泡酸解卡技術(shù)在伊拉克某油田的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)

＊那宇 汪文星 張磊

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司 北京 100027 2.中國(guó)海洋石油國(guó)際有限公司 北京 100027 3.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司 天津 300459）

前言

在鉆井過(guò)程中，井下鉆具陷入井中無(wú)法自由活動(dòng)的現(xiàn)象稱為卡鉆。導(dǎo)致卡鉆的原因有很多，包括井眼清洗不當(dāng)、井筒穩(wěn)定性差、井眼軌跡差、鉆井液設(shè)計(jì)不當(dāng)、鉆具組合設(shè)計(jì)不當(dāng)及粘附力差等[1]。卡鉆事故分為壓差卡鉆、循環(huán)卡鉆和機(jī)械卡鉆三大類，其中循環(huán)卡鉆包括坍塌卡鉆和砂橋卡鉆，機(jī)械卡鉆包括縮徑卡鉆、鍵槽卡鉆、泥包卡鉆、落物卡鉆等[2]。鉆井過(guò)程中一旦發(fā)生卡鉆事故，不但會(huì)延長(zhǎng)鉆井周期及增加鉆井費(fèi)用，若處理不當(dāng)很容易導(dǎo)致井壁坍塌、井漏等復(fù)雜事故，甚至?xí)咕蹐?bào)廢，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

卡鉆事故發(fā)生后，需要結(jié)合鉆柱懸重、扭矩、開(kāi)泵循環(huán)情況、井眼情況等進(jìn)行綜合分析，判斷卡鉆原因，以制定相應(yīng)的解卡策略。目前常用的解卡方式主要包括活動(dòng)解卡、震擊解卡、倒扣解卡、套銑解卡、浸泡解卡、磨蝕解卡、爆炸解卡等。在實(shí)際應(yīng)用中，需要將以上幾種解卡方式組合使用，才能成功解決卡鉆事故。實(shí)踐證明，針對(duì)在以碳酸鈣、碳酸氫鈣為主的灰?guī)r地層發(fā)生的卡鉆事故，泡酸解卡是一種非常有效的方式[3-6]。

泡酸解卡是通過(guò)向卡鉆位置注入鹽酸、土酸等，使其與地層中的碳酸鹽充分接觸反應(yīng)，將卡鉆處的地層巖屑、粘結(jié)物、掉塊等通過(guò)酸化反應(yīng)破碎溶蝕而變得疏松，從而達(dá)到鉆具解卡的目的。在A井的鉆探作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)卡鉆情況，經(jīng)常規(guī)解卡方式失敗后，嘗試實(shí)施泡酸解卡。

1.A井基本情況介紹

A井地層巖性分布情況如表1所示，從上到下包括第三紀(jì)上法爾斯巖層、下法爾斯巖層和第三紀(jì)杰里貝巖層至白堊紀(jì)納赫爾-烏姆爾巖層，該井井身結(jié)構(gòu)如表2所示。

表1 A井自上而下地層巖性及孔隙壓力分布情況

表2 A井身結(jié)構(gòu)

2.卡鉆事故發(fā)生經(jīng)過(guò)

在A井的五開(kāi)作業(yè)鉆8-1/4"井眼至3400m后起鉆，下入定向鉆具開(kāi)始定向鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至3760m后起鉆電測(cè)，之后下入LWD鉆具，鉆進(jìn)至4280m中完。下6-5/8"尾管時(shí)在3262m遇阻，起出尾管進(jìn)行通井作業(yè)，通井鉆具在鉆頭位置4187m時(shí)，扭矩由8kN·m突然上漲至13kN·m，頂驅(qū)蹩停。上提鉆具至170t，下壓至95t，無(wú)效，鉆具卡死，鉆具原懸重143t。泥漿返出和泵壓正常。釋放扭矩后多次嘗試活動(dòng)鉆具及震擊器震擊解卡均無(wú)效。該8-1/2"井段上部M-Lkirkuk及Jaddala等地層泥頁(yè)巖段易垮塌，坍塌壓力系數(shù)高于1.25，為防止地層坍塌，該井段鉆井液密度通常使用1.30～1.35sg進(jìn)行鉆進(jìn)。而同時(shí)由于下部油層的壓力虧空，導(dǎo)致MB21地層孔隙壓力約為0.9sg，則該井段于MB21地層最大井內(nèi)壓差為：0.0098×（1.35-0.9）×3777.5=16.66MPa，壓差卡鉆風(fēng)險(xiǎn)極大；且根據(jù)該井井身結(jié)構(gòu)，MB21地層井斜平均為80°～85°，下部大尺寸鉆具與井壁低邊接觸面積大，進(jìn)一步加劇了壓差卡鉆風(fēng)險(xiǎn)；所以判斷卡鉆原因?yàn)閴翰羁ㄣ@，又考慮到該段地層巖性主要是石灰?guī)r，決定實(shí)施泡酸解卡。

