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用酸化解卡方法解除修井作业中水泥卡钻事故

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12 科技创新导报 术 创 新科技创新导报在油水井修井作业中卡钻现象经常发生 , 卡钻的形式也多种多样。 一般处理这类事故多采取大力上提活动解卡、 憋压解卡、 震击解卡及倒扣甚至磨铣等工艺方法 , 但处理套管中水泥卡钻事故还是一个新课题。 酸化解卡工艺在钻井中处理卡钻事故早有应用 [1] , 尤其在灰岩井段获得了较理想的效果 [2,6] , 但涉酸作业存在较大的风险 , 如何在酸化解卡中防止酸液腐蚀地面管汇、 泵注系统及套管和钻具 , 有效地保护油层和施工人员的安全并顺利解除水泥卡钻是研究的主要内容。1 卡钻经过丘陵油田多用填砂、 注水泥塞、 挤水泥方式进行封层 , 陵 33 井有两个层先后采用该方式封层。 为了挖掘被封层的潜能 ,决定钻开两个水泥塞进行压裂改造 , 以便充分认识该井 J 2 x 层的潜力。 在钻完第一个水泥塞后起管柱时发生卡钻事故 , 经过多次大力上提活动解卡、 憋压上提活动解卡、 震击解卡均无效果 , 最后钻具被卡死。分析认为 , 由于钻塞完后洗井时水泥车排量不够大 , 悬浮在井筒中的水泥块沉积在钻头附近造成管柱卡死。2 前期处理方案选择与实施卡钻管柱结构为 : Φ 116鞋 1 具× 变扣接头 1 个× Φ105杆钻 1 根× Φ 73加 ) 短节 1 根× Φ 73加 ) 油管263 根× 方入 油补距× 根据卡钻情况 ( 卡点深 , 卡点深度在 2549m) 、 油管强度( φ 73厚新油管 , 材质为 抗拉强度为 64t) 和井筒状况分析 (51/2" 套管 , 无变形、 破损 , 完井时固井质量合格 ), 选择了四种解卡方案并逐步进行了实施。(1) 大力上提活动解卡在 55 ~ 60t 范围内 , 反复上提下放活动解卡 , 历时 共计活动 31 次 , 未能解卡。(2) 憋压上提活动解卡接地面管汇 , 试压 35刺漏。 用水泥车从油管打压 35同时上提钻具58t, 保持 10泄压并卸掉上提力。 反复憋压上提 18 次 , 未能解卡。(3) 上提悬吊解卡上提钻具 55t, 坐保险吊卡 , 刹死刹把 ,悬吊 4h, 未能解卡。(4) 震击解卡倒扣 , 钻具从 2406m 处倒开 , 起出油管 , 下入震击器 ( 上击 ) 和对扣接头对扣。每 15动钻具 2 ~ 3 次 , 上提不超过 60t, 每小时震击 5 ~ 6 次 , 共震击 32 次未能解卡。分析认为 , 钻具遇卡已经成为死卡 , 无上下活动余地 , 只有设法将卡点处水泥溶蚀掉才有可能解卡。3 化解卡原理G 级中抗硫酸盐水泥 (属硅酸盐类水泥 [3] , 主要成分为氧化钙 (和二氧化硅 ( )( 含量占 89% ~ 91%, 其中 量超过 66%, 超过 22%) [4] 。盐酸是一种强酸 , 分子式 工业盐酸浓度一般为 31 %左右 , 为无色或浅黄色 ( 含杂质 ) 液体 [5] 。油气行业常用盐酸液主要由 15% ~ 28%盐酸、 酸化缓蚀剂、 表面活性剂等组成 ,是目前酸化作业使用最为广泛的酸型。 其优点是成本较低 , 缺点是盐酸与碳酸岩盐反应速度快 , 在储层中形成的溶蚀孔洞很短。