風(fēng)城作業(yè)區(qū)井鹽垢阻卡管柱打撈技術(shù)

胡黎明

摘 ? ? ?要：打撈鹽垢阻卡管柱在修井作業(yè)中是比較少見(jiàn)的打撈技術(shù)，對(duì)于在打撈過(guò)程中遇到的問(wèn)題具有深刻的研究意義。風(fēng)城011井管柱被鹽垢內(nèi)堵外卡，并伴隨著地層壓力大、環(huán)空間隙小、管內(nèi)落物等問(wèn)題，增加了施工難度。從此次打撈過(guò)程、打撈技術(shù)及難點(diǎn)、鹽垢阻卡原因分析、鹽垢阻卡井打撈新方法等方面做出了研究與思考，并提出了相關(guān)建議與意見(jiàn)。

關(guān) ?鍵 ?詞：鹽垢;內(nèi)堵外卡;打撈難度;原因分析;打撈技術(shù)

中圖分類號(hào)：TE 358 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? 文章編號(hào)： 1671-0460（2020）04-0634-04

Abstract： Salvaging salt scale stuck pipe string is a relatively rare salvage technology in workover operation， the problems encountered in the salvage process have research significance. The pipe string of Fengcheng well 011 was stuck by salt scale inside and outside， and with the problems of high formation pressure， small annular space gap and falled objects in the pipe， the construction difficulty was increased. The salvage process， salvage technology and difficulties， cause analysis of salt scale sticking， new salvage methods of salt scale sticking wells were analyzed and studied， and relevant suggestions were put forward.

Key words： salt scale; internal plugging and external sticking; salvage difficulty; cause analysis; salvage technology

風(fēng)城011井完鉆于2009年6月24日，完鉆井深4 166.0 m。目前人工井底：3 871.56 m。固井質(zhì)量不合格，目前地層壓力：60.843 MPa，壓力系數(shù)為1.61。

1 ?井況及特點(diǎn)簡(jiǎn)介

井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如下：

表層套管： φ339.7 mm×9.65 mm×494.34 m;技術(shù)套管：φ244.48 mm×13.84 mm×3 367.5 m;油層套管：φ177.8 mm×11.51 mm×1 209.11 m;油層套管：φ139.7 mm×10.54 mm×4 160.57 m。

井內(nèi)結(jié)構(gòu)：φ88.9 mm外加厚油管297根×2 825.67 m+φ73 mm外加厚油管108根1 010.2 m+尾帶φ90 mm喇叭口完成于3 843.05 m。

根據(jù)上次修井資料提示，該井經(jīng)氮?dú)鈿馀e和酸化壓裂后油管內(nèi)在1 772 m處遇阻（遇阻位置有逐漸上移現(xiàn)象），管柱外被卡實(shí)，造成油井停產(chǎn)。

經(jīng)過(guò)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料的分析，該井有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）地層壓力高：油層中部壓力60.84 MPa，壓力系數(shù)為1.61，屬于二類風(fēng)險(xiǎn)井，需要用重泥漿壓井（施工使用泥漿密度在1.66～1.50 g/cm3）。

（2）井內(nèi)環(huán)空間隙小：φ139.7 mm×10.54 mm油層套管與φ88.9mm外加厚油管接箍外徑φ114.3 mm間的均環(huán)空間隙為2.16 mm。

（3）管柱內(nèi)阻外卡，無(wú)循環(huán)通道，起管柱前無(wú)法壓井。

（4）在井深1 209.11 m處由φ177.8 mm套管變徑為φ139.7 mm套管。

2 ?打撈作業(yè)過(guò)程中的難題

（1）由于井內(nèi)管柱內(nèi)外阻卡，無(wú)循環(huán)通道，抬井口前無(wú)法實(shí)施壓井，且地層壓力高，存在井控風(fēng)險(xiǎn)。另外，在打撈過(guò)程中也存在階段性壓井的問(wèn)題[1-3]。

（2）環(huán)空間隙僅為2.16 mm，管柱內(nèi)外鹽垢阻卡且外卡井段長(zhǎng)，只能選擇內(nèi)撈且選用帶水眼的工具。

（3）在后期打撈中，發(fā)現(xiàn)油管內(nèi)有不明金屬落物，使打撈復(fù)雜化。

（4）該井在1 209.11 m處φ177.8 mm套管變徑φ139.7 mm，在小套管內(nèi)打撈時(shí)，存在虹吸現(xiàn)象，導(dǎo)致多次打撈判斷失誤。