3.泡酸解卡技術(shù)

(1)解卡作業(yè)思路

卡鉆的處理措施受井眼軌跡限制，常規(guī)處理手段難以達(dá)到解卡效果。通過(guò)上述分析得知本井是壓差卡鉆，泡酸解卡方法有優(yōu)勢(shì)。泡酸解卡最大難題是解決酸液配方和酸液漏失問(wèn)題，可通過(guò)優(yōu)選酸液配方、注酸方式等手段解決。

首先通過(guò)室內(nèi)研究，優(yōu)選酸液配方，達(dá)到與地層相適的效果，同時(shí)研究合適的酸液黏度便于控制漏失速度，使更多的酸液參與解卡反應(yīng)。第二，分析和計(jì)算配酸量，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)該井已鉆數(shù)據(jù)，反算實(shí)際環(huán)空容積和附加量，計(jì)算理論的酸液用量。第三，分析注酸方式對(duì)泡酸解卡成敗影響大，要根據(jù)卡點(diǎn)位置、鉆井復(fù)雜等因素，合理選擇正循環(huán)、反推還是綜合注酸法，最后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)泡酸解卡作業(yè)[7-9]。

(2)研究和選擇酸液配方

通過(guò)在室內(nèi)進(jìn)行研究，結(jié)果顯示在實(shí)施泡酸解卡時(shí)，鹽酸濃度范圍主要集中在12%～20%，鹽酸濃度為15%時(shí)被公認(rèn)為具有其最強(qiáng)的溶解地層、提高地層導(dǎo)流能力的性能。綜合考慮鉆井設(shè)備、管線、鉆具組合及人身安全等因素，決定利用15%鹽酸進(jìn)行解卡處理。鹽酸與白云巖地層的反應(yīng)方程式如下[4]：

最終選擇密度為1.08g/cm3、配置鹽酸濃度15%的解卡劑，酸液包括鹽酸、緩蝕劑、抗酸渣劑、鐵離子穩(wěn)定劑、防膨劑、助排劑。

同時(shí)配置了密度1.08g/cm3的隔離液，包括清水、氯化鉀、增粘包被劑。

(3)分析與計(jì)算配酸量

截至卡鉆事故發(fā)生，該井井身結(jié)構(gòu)共經(jīng)歷五開(kāi)：36"鉆頭×30m+導(dǎo)管×30m；26"鉆頭×115m+20"套管×114.9m；17-1/2"鉆頭×2187m+13-3/8"套管×2186.74m；12-1/4"鉆頭×2830m+9-5/8"套管×2829.8m；8-1/4"鉆頭×4187m。

井下鉆具組合為：8-1/4"牙輪鉆頭+FV+8-1/8"扶正器+6-1/2"鉆鋌×2+8"扶正器+6-1/2"鉆鋌×2+5"加重鉆桿×2+6-1/2"震擊器+5"加重鉆桿×2+5"鉆桿×57+5"加重鉆桿×27+5"鉆桿×150+5-1/2"鉆桿。測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)震擊器可以正常工作，確定卡點(diǎn)在震擊器以下的鉆頭及扶正器位置（即4165～4187m）。所需酸液用量需考慮井身結(jié)構(gòu)與鉆具組合，公式為[5]：

