彭剛 楊世軍 先齊

中國石化西南石油局重慶鉆井公司

加壓解卡工藝在XS1井的應用

彭剛 楊世軍 先齊

中國石化西南石油局重慶鉆井公司

常規(guī)解卡工藝一般用于壓差黏附卡鉆事故的處理，實踐中暴露出解卡操作時間長的缺陷并存在解卡成功率低的風險。為滿足提速提效要求，有效解除黏附卡鉆事故，探索了采用關井加壓浸泡解卡劑工藝。，分析了黏附卡鉆發(fā)生條件和機理，介紹了加壓解卡的原理：將解卡劑替至準確卡鉆位置后，采用下壓鉆具、關井，然后用小排量注入鉆井液對環(huán)空加壓，加速解卡劑向鉆具與井壁之間的泥餅滲透，對泥餅產(chǎn)生破壞、分解作用，減少鉆具和泥餅接觸面積，從而能夠有效、快速解卡。該工藝在四川盆地XS1井首次使用并獲得成功，證明了該方法能降低事故處理時間和提高解卡成功率，有效減少事故損失。

黏附卡鉆 關井 加壓 解卡劑 事故 解卡工藝 四川盆地

四川地區(qū)深井段地層致密，上三疊統(tǒng)須家河組井段主要以頁巖和砂巖為主，深井由于地層及井身結構限制，高低壓地層常不可避免處于同一裸眼段，壓差大，部分深井同一裸眼段壓差可超過20 MPa，客觀上造成深井易發(fā)生黏附卡鉆，黏附卡鉆或縮徑卡鉆采用常規(guī)的浸泡解卡劑或柴油的工藝解卡，常規(guī)解卡工藝解卡成功率低、解卡工藝操作時間長缺陷突出。加壓解卡將解卡劑注入被卡鉆具環(huán)空，關井加壓，給解卡劑液柱施加一定的壓力，加速解卡劑向鉆柱與井壁之間的滲透，達到破壞泥餅從而達到迅速解卡的目的。

1 黏附卡鉆發(fā)生條件和機理

鉆井液由固、液兩相組成的膠體，在鉆具轉動的情況下，鉆具環(huán)空鉆井液在向上流動時，近井壁部分鉆井液流速較低，黏切越高，井眼越大，鉆井液環(huán)空返速越低，鉆井液中的固相越易發(fā)生沉積，并被吸附到井壁形成泥餅；同時高滲透性地層在液柱壓力與地層壓力的正壓差作用下形成泥餅，滲透性越好，正壓差越大，泥餅越厚。泥餅的厚度還和固相含量、固相顆粒級配、固相水化膜和固相沉積的時間有關。固相含量越高，粗中細、硬中軟顆粒越不合理，固相水化膜越薄，泥餅越厚，質量越差，固相沉積時間越長，泥餅越厚。

泥餅是以固相為主要成分的沉積、吸附或壓差濾失形成，因此任何泥餅都有一定的黏附性，這種黏附性的大小—即摩阻系數(shù)取決于泥餅的質量。泥餅越致密、越薄，固相含量越少，含油量越高，固相水化膜越厚，韌性越好，泥餅質量越好，摩阻系數(shù)越小。反之則越大。摩阻系數(shù)越大，越容易黏附鉆具，起下鉆阻力越大。這種黏附隨鉆具與泥餅接觸時間的增長而增大，即部分黏附卡鉆的自由鉆具越來越短，卡點越來越淺。一些裸眼較長的深井甚至在正常鉆進過程或低轉速條件下也會發(fā)生黏附卡鉆。

鉆柱表面往往一些帶有正電的游離鐵離子。而水基鉆井液中多數(shù)處理劑以陰離子為主，泥餅帶有負電。因此鉆柱和泥餅之間存在一定的吸附作用，在正壓差條件下，這種吸附作用更加明顯。

井眼是非鉛垂的，任何井眼都會有一定的井斜。鉆具也非完全居中，尤其是在鉆具靜止時，這種現(xiàn)象越明顯，即鉆具會貼近井壁。越是靜止鉆具越容易靠近井壁，越易被泥餅黏附。

黏附卡鉆具備的條件是：固相的沉積、吸附和壓差濾失形成的泥餅，泥餅的黏附性，接觸泥餅的鉆具的靜止時間［1－3］。

2 加壓解卡的原理

加壓解卡就是在黏附卡鉆發(fā)生后，確定卡點，根據(jù)卡點以下鉆具環(huán)空的容積和水眼內容積決定配制解卡劑的體積，根據(jù)被卡地層的巖性決定浸泡時間，配制和循環(huán)漿密度一致的解卡劑以保證浸泡過程不發(fā)生置換和上竄，注入井內并替至環(huán)空，將鉆頭到卡點以上100 m左右所有鉆具環(huán)空全部浸泡。