3 ?打撈過(guò)程分析

3.1 ?打撈前壓井

起初用清水5 m3，反擠壓井，泵壓20 MPa，泵排量450 L/min，擠壓不通。

敞開(kāi)井口觀察4 h，井穩(wěn)定、無(wú)外溢;在6 h內(nèi)拆井口、搶裝70 MPa井控裝置，試壓52 MPa一次性合格。

在打撈作業(yè)時(shí)，為保證井筒液柱壓力，采用階段性替漿壓井法向井筒內(nèi)替入泥漿。具體措施如下：第一次在大井筒內(nèi)倒扣撈獲φ88.9 mm外加厚油管130根總長(zhǎng)1 242.33 m，在提出65根時(shí)，接φ105 mm洗井接頭，再下到魚(yú)頂后，用r=1.66 g/cm3，μ=61 S泥漿替出井內(nèi)清水11 m3，替完漿后提出全部鉆具帶出剩余油管;然后下入打撈工具，探到魚(yú)頂后，再次替出井筒內(nèi)剩余的清水11 m3，以此類推。

這樣在較短的時(shí)間內(nèi)保證了井筒內(nèi)一定的液柱壓力，有效地控制了井控風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 ?打撈原則

根據(jù)該井的打撈難點(diǎn)確立了以下打撈原則：

① 打撈工具受限，必須選用帶水眼的打撈工具且內(nèi)撈為主;

② 井內(nèi)管柱阻卡，無(wú)循環(huán)壓井通道，不可一次性活動(dòng)解卡;

③由于井深，提下鉆費(fèi)時(shí)間，要盡量避免倒散剩余油管造成的打撈復(fù)雜化;

④ 地層壓力高，要確保井筒液柱壓力及時(shí)替入泥漿[4-5]。

3.3 ?打撈過(guò)程

① 在前兩次用倒扣撈矛打撈時(shí)，打撈效果較好，但由于井筒泥漿比重大，導(dǎo)致?lián)泼缐K滑動(dòng)不靈活，增加了打撈難度，于是選用公錐打撈（表1）。

② 在第二次下入公錐撈空后，下入Φ115 mm鉛印至2 962.24 m，打印提出鉛印。印痕分析為Φ73 mm外加厚油管接箍外徑。印痕如圖1。

③ 第三次下入公錐打撈撈空，公錐底部有明顯的劃痕，判斷為魚(yú)頂內(nèi)有堅(jiān)硬的不明金屬落物，為避免倒散下部油管的風(fēng)險(xiǎn)，做決定倒正扣鉆桿磨銑魚(yú)頂。被磨公錐底部顯示如圖2。

④ 由井深2 962.24 m遇阻，凹磨磨銑至2 963.24 m。

⑤ 下入φ73 mm母錐，撈獲油管2根，從油管內(nèi)掏出片狀及較硬的塊狀金屬落物如圖3（設(shè)計(jì)中并未反應(yīng)管內(nèi)有落物）。

⑥ 在后期打撈過(guò)程中，均用公錐造口打撈，但管柱內(nèi)鹽垢結(jié)實(shí)較硬，公錐引入后泵壓飚高，開(kāi)泵打撈時(shí)容易憋泵。提出的管柱內(nèi)帶出大量的柱狀交結(jié)鹽垢，期間要做好管柱內(nèi)憋壓鹽垢彈出傷人的防范措施[6-8]。帶出鹽垢如圖4。

⑦ 后期打撈過(guò)程中由于管內(nèi)鹽垢堵塞，可以提鉆時(shí)鉆桿內(nèi)有無(wú)返液為參考來(lái)判斷打撈結(jié)果。但該井在井深1 209.11 m處φ177.8 mm套管變徑為φ139.7 mm，在打撈過(guò)程中存在虹吸現(xiàn)象，即使在撈空的情況下，提鉆初期也會(huì)出現(xiàn)鉆桿內(nèi)外溢現(xiàn)象。

例如，在第二次下入Φ73 mm公錐探魚(yú)頂至2 962.24 m，造口打撈后，在起初提出40立根時(shí)，鉆桿內(nèi)有外溢現(xiàn)象，之后便不再外溢。此時(shí)以為撈獲的油管脫落，繼續(xù)下鉆再次打撈，但撈完提鉆時(shí)情況與前相同，后來(lái)提出全部鉆具撈空。（打鉛印證實(shí)管內(nèi)有落物，此次公錐造口不成功，導(dǎo)致打撈失?。?/p>

虹吸現(xiàn)象是液態(tài)分子間引力與位能差造成的，即利用水柱壓力差，使水上升后再流到低處。由于管口水面承受不同的大氣壓力，水會(huì)由壓力大的一邊流向壓力小的一邊，直到兩邊的大氣壓力相等，容器內(nèi)的水面變成相同的高度，水就會(huì)停止流動(dòng)[9-11]。

⑧ 該井井深且使用重泥漿壓井，在開(kāi)泵打撈過(guò)程中，刺漏鉆桿10根，給打撈作業(yè)增添了隱患。刺漏鉆桿如圖5。

4 ?鹽垢形成的原因分析

4.1 ?歷次修井作業(yè)情況

該井在前次小修作業(yè)時(shí)使用鹽水壓井，后來(lái)氮?dú)鈿馀e，氣舉后又實(shí)施酸化（鹽酸）壓裂，壓裂后管柱內(nèi)堵，油管憋壓60 MPa憋不通。

