泡酸解卡技术在格拉芙油田的应用分析

李占超（中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井三公司，辽宁 盘锦124010）

1 背景介绍

伊拉克格拉芙油田位于伊拉克南部济加尔省，在省会纳西里耶以北85公里处，距离伊拉克巴格达和巴士拉市均约300公里。该油田发现于1984年，南北25公里，东西30公里，探明储量12 亿桶以上。区块白垩纪油藏中含有石油，格拉芙油田Mishrif组按其岩石物理性质分为上、中、下三个单元，Mishrif中部孔隙度好，油气饱和度高，是主要的储集层，以游离油显示为特征，岩性研究表明主要为石灰岩，矿物学研究表明主要为方解石和部分白云岩。

格拉芙油田主要部署大平台丛式井，每个平台部署14～28口井不等，井间距为10或20m，钻进、开采同时进行。油田主力油层段垂深2250～2350米（Mishrif 地层），渗透性强，易形成厚泥饼，部分层段地层水化膨胀缩径，容易导致粘附卡钻；同时由于三开裸眼段存在不同的地层压力系统，油层压力明显小于上部水层压力（油层压力经过多年开采持续下降），甲方为了防止井控风险，使用上部水层压力设定的钻井液密度较大，极易产生压差卡钻。因此，三开油层井段钻井过程中在粘附和压差的同时作用下，极易发生卡钻事故。

据统计，区块内所有钻井承包商均在三开油层段出现过卡钻事故，甚至多次出现钻井LWD 仪器被埋事故。区块内卡钻处理前期一般采用震击器震击解卡、打清水或者稀胶液解卡、打解卡剂解卡，以上解卡技术的实践效果均不太明显。由于油层段地层石灰岩占比超过90%，因此泡酸解卡技术在油区内应用广泛，且效果较好，成功率较高。

泡酸的原理是利用酸液与岩石中的石英、粘土、钙质物等发生反应，使卡点附近阻塞物溶解或体积缩小。泡酸解卡就是使被卡钻具与地层之间的粘结物、地层岩屑或泥饼中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。

2 泡酸解卡作业程序

以区块内XX井的泡酸作业为例：XX井是一口大斜度S型三开定向井，完钻井深3485米，最大井斜55.4°。该井完钻后准备起钻时遇卡，开泵循环正常，判断为油层粘卡。多次尝试活动钻具以及震击器震击解卡，以及打清水和稀胶液解卡无效后，决定进行泡酸解卡。

2.1 施工前准备

2.1.1 酸液配方的选择

伊拉克当地仅能及时供应浓度为31%的盐酸；同时，根据研究结果显示，浓度为15%的盐酸被公认为溶解地层、提供导流能力最强，浓度在24%～28%之前，盐酸的反应速度随着浓度的增加而增加，超过这一浓度范围后反应速度不增反降。在外部影响因素一定时，浓度28%的盐酸反应速度不到浓度15%盐酸反应速度的一半，反应时间大于15%盐酸反应时间的4倍。因此常规酸浓度范围主要集中在12%～20%，通常选用浓度15%的酸液。

现场取31%的盐酸样品，分别配置浓度为10%，15%以及20%的酸液，用配置的酸液和岩屑样品进行滴定试验。试验表明15%和20%的酸液与岩屑反应较为强烈，强于10%的盐酸。因此，综合考虑确定配置浓度为15%的盐酸。

酸液配方：31%的盐酸+1.5%的缓蚀剂+清水，密度1.08g/m3。

2.1.2 配酸量的计算

该井井身结构为三开定向井：26”钻头*322m+18-5/8”套管*320m；17-1/2”钻头*2002m+13-3/8”套管*2000m；12-1/4”钻头*3485m。

井下钻具组合为：12.25"PDC钻头+9.625"1.22°螺杆+12"扶正器+变扣+9.5"LWD+变扣+3根8"钻铤+8"震击器+8"钻铤+变扣+14*5.5"加重钻杆+5.5"钻杆。

