水基酸液解卡劑的研究與應用

李楠　張偉　柏富友　楊小慶　周哲文

摘 要：坍塌卡鉆是卡鉆事故中性質最為惡劣的一種，處理工序復雜，風險性最大。坍塌后的巖石強度高，難以擠碎，尤其是深井巖石壓實性強，采取強提鉆具、震擊、泡解卡劑等方法效果不佳，復雜事故損失較高。而使用水基酸液浸泡能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，致巖石裂解、疏松、破碎利于鉆具活動從而使被卡鉆具解卡。

關鍵詞：酸液解卡劑;坍塌;浸泡;解卡

1 難點分析

常規介質浸泡無效，對巖石無腐蝕作用，深部地層巖石致密、不易水化。對巖樣進行巖石力學參數實驗和可鉆性試驗測試，目前鉆探的深部地層硬度高、可鉆性差、破碎困難。事故處理時間長，損失大。

2 室內實驗研究

2.1 巖石化學成分

地殼中的巖石，按其形成原因可分為火成巖、沉積巖和變質巖三大類。火成巖和變質巖主要由硅酸巖石組成，而沉積巖除了硅酸鹽巖石之外，還有碳酸鹽巖石等。

2.2 水基酸液溶蝕機理

氟硼酸與巖心的反應速度慢于鹽酸與氫氟酸復配的土酸，但反應持續時間長，最終溶蝕能力接近。

2.3 水基酸液解卡機理

水基酸液浸泡能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，致巖石裂解、疏松、破碎利于鉆具活動從而使被卡鉆具解卡。

鹽酸可先溶解碳酸鹽類，使氫氟酸能更好的發揮溶蝕粘土和石英成分的作用。酸液選擇時，地層泥質含量較高提高氫氟酸濃度，降低鹽酸濃度;地層碳酸鹽含量較高提高鹽酸濃度，降低氫氟酸濃度。

2.4 形成針對碳酸鹽和泥頁巖地層的泡酸解卡酸液配方

由此可知，水基酸液與鉆井液接觸污染鉆井液，大幅度破壞鉆井液流變性。所以使用時需采用油封、水封的方式與鉆井液隔離。前置液為防止水長時間浸泡地層，導致坍塌選用柴油，后隔離液若繼續使用柴油，密度低、容易串，為防止井筒倒返采用水封，并在解卡后盡快循環替出井底酸液。根據酸液易與鉆井液反應的特點，制定了相應的施工步驟及要求（見表5）。

3 現場應用情況

水基酸液解卡技術在宜探2、玉探1井、東深2S井進行應用，情況如下：2019年共應用水基解卡劑三井次，井解卡成功率100%，同比2018年塌塊卡鉆井解卡成功率提高88.9個百分點，未報廢鉆具與進尺;大幅縮短了處理事故時間，泡酸解卡平均單次耗時8.66h，同比減少431.27h。

4 結論

明確了泡酸解卡機理，為選擇解卡配方提供依據;形成了一套針對碳酸鹽、泥頁巖地層的泡酸解卡工藝技術。

作者簡介：

李楠（1986- ）女，漢族，甘肅酒泉人，工程師，主要從事鉆井液技術工作。