鹽酸洗井技術實例分析

周慶昌，邵晨曦，梅 洋

（肥城市打井隊，山東 肥城 271600）

1 機井設計

山東魯南某礦業(yè)有限公司為解決廠區(qū)辦公和生活用水，委托肥城市打井隊在其廠區(qū)打機井1眼，出水量不小于40m3/h。

機井設計四級成孔，設計開孔直徑500mm，終孔直徑295mm，孔深750m，一、二、三級孔用8mm鋼制螺旋管密封，主要取奧陶系底層水。鉆井設備為SPJ-600型正循環(huán)回轉鉆機。

2 成井工藝

一級管開孔500mm至孔底58m處取砂礫巖石完整，下入Φ426mm×8mm螺旋管。螺旋管送至孔底后用“翻漿法”將水泥砂漿翻至井口實施密封。砂漿沉淀凝固48h后，取芯鉆進。

二級管開孔Φ385mm孔底至380.15m處，取完整砂巖巖心下入Φ377mm×8mm螺旋管，底口做密封處理。此段地層復雜施工難度較大，經(jīng)歷了白堊系、侏羅系、二疊系地層，其中含有紫紅色砂巖、紅色砂礫巖頁巖、棕紅色泥巖砂巖，其中砂巖夾層較厚、硬度大，鉆進困難。中間含有棕紅色泥巖、頁巖和兩層煤巖。根據(jù)當時施工難度，此段易縮孔、水含量少且渾濁，并要求用螺旋管封閉。

三級孔開孔Φ345mm至孔底520.46m處，此段為石炭系地層，含頁巖、砂巖、灰?guī)r、中統(tǒng)以泥頁、巖鋁土巖為主。在517m處遇青灰色灰?guī)r，地層出現(xiàn)變化，下部為奧陶系。因為此段地層含有泥巖、頁巖和鋁土巖所以實施封閉。用反絲接頭將Φ325mm×8mm螺旋管送至孔底，底口做密封處理。螺旋管上部與Φ377mm螺旋管重疊。

四級孔為Φ295mm裸孔，520.46m以下為奧陶系地層，有青灰色灰?guī)r、黃色角礫狀泥灰?guī)r、青淺灰色白云質和灰質白云質出現(xiàn)。

3 投放鹽酸前的抽水試驗情況

根據(jù)施工要求，機井在520.46m以上全部用厚度8mm鋼制螺旋管封閉，520.46m以下奧陶系地層含水量及補集應當充沛。但在實際施工中出現(xiàn)了異常現(xiàn)象。從開鉆到終孔，井口一直回水，水量明顯不足，但也應按要求做抽水試驗。通過實施抽水試驗，該井最大上水量為33m3/h，3次抽水情況詳見表1。不能達到合同要求。

表1 抽水試驗記錄表

由該次抽水試驗記錄表得知：水井的單井出水量越來越多，動水位復位時間越來越短。由此可判定，奧陶系中的石灰?guī)r和白云質灰?guī)r，還有未疏通的巖石裂隙或者有泥巖、碎石堵塞水道。為解決這個問題，效率最快的辦法就是利用鹽酸洗井。鹽酸在井下能與石灰?guī)r、白云質灰?guī)r發(fā)生化學反應。疏通水道，增加單井出水量。

4 鹽酸洗井實施過程及抽水試驗情況

4.1 根據(jù)施工鑒定報告精確定位

機井內(nèi)投放鹽酸前一定要計算出投放準確位置、數(shù)量及濃度，只有這樣才能讓鹽酸在井下發(fā)揮最大效用。鹽酸和灰?guī)r發(fā)生反應比較強烈，所以下酸時一定要找準石灰?guī)r與白云質灰?guī)r的準確位置，計算出井口到灰?guī)r的數(shù)值。鹽酸和水的比重是有差異的，鹽酸的濃度大于水的密度，因此在注入鹽酸時，一定要從灰?guī)r的上部開始。

該井520.46m以上全部用螺旋管密封，在520.46m以下遇到巖層變化出現(xiàn)灰?guī)r，同時520.46m是螺旋管的底口，所以要避開底口，根據(jù)鉆探地質情況，初步確定第一次注酸在525m處開始，第二次注酸應在620m處。

