许京国 葛滨海 王建俊 邹 荣 吕东华 傅廷刚

（渤海钻探第三钻井公司，天津 300280）

酸化解卡工艺在柳109井的实践与认识

许京国 葛滨海 王建俊 邹 荣 吕东华 傅廷刚

（渤海钻探第三钻井公司，天津 300280）

柳109井是位于玉门油田酒西地区柳沟庄构造上的一口三开评价井，该井在三开小井眼欠平衡钻井作业时发生卡钻头事故，事故处理受到井眼尺寸和处理工具的限制。分析了卡钻地层岩样，进行了样品酸化率试验，制订了酸化解卡方案。试验表明，土酸可使被卡钻具与地层之间的黏结物、地层岩屑或掉块在酸化反应下裂解、破碎、疏松从而使被卡钻具解卡。本井应用土酸酸化解卡工艺，使事故得以顺利解除，对深井小井眼钻井卡钻事故处理提供了一定经验和借鉴。

玉门油田；柳109井；小井眼；卡钻；碳酸盐岩；酸化解卡

1 柳109井卡钻经过

柳109井于2012年7月22日8:00至23日4:20在三开小井眼进行倒划眼作业，倒划井段4 050～4 047 m，随后下放至井深4 048 m甩单根，准备接方钻杆继续倒划，接上方钻杆后，循环开泵，排量12 L/s，泵压19 MPa，返浆正常。上提钻具时拉力增至950 kN（悬重860 kN，正常拉力900 kN）无法提出，于是开始循环下压钻具，当下压至悬重830 kN左右时，上面钻具开始倒转，分析认为，钻具组合中带直马达，下部钻头被卡，在开泵情况下致使上面钻具倒转。停泵逐渐多次加大下压钻具力度至600 kN，钻头未压活，立即开泵用原悬重给扭矩20圈2次，分别倒回5圈、6圈，判定钻头被卡，钻具可以转动。开始上提钻具，从原悬重860 kN逐步加大上提拉力至1 000 kN，钻头未解卡，被卡钻头位置在井深4 048 m。卡钻时钻具组合为：Ø152.4 mm M1 365（PDC）钻头×0.25 m+ Ø120 mm直螺杆×4.47 m+ Ø120 mm单流阀×0.79 m（2个）+ Ø 121 mm钻铤×101.18 m+ Ø89 mm加重钻杆×109.52 m+ Ø89 mm钻杆。卡钻地层为下沟组，岩性为灰色白云质泥岩。卡钻时钻井液性能：密度1.22 g/cm3、黏度56 s、失水4 mL、滤饼厚0.5 mm、切力3/10 Pa、含砂0.3%、pH值9、Cl-含量3 899 mg/L。

2 卡钻初期处理过程

卡钻事故发生在三开小井眼井段，在常规井眼中对卡钻依次采取泡解卡剂、震击、套铣倒扣等方法来处理，但由于小井眼受到井眼和处理工具尺寸的限制，只能采取泡解卡剂的方法来处理［1-3］。于是采取了下列处理措施：循环活动钻具，上提拉力1 000 kN，下压钻具 600 kN，配密度1.20 g/cm3、黏度150 s稠塞15 m3，通过循环返出后发现没有异常返出物；又打入密度1.20 g/cm3、黏度44 s稀塞12 m3，顶替冲刷井壁，未解卡。现场决定采用浸泡柴油和解卡剂的方法来解卡。

第1次配制密度1.21 g/cm3的解卡浆20 m3（柴油10 m3、SR301解卡剂3 t、快速渗透剂0.6 t、石灰石8 t、清水3 m3），然后泵入解卡浆10 m3，替基浆10.6 m3，停泵活动钻具，上提拉力1 100 kN，下压钻具至460 kN，解卡无效。下压悬重至540 kN浸泡，每小时活动钻具一次，上提至1 300 kN，下压钻具至400 kN，未解卡。

第2次配制密度1.20 g/cm3的解卡浆26 m3（柴油18 m3、SR301解卡剂4 t、快速渗透剂1.2 t、石灰石8 t、清水3 m3），泵入解卡浆12.35 m3，替基浆9.82 m3，下压悬重至200～560 kN浸泡，每小时活动钻具一次，上提至1 300 kN，下压钻具至200 kN，活动无效，钻头未解卡。

