在油田钻井过程中卡钻现象经常发生, 卡钻的种类很多。解决卡钻的措施通常采用大力上提活动解卡、憋压解卡、打段塞、解卡液浸泡、震击解卡及倒扣甚至磨铣等工艺方法, 酸液解卡工艺在钻井中处理卡钻事故早有应用, 但涉酸作业存在较大的风险, 如何在酸液解卡中酸液种类及防止酸液腐蚀管线和钻具等设备, 有效解决酸液解卡过程中的腐蚀问题是本文的主要目的。
1 卡钻简况
柳109 井属于玉门油田柳沟庄构造的一口评价井, 设计井深为4500m, 实际井深为4470m, 三开井段使用充氮气钻井液欠平衡钻井;井身结构为+ Φ273.1mm表层套管+ 802.42m + Φ177.8mm技术套管+3973.36m+Φ127mm油层尾管 (筛管) 下至井深4460.77m。2012 年7 月17 日23:30 钻至井深4086.36m, 开始循环, 做起钻准备 (22:00 已停止注气, 用基浆钻进) , 18 日4:00循环打封闭10m3正常, -4:20甩方钻杆起出钻杆1柱, 第1根单根正常起出, 开始起第2柱, 上提950KN遇卡, 钻具悬重800KN, 钻头位置在4048m卡钻。原因分析:上部地层有大的掉块, 导致卡钻事故。
卡钻处理过程:
(1) 采用稠稀段塞解卡方法, 无效。7月18日-9:40配注稠塞15m3 (密度1.20g/cm3、150s) , 稠塞返出, 无异常;-14:40配注稀塞12m3 (密度1.20g/cm3、44s) , 顶替冲刷未解卡;-15:00循环加重钻井液, 密度由1.20提至1.22g/cm3, 上下活动钻具600KN-1100KN, 无效。
(2) 采用两次油基解卡液方法, 均无效。7 月19 日第一次注入油基解卡液10 m3。配制解卡液共20m3, 密度1.21g/cm3, 用柴油10m3、解卡粉3t、快速渗透剂0.6t、石灰石8t、水3m3, 替井浆10.6m3, 上下活动钻具1100-460KN, 未解卡。7月20日第二次配注油基解卡液12.35m3, (配解卡液共26m3:密度1.21g/cm3, 使用柴油18m3、解卡粉4t、快速渗透剂1.2t、石灰石8t、水3m3) , 替井浆9.82m3, -7 月24 日, 上下活动钻具1200-200KN, 未解卡。
循环钻井液时返出掉块, 最大25*13*6mm, 岩性是深灰色泥岩呈片状。为解决卡钻问题, 选取相应井段岩屑及掉块, 利用X衍射进行粘土矿物组分分析, 结果表明大部分为碳酸盐岩性。提出采用酸液溶蚀卡钻的掉块, 达到解除卡钻的目的。
2 室内实验
2.1 实验方案
利用掉块和岩屑研磨后, 取小于40目, 大于80目标准筛的岩屑粉, 称取岩屑粉5克, 分别加入欲配制的酸液, 酸液重量为50克, 在90℃条件下, 溶蚀4小时过滤后, 烘干称重, 计算酸岩溶蚀率。
2.2 酸液优选
选取不同浓度的盐酸和土酸对柳109井的岩屑进行酸溶解实验, 随着盐酸含量的增大, 酸溶蚀率增加。但当盐酸含量大于12%后增加的速度缓慢, 当酸液浓度为18%后酸溶蚀率基本不变。可以理解为, 能与盐酸发生反应的成分基本反应完毕。
确定土酸中在盐酸浓度为12%, 调整土酸中氢氟酸含量分析柳109井岩屑的酸溶蚀实验。
随着氢氟酸含量的增大酸岩溶蚀率也逐渐增加, 氢氟酸的含量由1%增加至3%, 酸溶蚀率由42.1%增加至47.9%;当氢氟酸含量大于3%时酸溶蚀率增加的很小。经过比对结果表明, 土酸比盐酸的效果好。因此, 确定酸液的配比为12%HCL+3%HF。
3 现场应用
7月25日-14:00配置酸液 (酸液配方:31%盐酸2.5t+氢氟酸0.5t+缓蚀剂 (HS-1) 0.1t +铁离子稳定剂0.1t +清水3m3 ) -16:00注入前置液2m3, 隔离强碱性钻井液与酸液, 防止发生中和反应降低酸液效果。注入前置液后打入酸液4m3, 后置液0.5m3, 替井液11.5m3。确保酸液停留在卡钻位置, 浸泡时间共2:30, 18:30不间断活动钻具, 上提最大1500KN, 解卡成功。
4 结语
4.1依据岩屑X衍射分析结果, 采用酸液溶蚀解卡, 确定出酸液配方为:12%HCl + 3%HF + 1.5% HS-1+1.5%TW-1。
4.2 酸液腐蚀性强, 酸液配方中要加入一定的缓蚀剂和铁离子稳定剂减缓对钻具及管线的破坏。
4.3 当发生硬卡卡点层位, 在富含碳酸钙和碳酸氢钙的地层, 采用酸液解卡是一种非常有效的方法, 卡钻处理速度快, 十分经济实用。
通过酸液解卡方法在柳109 井卡钻事故的成功应用, 拓展了酸液解卡的应用范围, 为玉门油田钻井过程中增加了新的解卡工艺手段。
摘要：柳109井钻至4086.36m, 提钻至4048m卡钻, 通过稠稀段塞解卡、油基解卡液均无效。对岩屑成分的分析, 利用酸液溶解部分碳酸盐和碳酸氢盐组分, 筛选出酸液解卡配方, 并优选出缓释剂、铁离子稳定剂, 形成了酸解卡液体系, 现场解卡成功。现场应用表明, 用酸液解卡是一种非常有效的方法, 该方法既经济又快速。
关键词：钻井,酸液,解卡
参考文献
[1] 任中启.应用盐酸解卡的实践与认识[J].石油钻探技术, 1999, 27 (4) :15-17.
[2] 张林强.井下卡钻分析及处理[J].海洋石油, 2007, 9 (1) :112-115.