泡酸解卡技術在伊拉克某油田的實踐與認識

＊那宇 汪文星 張磊

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

前言

在鉆井過程中，井下鉆具陷入井中無法自由活動的現象稱為卡鉆。導致卡鉆的原因有很多，包括井眼清洗不當、井筒穩定性差、井眼軌跡差、鉆井液設計不當、鉆具組合設計不當及粘附力差等[1]?？ㄣ@事故分為壓差卡鉆、循環卡鉆和機械卡鉆三大類，其中循環卡鉆包括坍塌卡鉆和砂橋卡鉆，機械卡鉆包括縮徑卡鉆、鍵槽卡鉆、泥包卡鉆、落物卡鉆等[2]。鉆井過程中一旦發生卡鉆事故，不但會延長鉆井周期及增加鉆井費用，若處理不當很容易導致井壁坍塌、井漏等復雜事故，甚至會使井眼報廢，從而產生巨大的經濟損失。

卡鉆事故發生后，需要結合鉆柱懸重、扭矩、開泵循環情況、井眼情況等進行綜合分析，判斷卡鉆原因，以制定相應的解卡策略。目前常用的解卡方式主要包括活動解卡、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。在實際應用中，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。實踐證明，針對在以碳酸鈣、碳酸氫鈣為主的灰巖地層發生的卡鉆事故，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，將卡鉆處的地層巖屑、粘結物、掉塊等通過酸化反應破碎溶蝕而變得疏松，從而達到鉆具解卡的目的。在A井的鉆探作業過程中出現卡鉆情況，經常規解卡方式失敗后，嘗試實施泡酸解卡。

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上法爾斯巖層、下法爾斯巖層和第三紀杰里貝巖層至白堊紀納赫爾-烏姆爾巖層，該井井身結構如表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井身結構

2.卡鉆事故發生經過

在A井的五開作業鉆8-1/4"井眼至3400m后起鉆，下入定向鉆具開始定向鉆進，鉆進至3760m后起鉆電測，之后下入LWD鉆具，鉆進至4280m中完。下6-5/8"尾管時在3262m遇阻，起出尾管進行通井作業，通井鉆具在鉆頭位置4187m時，扭矩由8kN·m突然上漲至13kN·m，頂驅蹩停。上提鉆具至170t，下壓至95t，無效，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鉆具及震擊器震擊解卡均無效。該8-1/2"井段上部M-Lkirkuk及Jaddala等地層泥頁巖段易垮塌，坍塌壓力系數高于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進行鉆進。而同時由于下部油層的壓力虧空，導致MB21地層孔隙壓力約為0.9sg，則該井段于MB21地層最大井內壓差為：0.0098×（1.35-0.9）×3777.5=16.66MPa，壓差卡鉆風險極大；且根據該井井身結構，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，進一步加劇了壓差卡鉆風險；所以判斷卡鉆原因為壓差卡鉆，又考慮到該段地層巖性主要是石灰巖，決定實施泡酸解卡。

3.泡酸解卡技術

(1)解卡作業思路

卡鉆的處理措施受井眼軌跡限制，常規處理手段難以達到解卡效果。通過上述分析得知本井是壓差卡鉆，泡酸解卡方法有優勢。泡酸解卡最大難題是解決酸液配方和酸液漏失問題，可通過優選酸液配方、注酸方式等手段解決。

首先通過室內研究，優選酸液配方，達到與地層相適的效果，同時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。第二，分析和計算配酸量，通過現場該井已鉆數據，反算實際環空容積和附加量，計算理論的酸液用量。第三，分析注酸方式對泡酸解卡成敗影響大，要根據卡點位置、鉆井復雜等因素，合理選擇正循環、反推還是綜合注酸法，最后進行現場泡酸解卡作業[7-9]。

(2)研究和選擇酸液配方

通過在室內進行研究，結果顯示在實施泡酸解卡時，鹽酸濃度范圍主要集中在12%～20%，鹽酸濃度為15%時被公認為具有其最強的溶解地層、提高地層導流能力的性能。綜合考慮鉆井設備、管線、鉆具組合及人身安全等因素，決定利用15%鹽酸進行解卡處理。鹽酸與白云巖地層的反應方程式如下[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、鐵離子穩定劑、防膨劑、助排劑。

同時配置了密度1.08g/cm3的隔離液，包括清水、氯化鉀、增粘包被劑。

(3)分析與計算配酸量

截至卡鉆事故發生，該井井身結構共經歷五開：36"鉆頭×30m+導管×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。測試過程中發現震擊器可以正常工作，確定卡點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構與鉆具組合，公式為[5]：

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

經計算所需酸液量為10.5m3，為了確?，F場需求，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，本井采用正循環的方式進行注酸。

(4)泡酸解卡施工過程

①在懸重30～190t范圍活動鉆具，震擊器多次震擊無果；分別施加扭矩30kN·m、35kN·m、42kN·m，無效；

②在懸重30～170t范圍內活動鉆具，每20min利用震擊器上擊、下擊各一次，防止上部鉆具粘卡；同時配置酸液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??；

⑦以每15分鐘0.5m3的速率循環排放泥漿，期間上提鉆柱至50t，施加35kN·m，嘗試解卡失??；

⑧施加扭矩32kN·m，下放鉆柱懸重至40t，釋放扭矩過程中震擊器下擊工作，懸重恢復至卡鉆前的143t，解卡成功；

⑨循環排放酸液，起鉆，更換隨鉆震擊器和鉆頭，繼續通井。

4.經驗與認識

A井在該石灰巖段發生卡鉆，釋放扭矩后多次嘗試活動鉆具及震擊器震擊解卡等措施均未能成功解卡。嘗試進行泡酸解卡，解卡成功。本次泡酸解卡施工速度快，成功率高，為該油田石灰巖地層類似卡鉆事故積累寶貴經驗。主要結論如下：

（1）向酸液中加入鐵離子穩定劑和緩蝕劑是為了保護井下鉆具組合、地面管線等設備不被鹽酸腐蝕；泡酸過程中需注意泡酸作業時間不能過長，以減小酸液對井下鉆具產生的影響；泡酸解卡作業后應避免猛提猛放、頓鉆溜鉆、強扭等作業；起鉆后需要對井下鉆具組合及儀器等進行探傷檢測或更換井下鉆具組合。

（2）除使用鹽酸外，可以根據地層巖性及現場的實際情況選擇土酸、氫氟酸等，達到更好的解卡效果。

（3）盡管采用鹽酸進行解卡效率高、效果好，但鹽酸與碳酸鹽反應速度相對過快，若控制不當很容易在短時間內產生大量氣體，進而引發溢流、漏失等事故。因此在利用鹽酸泡酸解卡施工過程中，需安排特定人員留意井涌及井漏情況，做好井控風險防護。

（4）泡酸結束后，酸液可能會使井下部分井徑擴大形成“大肚子”，井壁泥餅也會因泡酸作業而破壞，對后續作業產生影響。因此，后續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保證潤滑劑濃度，這些措施可以有效保證井壁的穩定性和潤滑性。