在此次打撈作業(yè)時(shí)，從管柱內(nèi)帶出大量的柱狀鹽結(jié)晶。

由以上因素可提出下面思考：

N2 + 3H2—→2NH3（催化劑、高溫、高壓）

NH3 + H2O—→NH3·H2O

NH3·H2O—→NH4++OH-

NH4+ + Cl-—→NH4Cl

NH4Cl即為此次管內(nèi)外阻卡的鹽結(jié)晶——銨鹽。

銨鹽是氨與酸作用得到銨鹽，銨鹽是由銨根離子（NH4+）和酸根離子組成的化合物。一般為無(wú)色晶體，易溶于水，是強(qiáng)電解質(zhì)。

4.2 ?銨鹽預(yù)防措施：

① 小修上修完后要用清水替出井筒內(nèi)鹽水，避免井筒內(nèi)富集Cl- ，從而為制造銨鹽提供條件。

② 氮?dú)鈿馀e過(guò)的井，壓裂前要用清水充分洗井脫氣，脫去剩余氮?dú)?，杜絕銨鹽的形成[12]。

③ 對(duì)于銨鹽阻卡的井不能采用憋高壓方法使管柱憋通，壓力越高鹽結(jié)晶結(jié)實(shí)越硬、阻卡越嚴(yán)重。

對(duì)這種經(jīng)過(guò)特殊施工、井內(nèi)成分復(fù)雜的井，進(jìn)行酸化壓裂時(shí)，要嚴(yán)格查閱井史，做出科學(xué)的設(shè)計(jì)。

4.3 ?銨鹽內(nèi)堵外卡井的新解卡解堵方法

銨鹽是氨與酸作用得到銨鹽，銨鹽是由銨根離子（NH4+）和酸根離子組成的化合物。一般為無(wú)色晶體，易溶于水，是強(qiáng)電解質(zhì)。

一般銨鹽的性質(zhì)也類似于鉀鹽，如溶解度，一般易溶，易成礬。在化合物分類中常把銨鹽和堿金屬鹽歸為一類。銨鹽的化學(xué)性質(zhì)：

①有一定程度的水解。因?yàn)榘笔侨鯄A，銨鹽是弱堿強(qiáng)酸鹽或弱堿弱酸鹽，前者水解后溶液顯酸性。

②受熱分解，所有的銨鹽加熱后都能分解，其分解產(chǎn)物與對(duì)應(yīng)的酸以及加熱的溫度有關(guān)。分解產(chǎn)物一般為氨和相應(yīng)的酸。如果酸具有氧化性，則在加熱條件下，氧化性酸和產(chǎn)物氨將進(jìn)一步反應(yīng)，使NH3氧化為N2或其氧化物[13]。

根據(jù)銨鹽受熱易分解的化學(xué)性質(zhì)，可以在井筒內(nèi)加熱銨鹽，使得銨鹽能夠在井筒內(nèi)分解，從而是井內(nèi)管柱解卡。該反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：

NH4Cl = NH3+HCl ?（加熱60 ℃）

在現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)連續(xù)油管將管柱內(nèi)的銨鹽沖出至地面，然后熱洗井或是管柱內(nèi)注熱蒸汽的方法來(lái)達(dá)到熱分解銨鹽效果。

5 ?結(jié) 論

（1）井筒如此小的環(huán)空間隙很容易形成砂卡及鹽垢卡，該井為環(huán)空被壓實(shí)的鹽垢卡死，活動(dòng)解卡80T無(wú)效。建議不要在φ139.7 mm的井筒內(nèi)下φ88.9 mm外加厚油管，以避免造成再次阻卡。

（2）對(duì)于管內(nèi)外鹽垢阻卡的打撈井，打撈前若先采用連續(xù)油管進(jìn)行管內(nèi)沖砂，可有效避免提鉆過(guò)程中管內(nèi)段塞狀憋壓鹽垢彈出傷人的風(fēng)險(xiǎn)。另外，對(duì)于此次打撈，若進(jìn)行管內(nèi)沖砂，可以提前判斷出管內(nèi)落物的井深位置，為后期打撈提供依據(jù)。

（3）在實(shí)施氮?dú)鈿馀e、酸化壓裂等增產(chǎn)措施時(shí)，要仔細(xì)研究之前上修的井史資料，深入分析各個(gè)工藝之間的銜接性，剔除工程事故因素，避免工程事故的發(fā)生。

（4）對(duì)于銨鹽垢阻卡這種故障井可以通過(guò)嘗試化學(xué)方法來(lái)實(shí)施解卡?？梢院?jiǎn)化施工作業(yè)，有效地降低成本。

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