3 卡钻原因分析

两次浸泡解卡浆均未解卡，根据卡钻现象分析，PDC钻头刀翼被地层掉块硬卡，柴油和解卡浆无法对卡物和井壁产生足够的破坏。加之小井眼施工，小钻具无法给钻头施加一个足够大的拉力。若大力下压，因小钻具柔韧性极强，井深已达4 000多米，大部分下击力已在井壁被消耗掉，无法将足够的下击力传至钻头处。若采取爆炸松扣再下入超级震击器对扣震击的方案，螺杆转动轴承处能承受的最大安全抗拉载荷为500 kN，超级震击器的上击力若太大，极易把转动轴承震断，造成事故复杂化，若震击力太小，又无法提供足够的上击力令钻头解卡。研究认为，如果在被卡钻头周围用酸液造穴，通过化学反应溶解岩石，扩大井径，上提下压钻具，可以甩掉钻头周围堆积物。根据这一方案，准备实施泡酸作业［4-7］。

4 泡酸解卡方案

酸化解卡机理是采用适当的酸液和处理方法对被卡钻具浸泡，使得被卡钻具与地层之间的黏结物、地层岩屑或掉块发生酸化反应，使其裂解、破碎、疏松从而使被卡钻具解卡。浸泡酸液一般是盐酸、氢氟酸或盐酸与氢氟酸混合物，为了增强浸泡效果，常常把氢氟酸与盐酸复配使用，氢氟酸与盐酸的混合液为土酸［8］。在配置土酸时，应取样被卡地层岩性和滤饼样品，做不同比例和浓度混合酸液的酸化试验，使其混合液配合比例、浓度与被卡地层的岩性和滤饼反应达到最佳效果，加快解卡速度。

4.1 泡酸解卡配方

收集卡点位置上下的岩屑样品进行实验室成分分析，其中碳酸盐岩含量如下：4 045～4 046 m井段为灰色白云质粉砂岩，碳酸钙含量15.4%，碳酸镁钙含量18.20%；4 047～4 049 m井段为灰色白云质泥岩，碳酸钙含量10.5%～13.4%，碳酸镁钙含量18.20%；4 050～4 051 m井段为灰色白云质粉砂岩，碳酸钙含量16.5%，碳酸镁钙含量14.60%。

图4为控制系统的主电路，主电路主要包括：总电源回路、主油泵电动机电源回路、控制器电源回路、直流电源回路和伺服电源回路。

土酸与上述岩屑通过如下化学反应，便可溶解碳酸盐岩及粉砂岩中的石英等成分。

选取本井两组不同井深处的地质录井岩屑作为岩屑样品，每组岩屑样品制作方法为：等量抽取5种不同井深处地质录井岩屑，然后混合成1#和2#样品进行酸化率试验（见表1）。1#样品所处井段4 036～4 038 m、3 992～4 036 m、4 038～4 046 m、4 010～4 013 m、4 046～4 056 m。2#样品所处井段3 980～3 981 m、3 976～3 978 m、3 983～3 984 m、3 990～3 992 m、3 978～3 983 m。

由表1可见，随着土酸中氢氟酸含量增加，酸岩溶蚀率也逐渐增加，对1#样品而言氢氟酸含量由2%增至4%，酸溶蚀率由49.82%增至61.17%；对2#样品来说，氢氟酸含量由2%增至4%，酸岩溶蚀率由38.08%增至51.44%。配方中氢氟酸含量为3%时增幅最大，分别为8.97%和12.03%，继续增加氢氟酸，酸岩溶蚀率增加幅度不大，表明酸岩溶蚀率达到平衡。根据实验情况选择酸配方：12%HCl + 3%HF + 2% HS-1。此土酸配方相对1#岩样的酸岩溶蚀率为58.79%；2#岩样的酸岩溶蚀率为50.11%。

表1 各种配方酸液酸岩溶蚀率结果

根据分析结果，结合被卡钻具的环空容积计算出酸液配方：31%盐酸×6 t + 氢氟酸×0.6 t + 缓蚀剂HS-1×0.2 t + 清水×1 t，总计配制酸液8 m3。

4.2 酸化解卡设备

运送和配制酸液的运酸车，为酸化泵车供酸液的供液车，在酸化施工中泵注高压酸液的酸化泵车，显示和记录参数的仪表车，遥控酸化泵车。

5 施工过程

2012年7月25日16:00-18:00，在地面连接管汇试压后，酸化泵车通过钻具向钻头卡点位置的碳酸盐岩地层泵入酸液4 m3，第1次顶替基浆11.5 m3，钻具内预留酸液3 m3，环空顶出酸液1 m3，施工排量0.5 m3/min，施工最高泵压18 MPa，停泵酸化地层30 min。然后每隔5 min顶替基浆0.5 m3，停泵不间断活动钻具，上提拉力1 200 kN，下压钻具 400 kN，至18:50共替基浆13.5 m3后泵压从18 MPa突然降至12 MPa，钻具活动开，上提恢复原悬重860 kN，解除卡钻，酸化解卡作业结束。