盐酸与与油井水泥发生反应生成可溶性盐类和水 , 反应方程式如下 : +H 2 +4 +2H 2 用适当浓度的酸液溶蚀卡住钻具的油井水泥块 ,达到解卡的目的。化解卡方案用酸化解卡方法解除修井作业中水泥卡钻事故梁兵 卢红杰 朱辉明 吴占关( 吐哈油田井下技术作业公司 新疆鄯善 838200)摘 要 : 陵 33 井是一口生产油井 , 在进行钻水泥塞作业时发生卡钻事故 , 分析为钻碎的水泥块沉积所致。 经过实施大力上提活动解卡等四种方案 , 均未成功解卡。 为此 , 借鉴钻井解卡经验提出酸化解卡思路 , 通过分析酸化解卡原理 , 优选了酸化解卡液添加剂 , 确定了酸化解卡方案和解卡液配方。 在确保地面管汇、 泵注系统及钻具和套管不被酸液腐蚀 , 有效保护油层的同时 , 现场酸化解卡作业获得了成功。关键词 : 酸化解卡 解卡 水泥中图分类号 : 文献标识码 :A 文章编号 :1674008)10(a)G 级中抗硫油井水泥酸溶性试验结果表 2 酸化施工参数设计表 3 15% 盐酸溶蚀 ( 缓蚀 ) 试验表 5 陵 33 井基本数据表表 4 15% 盐酸中金属挂片试验13 科技创新导报 术 创 新2008 酸浓度选择考虑到保护钻具、 套管和人身安全因素 , 选择盐酸浓度不超过 15%, 并用天山 结果见表 1, 并选择浓度 15%的盐酸作为酸化基液。酸用量选择钻水泥塞进尺 复划眼后起钻时遇卡 , 根据井口返出水泥屑情况和水泥塞厚度 , 计算盐酸用量为 。 计算方法如下 :51/2 “套管每米容积约为 10 -2 m 3 ,38m 水泥塞的体积为 , 考虑到约60% 的水泥已返至地面 , 井筒中剩余水泥可按 40%= 计。 90 ℃下 15% 盐酸在添加缓蚀剂和铁离子稳定剂后溶蚀速率为 h · m 2 ) [6] , 在不考虑径向溶蚀情况下 , 由于油井水泥中 含量不低于66%, 的含量不低于 22%, 根据化学反应式计算 15% 盐酸用量 :溶蚀油井水泥中 需的盐酸用量 : +H 2 O,5%密度为 56:72= × 72 × (56 × 溶蚀油井水泥中 所需的盐酸用量 : +4 +2H 2 O, 60:144= × 144 × (60 × 计算盐酸总用量为 , 考虑到作业过程中的损耗 , 配制 15% 盐酸 5m 3 , 并另配 备用。化工艺与施工参数选择为了确保酸化解卡成功 , 设计了两种酸化工艺。先采用油管注入工艺 , 先泵入 5m 3 15%的盐酸解卡液再用清水将 5m 3 酸液顶替出钻头水眼 , 停泵关井反应 40 然后上下活动钻具 , 如果解卡成功 , 立即用60m 3 1%溶液大排量洗井 , 洗出全部残酸后按设计进行下步工序。 如果不能解卡 , 实施第二次酸化施工。 第二次酸化采用连续油管从套管环空注入工艺 , 用酸量 。 待酸全部泵人并用清水顶替出连续油管后 , 起出连续油管 , 以免解卡时造成新的卡钻事故。 施工参数见表 2 。4 酸化液配方优选在酸液中加入部分添加剂主要是防止盐酸对酸化车泵注系统、 地面管汇、 油管、套管的腐蚀 , 有效地保护油层。蚀剂缓蚀剂可以吸附在金属表面形成一层很薄的膜 , 以阻止盐酸对金属的进一步腐蚀。 表 3 可看出 , 加入缓蚀剂后盐酸的腐蚀速率明显降低。离子稳定剂在油、 水井酸化作业中 , 酸迅速溶解管线和设备中的铁质及侵蚀地层中的铁质矿物 , 这些溶解了的三价铁离子在液体中极易形成沉淀 , 造成严重的地层伤害 , 因此酸液中添加铁离子稳定剂是十分必要的。表 4 看出 , 加入铁离子稳定剂后可以有效抑制 + 铁离子沉淀。