根據(jù)做的抽水試驗結果，目前單井出水量在30m3/h左右，下部巖石又正逢灰?guī)r地層，投入鹽酸后能夠增加出水量。

根據(jù)計算得出裸孔內(nèi)水的容積大約在15m3，所以投入7t鹽酸比較合理。

4.2 實施過程

鹽酸在投放過程中具有一定的危險性，人員以及機井的外圍都要做好防護工作。參加人員全程佩戴手套、口罩、穿膠鞋，最好穿上防護衣。往井內(nèi)注酸時，廠家專業(yè)人員全程現(xiàn)場指導。并由機長協(xié)助注酸人員把鹽酸投放到具體位置。井外的操作臺和機電設備必須用塑料布遮擋，以防出現(xiàn)井噴現(xiàn)象，造成設備損毀。

按照設計注入鹽酸分兩次完成:第一次在525m處先投放3t。主要是觀察井內(nèi)的變化情況，是否會出現(xiàn)“井噴”現(xiàn)象。如未出現(xiàn)“井噴”，說明鹽酸在井下和灰?guī)r反應良好，生成的二氧化碳在水壓的作用下向其他巖層深入，串通了機井的集水面，發(fā)揮到了預想的效果。

第二次投放鹽酸與第一次間隔10h，主要是讓鹽酸在井下與灰?guī)r充分反應，為第二次投放提前溶蝕。另一方面鹽酸與灰?guī)r的化學作用時間在6~8h。根據(jù)地質情況，投放鹽酸的位置確定在620m處，因為在施工的班報以及現(xiàn)場的巖心、巖粉判斷，620m以下有白云質灰?guī)r發(fā)育。投放鹽酸結束后，機井內(nèi)逐漸有了沉悶的“砰砰”聲，聲音不太響，距離近了能夠聽到，隨后又間隔10h，沒有發(fā)現(xiàn)井孔有“井噴”現(xiàn)象，同時機井內(nèi)的聲音消失。于是在所有鹽酸反應結束48h后，實施第二次抽水試驗。

抽水試驗前發(fā)現(xiàn)動水位有了下降的變化，實測數(shù)據(jù)比原水位下降51m，洗井時實際動水位定位在97m，完全符合周邊機井的動水位，說明鹽酸已發(fā)揮作用。

注酸前后抽水實驗結果證明，注酸后的機井出水量明顯高于注酸前，該機井出水量由原來的不足30m3/h到注酸后不低于50m3/h。實踐證明，鹽酸洗井對出水量不足的灰?guī)r機井，效果明顯，該技術具有很高的推廣利用價值。

5 注意事項

鹽酸在注入井孔后，會迅速和碳酸鈣、碳酸鎂發(fā)生反應，生成氯化鈣、氯化鎂以及二氧化碳和水，碳酸鈣和碳酸鎂易溶于水，巖石的裂隙會發(fā)生變化，能促使灰?guī)r裂隙、附近溶洞水道的疏通，使水的匯集多而順暢。同時生成的二氧化碳在井內(nèi)水壓的作用下，沿著水道四處釋放向更深處發(fā)展，使鹽酸的作用充分發(fā)揮，從而達到疏通水源的目的，增加單井出水量；反之，如果井內(nèi)確實沒有裂隙水或水量少，那么所形成的二氧化碳在水壓的作用下會發(fā)出“砰砰”的響聲，這種聲音會越來越清晰，直到二氧化碳和水夾雜著一些雜質順著井孔噴出數(shù)米高，形成“井噴”現(xiàn)象，十分危險。施工過程中，應注意以下事項：1）施工時，應將酸罐放在風向的下游方向，以防酸味嗆鼻傷眼，施工人員應采取相應防護措施，以保證人身安全。2）畜飲水工程和養(yǎng)殖項目不適用本辦法，應采取孔內(nèi)爆破或其他工藝處理。3）為防止鉆桿被鹽酸腐蝕，用完后應及時用水沖洗。4）孔內(nèi)注酸滿足凈值反應時間后應相應增加洗井時間，以最大限度地保證水質。