因为震击器能正常工作，确定卡点在震击器以下。震击器以下钻具组合长度为55米，根据井身结构和钻具组合计算震击器以下的环空容积约为3.25m3。建议环空的酸液量至少要达到钻头到卡点处环空容积的两倍，也就是6.5m3，盐酸覆盖井底的高度达到约110m。

同时，为了后续分批顶替酸液的作业需求，现场确定配置13m3浓度为15%的盐酸。

2.1.3 酸液配置

根据算好的配酸量13m3，分别计算酸液、缓蚀剂以及清水的用量，按清水、缓蚀剂、31%浓度盐酸的顺序依次注入混酸罐。

配酸过程中连接好往井内注酸的管线，并试压。

2.2 注酸施工作业

注酸泵泵入1m3清水作为前置隔离液，排量1m3/min;

注酸泵泵入13m3配置好的浓度为15%的盐酸，排量1m3/min;

注酸泵泵入1m3清水作为后置隔离液，排量1m3/min;

泥浆泵泵入顶替液（原钻井液）28m3，排量3m3/min;泵冲数为1881 冲；使6.5m3的酸液进入环空，6.5m3的酸液留在钻具内（需要提前计算好顶替量和泵冲数，留在钻具内的酸液量可根据现场情况适当减少）；

悬重适当下压，带顶驱扭矩35000 英尺/镑，保持钻具静止15分钟，使酸液和地层充分反应。

15分钟后开始上下活动钻具，带顶驱扭矩，尝试震击器上、下击解卡。

本案例井最终通过泡酸解卡。如果不能实现解卡，则每隔半小时，从钻具内顶替1m3 酸液进入环空，继续进行静止和活动钻具的操作。钻具内酸液顶替完毕后，确认无法解卡，则需要排出井内酸液，并准备后续处理措施或者第二次泡酸解卡作业。

2.3 排酸施工作业

由于酸液在井底和地层反应会产生大量气体，因此，排酸过程中应注意井控风险。

计算好酸液由井底返回地面的顶替量以及泵冲数，在酸液即将返回地面之前，停泵。关闭半封防喷器，降低排量后从节流管汇和液气分离器排出污染酸液。

3 结语

（1）除使用盐酸外，可根据地层岩性以及现场实际情况选择氢氟酸或者盐酸与氢氟酸混合的土酸。

（2）需要根据酸液的密度与原钻井液的密度差异，计算泡酸过程中井底的压力变化，分析井漏或者井涌的风险。

（3）酸液浓度的选择还需要考虑井下工具和仪器的耐酸程度，如果井下仪器和工具不耐酸或者耐酸性低，可以选择配置浓度稍低的酸液，同时酸液的浸泡时间和频次都选择适当减少。区块内泡酸解卡作业出现过井下LWD 仪器被酸液腐蚀情况。

（4）由于酸液腐蚀性较强，一定要做好人员的防护，穿戴好防护服、防护面罩、护目镜、抗酸手套等，配酸作业前做好安全分析并组织安全会议；配酸以及注酸过程中无关人员务必远离作业区域。

（5）采用盐酸解卡方法具有工艺风险小、处理时间短、效果好、效率高、处理事故费用低等优点，但盐酸与碳酸盐岩反应速度快不易控制，在短时间内产生大量气体，有引发溢流、加速漏失的风险。因此，在注酸过程以及泡酸中，务必安排人员穿戴好防护用品，在振动筛坐岗观察，注意观察井涌和漏失情况，做好井控风险防护，排酸时通过节流管汇和液气分离器。

（6）泡酸解卡过程中考虑带顶驱扭矩活动钻具，尝试解卡，需要顶驱工程师协助作业，确认顶驱扭矩的可设定范围。

（7）如果第一次泡酸解卡不成功，可考虑进行第二次泡酸作业，酸液浓度可根据现场实际情况适当上提，但是不建议酸液浓度超过20%。

（8）泡酸段井眼极易形成“大肚子”，后续钻井施工要注意。

（9）泡酸作业后需要对井下钻具和仪器进行全面的探伤检测。