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泡酸解卡技术在抗多价阳离子水基钻井液体系中的应用

2024-08-31 248 上传者：管理员

摘要：通过两口井的泡酸作业施工案例，详细介绍了作业施工流程及一些认识，对本区块的泡酸解卡施工有一定的借鉴作用，同时增加一种深井段快速解卡的工艺技术，降低卡钻事故造成的损失。

关键词：
地层岩屑
岩石裂解
水平井
泡酸解卡
超深井
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泡酸解卡就是使被卡钻具与地层之间的黏结物、地层岩屑的碳酸盐组分，发生酸化反应或发生钠膨润土转为氢膨润土的脱水反应，致岩石裂解、疏松、破碎利于钻具活动从而使被卡钻具解卡。塔里木油田大部分为超深井，塔北区块大部分井接近8000 m，2021年8000 m以上的超深井占比30%以上，除部分探井外，大部分生产井都是定向井和水平井。超深井的钻探带来一系列技术难题，其中一个难点是一旦深井段、斜井段发生卡钻如何能安全、高效的解卡。井斜角约为60°～90°的定向井发生卡钻，受现场条件限制，既不具备爆炸松扣的条件，也不具备倒扣作业的条件。如果采用常规泡解卡剂的方法解卡，则时间长，效率低，成本高，且不易解卡[1]。而采用泡酸解卡工艺具有处理时间短、效果好、处理事故费用低等优点[2]。

1、ZG71井卡钻以及处理经过

1.1 ZG71井基础资料

ZG71井是近塔中区块一口超深井探井，目的层为奥陶系碳酸盐岩储层，该井使用的钻井液体系为抗多价阳离子水基钻井液体系，其井身结构见表1。

表1 ZG71井井身结构

1.2 ZG71井卡钻情况

2020年5月25日19：00取心钻进至井深7257.61 m，扭矩从11.5 kN·m上升至16.7 kN·m，转速60 rpm·min-1顶驱蹩停；-19：40上提活动钻具10次，顶驱限制扭矩20kN·m未转开；-21：20：上提下放活动钻具12次，上提从190上升至242 t，带扭矩18 kN·m下放从190下压至147 t，未活动开-8：00活动钻具(上提15 t稳30分，原悬重稳30分，下压7 t稳30分)。起钻前的岩屑见图1，卡钻时的岩屑见图2。

图1起钻前岩屑

图2卡钻返出岩屑

2020年5月26日8：00～8：00活动钻具未解卡(原悬重187 t，活动范围：150～250 t)。

2020年5月27日8：00～12：00循环(活动钻具未解卡)

卡钻时采用水基聚磺钻井液体系，密度1.6 g·cm-3，黏度51 s，塑性黏度26 mPa.s，动切力8 Pa，初切力3 Pa，终切力10 Pa，API失水2.6 mL，140℃HTHP失水10.8 mL/2 mm，摩擦系数0.08，固相含量26%，含砂量0.3%，含油2%，坂含23 g/L，氯根44926 mg/L，钙离子440 mg/L，pH 11。

卡钻时钻具组合：6 1/2"取心钻头+127 mm取芯筒+88.9 mm浮阀+311×310+5"DC×21根+3 1/2"加重钻杆×15根+3 1/2"钻杆×366根+311×DS40+114 mm钻杆×337根+4"旋塞×105 MPa+4"浮阀+4 1/2"钻杆。

1.3处理过程

依据卡钻时的工程数据及地层岩性分析，决定采用泡酸解卡的工艺技术解除卡钻事故。

1.3.1施工前准备

(1)地面准备密度1.60 g/cm3钻井液及空罐，以保证回收与准确替浆。(2)准备高黏高密度钻井液液作为酸液的前/后隔离液，密度1.89 g/cm3，黏度221 s，塑性黏度106 mPa.s，动切力22Pa，初切力10 Pa，终切力33 Pa。(3)酸液配方：12%盐酸+1.5%氢氟酸+2%铁离子稳定剂+2%缓蚀剂，密度1.07 g/cm3，与附件接触无反应，与地层岩屑反应有气泡，隔离液与酸液1∶1混合时增稠不明显，5∶1混合时增稠，呈稠泥状。

1.3.2泡酸工艺流程

现场泡酸工艺见表2。

1.3.3施工过程

按照表2施工工艺施工。注相对密度1.89 g/ cm3前置液8 m3；注入密度1.07 g/cm3浓度13.5%复配酸8.7 m3；注相对密度1.89 g/cm3后置液5 m3；替密度1.60 g/cm3钻井液27 m3；静止，转动钻具解卡；替相对密度1.60 g/cm3钻井液4 m3，相对密度1.68 g/cm3钻井液9 m3；起钻至井深7078 m；节流循环(点长明火，排混浆共计10 m3)；探伤起钻至井深3850 m；拆旋转控制头总成；探伤起钻完，钻具，取芯钻头完好。

表2泡酸工艺流程

1.4原因分析

(1)前期在钻进及接单根过程中发生顶驱憋停起钻挂卡情况，岩屑中一直存在浮鞋附件，附件碎块掉落至取芯钻头位置造成卡钻。(2)储层裂缝发育，取芯钻进时裂缝发育，导致取芯钻头卡在裂缝处。(3)根据电测数据得知井底井斜5.7°，由于井眼轨迹问题，造成取芯钻进作业过程中取芯钻头及取芯筒憋死，造成卡钻。(4)综合分析，判断为套管附件残片卡钻或其它卡钻，掉块卡钻可能性小。