土稳定剂粘土稳定剂主要用于含有粘土的中低渗油层 , 防止由于粘土膨胀和运移降低油层渗透率从而造成油层伤害。 粘土稳定剂一般由阳离子防膨剂和粘土无机防膨剂及助剂组成 , 使用时可根据具体情况适量添加 ~ 3% 。乳剂加入破乳剂可以有效防止钻塞产生的细小水泥颗粒和液体中的固体杂质由于乳化而形成乳浊液 , 影响盐酸溶蚀油井水泥的效果并污染油层。 虽然在理论上讲这种乳浊液体系是不稳定的 , 但如果液体中含有表面活性剂 , 乳化状态会很严重。 一般情况下 , 破乳剂添加浓度为 ~ . 助排剂排剂是一种高效表面活性剂 , 能够大幅降低液体表面张力 , 增加界面活性 , 有利于入井酸液迅速彻底地返排 , 可有效地保护油层 , 一般添加浓度为 ~。酸化解卡配方确定 :15%缓蚀剂 +铁离子稳定剂 ++破乳剂 +助排剂 。5 33 化设备、 液体准备1000 型酸化车、 监测仪表车、 供液车各 1 部 , 连续油管车 1 部 ( 备用 ), 酸罐车 1部 , 清水罐车 1 部 , 污水罐车 2 部 ,40m 3 工程罐 2 具 , 备 20m 3 清水、 60m 3 1%溶液。场酸化解卡作业由大修分公司技术监理统一协调指挥。汇连接完后试压 25确保在酸化施工时不刺不漏 , 防止酸液伤人及污染井场。巾、 口罩、 橡胶手套及护目镜等特种劳保护具齐全上岗。 30的 溶液和相应的急救药品 , 以应对突发事件。置警戒线和警戒标识牌 , 严禁无关人员进入涉酸区及压力区。 10 % 溶液 5m 3 , 当残酸返出时应将排出口插入 溶液中 , 以吸收中和返排液中可能存在的 H 2 现场配备 H 2 S 气体监测仪随时检测井口、 罐口的 H 2 S 气体浓度 , 一旦发现体溢出立即启动应急预案。化解卡作业过程接好管汇和正循环管线 , 试压 25刺漏。 从油管注入配制好的15% 酸化液 后顶替清水 2m 3 , 最高泵压 23最低泵压 5关井反应40 上提钻具活动解卡 , 上提负荷 30t 时解卡成功。 起出Φ 73加 ) 油管 1 根 , 调整管脚位置至 用 1 % 溶液 60m 3 正循环洗井至进、 出口水质一致时停泵 , 泵压 5 ~ 10排量 400 ~500L/酸化解卡洗井作业过程历时2406 认识与建议(1) 酸化解卡方法在修井作业中解除水泥卡钻事故的成功应用 , 拓展了酸化解卡的应用范围 , 增加了新的解卡工艺手段。(2) 为了防止酸液腐蚀地面管汇管线、泵注系统及钻具和套管 , 有效保护油层 , 酸化解卡液中必须加入适量的添加剂 : 缓蚀剂、 铁离子稳定剂、 粘土稳定剂、 破乳剂和助排剂。(3) 现场进行酸化解卡作业时 , 必须制定好 施 , 管汇管线要试压 , 并实时监测 度。(4) 盐酸酸化解卡工艺风险小 , 效果好 ,处理事故费用低 , 适用于套管中水泥卡钻的解卡。参考文献[1] 任中启 . 应用盐酸解卡的实践与认识 [J]1999,27(4):152] 刘德胜 , 胡欣峰 , 等 . 酸化解卡方法解除伊朗 卡钻事故 [J]. 钻井液与完井液 ,2006,23(6):773] 聂海滨 , 安耀彬 , 等 . 油田常用油井水泥的种类和性能要求 [J]. 中国水泥 ,2006,(9):494] 张解放 中抗油井水泥的研制与开发[J]. 水泥技术 ,2001(5):71
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