泡酸解卡技術在格拉芙油田的應用分析

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。該油田發現于1984年，南北25公里，東西30公里，探明儲量12 億桶以上。區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巖，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，油層壓力明顯小于上部水層壓力（油層壓力經過多年開采持續下降），甲方為了防止井控風險，使用上部水層壓力設定的鉆井液密度較大，極易產生壓差卡鉆。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，極易發生卡鉆事故。

據統計，區塊內所有鉆井承包商均在三開油層段出現過卡鉆事故，甚至多次出現鉆井LWD 儀器被埋事故。區塊內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，以上解卡技術的實踐效果均不太明顯。由于油層段地層石灰巖占比超過90%，因此泡酸解卡技術在油區內應用廣泛，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、鈣質物等發生反應，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物、地層巖屑或泥餅中的碳酸鹽組分發生酸化反應或發生鈉膨潤土轉為氫膨潤土的脫水反應，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 泡酸解卡作業程序

以區塊內XX井的泡酸作業為例：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

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

現場取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

該井井身結構為三開定向井：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，根據井身結構和鉆具組合計算震擊器以下的環空容積約為3.25m3。建議環空的酸液量至少要達到鉆頭到卡點處環空容積的兩倍，也就是6.5m3，鹽酸覆蓋井底的高度達到約110m。

同時，為了后續分批頂替酸液的作業需求，現場確定配置13m3濃度為15%的鹽酸。

2.1.3 酸液配置

根據算好的配酸量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注酸的管線，并試壓。

2.2 注酸施工作業

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;泵沖數為1881 沖；使6.5m3的酸液進入環空，6.5m3的酸液留在鉆具內（需要提前計算好頂替量和泵沖數，留在鉆具內的酸液量可根據現場情況適當減少）；

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

15分鐘后開始上下活動鉆具，帶頂驅扭矩，嘗試震擊器上、下擊解卡。

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

2.3 排酸施工作業

由于酸液在井底和地層反應會產生大量氣體，因此，排酸過程中應注意井控風險。

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

3 結語

（1）除使用鹽酸外，可根據地層巖性以及現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。區塊內泡酸解卡作業出現過井下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人員務必遠離作業區域。

（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點，但鹽酸與碳酸鹽巖反應速度快不易控制，在短時間內產生大量氣體，有引發溢流、加速漏失的風險。因此，在注酸過程以及泡酸中，務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，排酸時通過節流管匯和液氣分離器。

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

（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，酸液濃度可根據現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”，后續鉆井施工要注意。

（9）泡酸作業后需要對井下鉆具和儀器進行全面的探傷檢測。