無關(guān)人員務(wù)必遠離作業(yè)區(qū)域。

（5）采用鹽酸解卡方法具有工藝風險小、處理時間短、效果好、效率高、處理事故費用低等優(yōu)點，但鹽酸與碳酸鹽巖反應(yīng)速度快不易控制，在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，有引發(fā)溢流、加速漏失的風險。因此，在注酸過程以及泡酸中，務(wù)必安排人員穿戴好防護用品，在振動篩坐崗觀察，注意觀察井涌和漏失情況，做好井控風險防護，排酸時通過節(jié)流管匯和液氣分離器。

（6）泡酸解卡過程中考慮帶頂驅(qū)扭矩活動鉆具，嘗試解卡，需要頂驅(qū)工程師協(xié)助作業(yè)，確認頂驅(qū)扭矩的可設(shè)定范圍。

（7）如果第一次泡酸解卡不成功，可考慮進行第二次泡酸作業(yè)，酸液濃度可根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當上提，但是不建議酸液濃度超過20%。

（8）泡酸段井眼極易形成“大肚子”，后續(xù)鉆井施工要注意。

（9）泡酸作業(yè)后需要對井下鉆具和儀器進行全面的探傷檢測。