2、克深2-2-H井卡钻以及处理经过

2.1克深2-2-H井基础资料

克深2区块白垩系巴什基奇克组储层岩石类型以岩屑长石砂岩为主，其次为长石岩屑砂岩。巴什基奇克组第一岩性段储层岩石类型以中-细粒岩屑长石砂岩为主，含少量长石岩屑砂岩。碎屑组分主要为石英、长石，长石以钾长石为主；岩屑主要为岩浆岩岩屑，其次为变质岩岩屑。填隙物中杂基成分主要为泥质，胶结物含量以方解石、白云石为主，其次为硅质、膏质和长石质，该井使用的钻井液体系为抗多价阳离子水基钻井液体系。目的层水平段发生卡钻，井底温度150℃，井斜80°。

井身结构：26″×207 m/20″×207 m+17 1/2″×1802 m/14 3/8″×1802 m+13 1/8″×5431 m/(10 3/4″+11 35/64″)×5431 m+9 1/2″×6576.8 m/(7 3/4″+8 1/8″)×(5130.416-6576.8 m)+6 5/8″×7200 m

2.2克深2-2-H井卡钻情况

2021年11月9日测井上提钻具，14：00遇阻倒划眼至井深6618.56 m，排量17L/S，泵压18 mPa，扭矩由7.8↑12.0 kN·m，顶驱转速30↓0 rpm，下放钻具，悬重由2237.2下降至1976.6 kN，下压260 kN，钻具遇阻，上提钻具悬重由1976.6↑2390.9 kN挂卡，上下活动钻具未开，发生卡钻，液面正常。

卡钻时使用的是油基钻井液体系，密度1.40 g/cm3，黏度56 s，塑性黏度23 mPa.s，动切力7.5 Pa，初切4 Pa，终切7.5 Pa，固含量21%，含水量15.8%，含油量63.2%，油水比80∶20，破乳电压509V，150℃的HTHP失水/泥饼3.8 mL/ 1 mm，碱度3.0，过量石灰11.1，氯根16500 m g/L，钙离子8000 m g/L。

卡钻时钻具组合：钻具组合168.3 mmPDC钻头(0.3 m)+330×310双母接头(0.9 m)+127 mm浮阀(311×310)(0.51 m)+121 mm无磁双公接头(0.48 m)+ WPR(随钻电磁波电阻率)(3.1 m)+311×310保护接头(0.3 m) +121 mm无磁短钻铤(5.8 m)+ 121 mm无磁钻铤(9.5 m)+无磁悬挂短节(0.93 m)+Φ140 mm转换接头(311×HT40、0.74 m)+Φ101.6 mm加重钻杆3根9.57 m、9.56 m、9.55 m(累长51.24 m)+Φ101.6 mm斜坡钻杆×93根+Φ101.6 mm加重钻杆42根+Φ101.6 mm斜坡钻杆×102根+转换接头(HT401×520)+Φ139.7 mm钻杆(出管鞋加旋塞、浮阀)。

2.3处理过程

卡钻后通过稠浆携砂，返出物有部分水泥块，加之前期管鞋处一直存在地层盐侵入，初步分析为水泥块硬卡，不排除盐侵入影响。决定采用泡酸解卡的工艺技术解除卡钻事故。

2.3.1施工前准备

该井卡钻地层岩性碳酸盐含量在30%～40%之间，通过现场酸溶岩屑和水泥，其溶蚀速度快，溶蚀率高，分别为82.6%、81.3%；从酸液及混浆污染实验等数据分析，泡酸解卡成功率很高，相关实验数据见表3。酸液配方：20%盐酸+4%氢氟酸+2%铁离子稳定剂+2%缓蚀剂，密度1.07 g/cm3。

表3酸液(3%氢氟酸+20%盐酸)配伍性实验

按表4泡酸工艺中隔离液、酸液要求配制，准备酸罐及附属设备、酸液、固井车辆。

2.3.2泡酸工艺流程

现场泡酸工艺见表4。

表4泡酸工艺流程

2.3.3解卡过程

酸液替入裸眼后，上下活动钻具，浸泡酸液3 h后开启顶驱(扭矩设限25 kN·m)转动，当扭矩达到28 kN·m时成功解卡。

2.3.4检查钻具并验证井下安全

酸液出钻头后浸泡3H解卡，起出钻具、钻头完好，下钻通井时无长段划眼，顺利到井底，到井底后开泵正常，无掉块返出，井下正常。

3、结束语

(1)塔里木油田深井段、水平段卡钻后可以使用酸液快速解卡。(2)施工前要提前做好小型实验，验证酸液对地层或水泥块的浸泡效果。(3)可采用高黏切水基钻井液、固井隔离液作为酸液和钻井液的隔离液，施工前做好混配实验，主要目的是保护好酸液，只要隔离效果足够好，水基、油基钻井液体系都可使用酸液解卡剂进行解卡作业。(4)目的层泡酸解卡作业时要考虑到井控风险，可提前做好应急预案，准备足量的重浆，加重材料，如有必要泡酸期间可关井控制井口回压，确保井控不出现任何问题。(5)为保证泡酸效果，酸液和井浆的密度不宜相差过大，如井浆密度高，可考虑用加重酸进行浸泡解卡。

参考文献:

[1]陈在君,刘顶运,韦海防,等.泡酸解除GP25—17井卡钻事故[J].钻井液与完井液,2009,26(1):85-86.

[2]杨飞,彭商平,何志强,等.碳酸盐岩井眼酸化解卡液技术研究[J].天然气工业,2013,33(1):95-100.

文章来源:罗绪武,谢建辉,曹家俊,等.泡酸解卡技术在抗多价阳离子水基钻井液体系中的应用[J].石化技术,2024,31(08):123-125.a