其中，a為附加系數(shù)，通常a的范圍為1.2～1.5；裸眼段長(zhǎng)度為鹽酸覆蓋井底的高度；環(huán)空容積為卡點(diǎn)以下鉆具組合的環(huán)空容積。

經(jīng)計(jì)算所需酸液量為10.5m3，為了確?，F(xiàn)場(chǎng)需求，共配置了12m3酸液和20m3隔離液以作備用，酸液主要浸泡井段為鉆頭及扶正器位置，綜合考慮，本井采用正循環(huán)的方式進(jìn)行注酸。

(4)泡酸解卡施工過(guò)程

①在懸重30～190t范圍活動(dòng)鉆具，震擊器多次震擊無(wú)果；分別施加扭矩30kN·m、35kN·m、42kN·m，無(wú)效；

②在懸重30～170t范圍內(nèi)活動(dòng)鉆具，每20min利用震擊器上擊、下?lián)舾饕淮危乐股喜裤@具粘卡；同時(shí)配置酸液12m3，配置隔離液20m3；

③注酸泵向井底泵入5m3前置隔離液；

④注酸泵向井底泵入10.5m3鹽酸酸液；

⑤注酸泵向井底泵入5m3后置隔離液；

⑥浸泡卡鉆位置0.5h，期間嘗試上提鉆具至55t，下壓鉆具至100t，施加扭矩至30～35kN·m，嘗試解卡失敗；

⑦以每15分鐘0.5m3的速率循環(huán)排放泥漿，期間上提鉆柱至50t，施加35kN·m，嘗試解卡失?。?/p>

⑧施加扭矩32kN·m，下放鉆柱懸重至40t，釋放扭矩過(guò)程中震擊器下?lián)艄ぷ鳎瑧抑鼗謴?fù)至卡鉆前的143t，解卡成功；

⑨循環(huán)排放酸液，起鉆，更換隨鉆震擊器和鉆頭，繼續(xù)通井。

4.經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)識(shí)

A井在該石灰?guī)r段發(fā)生卡鉆，釋放扭矩后多次嘗試活動(dòng)鉆具及震擊器震擊解卡等措施均未能成功解卡。嘗試進(jìn)行泡酸解卡，解卡成功。本次泡酸解卡施工速度快，成功率高，為該油田石灰?guī)r地層類似卡鉆事故積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。主要結(jié)論如下：

（1）向酸液中加入鐵離子穩(wěn)定劑和緩蝕劑是為了保護(hù)井下鉆具組合、地面管線等設(shè)備不被鹽酸腐蝕；泡酸過(guò)程中需注意泡酸作業(yè)時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，以減小酸液對(duì)井下鉆具產(chǎn)生的影響；泡酸解卡作業(yè)后應(yīng)避免猛提猛放、頓鉆溜鉆、強(qiáng)扭等作業(yè)；起鉆后需要對(duì)井下鉆具組合及儀器等進(jìn)行探傷檢測(cè)或更換井下鉆具組合。

（2）除使用鹽酸外，可以根據(jù)地層巖性及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇土酸、氫氟酸等，達(dá)到更好的解卡效果。

（3）盡管采用鹽酸進(jìn)行解卡效率高、效果好，但鹽酸與碳酸鹽反應(yīng)速度相對(duì)過(guò)快，若控制不當(dāng)很容易在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，進(jìn)而引發(fā)溢流、漏失等事故。因此在利用鹽酸泡酸解卡施工過(guò)程中，需安排特定人員留意井涌及井漏情況，做好井控風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)。

（4）泡酸結(jié)束后，酸液可能會(huì)使井下部分井徑擴(kuò)大形成“大肚子”，井壁泥餅也會(huì)因泡酸作業(yè)而破壞，對(duì)后續(xù)作業(yè)產(chǎn)生影響。因此，后續(xù)鉆井液中保證鹽的加量，維持較高的抑制性，加大降濾失劑與隨鉆堵漏劑的含量同時(shí)保證潤(rùn)滑劑濃度，這些措施可以有效保證井壁的穩(wěn)定性和潤(rùn)滑性。