6 注意事项

（1）注酸前检查好钻井设备、井控设备，保证设备灵活好用并时刻处于待命状态。

（2）施工时人员组织及分工要明确，统一指挥。

（3）混酸人员戴好手套、护目镜、口罩以及多功能气体报警仪，混酸时要缓慢，人员站在上风口，并备清水一桶，防止酸液烧伤。

（4）酸液过地层时，由于化学反应会产生大量二氧化碳气体，钻台及振动筛处配好多功能气体检测仪，防止二氧化碳气体窒息和酸性气体中毒。

（5）酸液与金属反应生成氢气，现场必须做好防火防爆措施。

（6）酸液最多浸泡卡点时间为2 h，不管到时是否解卡都要及时循环排酸，防止发生钻具事故，排酸时人员必须远离放喷出口，防止酸液伤人。

7 认识与建议

（1）因小井眼事故处理受到井眼和处理工具尺寸的限制，事故处理难度大于常规井眼，也是本井初期事故处理（采取浸泡柴油和解卡剂的方法）未能奏效的主要原因。

（2）酸化解卡方法适用于卡钻位置位于酸溶性地层的井段，决定泡酸前，一定要做好卡钻地层岩性成分分析工作，并做好样品酸化率试验，确定最合理的酸液配方。

（3）针对小井眼事故处理的特殊性，当卡钻位置在碳酸盐岩井段时，若酸液能注到卡点位置，而其他方法又无效时，酸化解卡有着较好的效果。

［1］吴德，王丽军，张小兵，等.小井眼井打捞工具的研制与应用［J］.石油钻采工艺，2013，35（4）：119-121.

［2］贾正发，黄德辉，樊震刚，等.侧钻井小井眼内事故处理技术［J］.石油钻采工艺，2011，33（5）：99-101.

［3］赵胜英，沈献良.盐酸解卡在开窗侧钻小井眼中的实践与认识［J］.钻采工艺，2002，25（5）：99-100.

［4］王文勇，陈永年，陈作荣.在灰岩井段应用酸化解卡的实践研究［J］.江汉石油学报，2003，25（1）：81-82.

［5］陈在君，韦孝忠，韦海防，等.酸化解卡法在靖平25—17井的应用［J］ .低渗透油气田，2008，13（3-4）：120-122.

［6］刘德胜，胡欣峰.酸化解卡方法解除伊朗TBK-8井卡钻事故［J］.钻井液与完井液，2006，23（6）：77-78.

［7］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.

［8］于永刚 ，聂占业.浴酸解除卡钻事故［J］.钻采工艺，2002，25（6）：99，101.

Application and recognition of acidification stuck-freeing process in Liu-109 well

XU Jingguo,GE Binhai,WANG Jianjun,ZOU Rong,LV Donghua,FU Yangang
（The Third Drilling Company of Bohai Drilling,Tianjin300280,China）

Liu-109 well is a 3rd spud-in appraisal well located in Liugou Village,Jiuxi District,Yumen Oilfield.A stuck drill bit accident occurs in this well during the unbalanced drilling operation of 3rd spud-in slim hole.The accident treatment is limited by borehole size and processing tools.The acidification stuck-freeing scheme is prepared after the analysis of rock samples of the stuck drill layer and the acidification rate test of samples.The test indicates that mud acid can make bonding materials,stratum debris or falling pieces between the stuck drilling tool and stratum become cracked,crushed,and loosened under acidification reaction,so as to complete the stuck-freeing of stuck drilling tool.The mud acidification stuck-freeing process is applied to this well and the accident thus is solved smoothly.This application provides certain experience and reference for processing the stuck drill accident of deep slim-hole drilling.

Yumen Oilfield;Liu-109 well;slim hole;stuck drill;carbonate rock;acidification stuck-freeing

许京国，葛滨海，王建俊，等.酸化解卡工艺在柳109井的实践与认识［J］.石油钻采工艺，2014，36（1）：91-94.

TE358

：B

1000-7393（2014）01-0091-03

10.13639/j.odpt.2014.01.024

2013-12-20）

（编辑 景 暖）

许京国，1967年生。1990年毕业于中国石油大学（华东）钻井工程专业，现在渤海钻探第三钻井公司从事钻井技术管理工作，高级工程师。电话：022-25927647，13821528030。E-mail：xujg@cnpc.com.cn。