解卡劑替至準確位置后，下壓鉆具50～100 k N，關井，用小排量注入鉆井液對環(huán)空加壓［4］，加壓至5 MPa。因解卡劑的滲透作用使解卡劑向鉆具與井壁之間的泥餅滲透，對泥餅產(chǎn)生破壞作用，迫使泥餅分解，減少鉆具和泥餅接觸面積。同時環(huán)空加壓會加速解卡劑的這種滲透和破壞作用，也會減緩解卡劑的上竄和置換，達到快速解卡的目的［4］。

3 現(xiàn)場應用

3.1 XS1井地質簡況

XS1井位于四川盆地川西坳陷孝新合豐構造帶孝泉構造，為一口井深6 280 m的預探直井， 241.3 mm井眼穿越須家河組四段、三段、二段和小塘子組，地層壓力預測如表1，井身結構及本井黏附卡鉆點如圖1所示。

表1 241.3 mm井眼段地層分層及壓力表

表1 241.3 mm井眼段地層分層及壓力表

馬鞍塘組二段底界深度／m 3 834 4 781.5 5 368 5 490地層 須四段 須三段 須二段 小塘子組未完地層壓力梯度／MPa·m－10.018 0～0.019 5 0.016 0～0.017 0 0.013 0～0.015 0

圖1 XS1井實鉆井身結構及卡鉆點基本情況示意圖

施工中在須家河組二段5 348 m鉆遇設計外高壓氣層，最終壓井將鉆井液密度調至2.10 g／cm3，與壓井前正常鉆井液液柱壓力相比，裸眼段內最大壓差達25 MPa，須家河組的頁巖和砂巖滲透性較好，為黏附卡鉆提供了必要條件，實鉆過程中壓井加重鉆井液后發(fā)生卡鉆兩次。

3.2 XS1井第一次卡鉆及解卡處理過程

2011年8月17日鉆至井深5 327.63 m，短程起鉆15柱后下鉆到5 172 m加立柱時發(fā)生壓差黏附卡鉆事故。

卡鉆鉆具組合： 241.3 mm HJT537GK×0.25 m＋630×630浮閥×0.80 m＋631×410×0.53 m＋ 178 mm無磁鉆鋌1×9.14 m＋ 178 mm鉆鋌14根×125.72 m＋震擊器×6.29 m＋ 178 mm鉆鋌2根×17.73 m＋411×4A10×0.49 m＋ 158.8 mm鉆鋌9根×81.83 m＋4A11×410×0.48 m＋411× 520×0.67 m＋旁通閥×0.45 m＋ 139.7 mm加重鉆桿×110.82 m＋ 139.7 mm鉆桿。

卡鉆時鉆井液性能：ρ出口為1.85 g／cm3；FV為68 s；FL為3.2 m L；PV為27 mPa·s；YP為13 Pa；G1／G2為5／17 Pa；K為0.5 mm；Cs為0.2%；p H值為10，Kf為0.13。

按照常規(guī)處理方式，強拉強扭和兩次浸泡解卡液，都未成功。

第三次配制解卡液30 m3，配方：0＃柴油15 m3＋4%有機土＋1.5%SP－80＋6%氧化瀝青＋2%油酸＋1.5%石灰＋3 m3水＋10%快T＋1.5%硬脂酸鋁＋BaSO4，加重至1.83 g／cm3。

泵注解卡劑23 m3入井，替漿50 m3循環(huán)解卡劑至鉆頭環(huán)空以上15 m3，水眼內8 m3，浸泡卡點以下全部環(huán)空。下壓鉆具100 k N，關環(huán)空用小排量加壓至5 MPa，壓力降低到4 MPa時繼續(xù)小排量加壓至5 MPa。間斷泄壓開井，強拉強扭。浸泡4.5 h后上提解卡。

3.3 XS1井第二次卡鉆及解卡處理過程

2011年9月26日井深5 476.6 m時因配合物探作業(yè)停鉆，井內靜止234 h后于2011年10月6日下鉆劃眼至5 111 m，加單根時發(fā)生壓差黏附卡鉆。

卡鉆時鉆井液性能：ρ出口為2.04 g／cm3；FV為50 s；FL為3.0 m L；PV為32 mPa·s；YP為13.5 Pa；G1／G2為4／14 Pa；K為0.5 mm；Cs為0.2%；p H值為9.5，Kf為0.12。

配制解卡液28 m3，配方：0＃柴油14 m3＋4%有機土＋1.5%SP－80＋6%氧化瀝青＋2%油酸＋1.5%石灰＋2 m3水＋10%快T＋1.5%硬脂酸鋁＋BaSO4，加重至2.02 g／cm3。

泵注解卡劑21 m3入井，替漿50 m3循環(huán)解卡劑至鉆頭環(huán)空以上15 m3，水眼內6 m3。浸泡卡點以下全部環(huán)空，下壓鉆具100 k N，關環(huán)空用小排量加壓至5 MPa，壓力降低到4 MPa時繼續(xù)小排量加壓至5 MPa。間斷泄壓開井，強拉強扭。浸泡5.0 h后上提解卡。

4 結論

加壓解卡工藝成功應用于XS1井兩次黏附卡鉆處理過程中，實踐證明加壓浸泡解卡工藝有效、快速，其結論如下：

1）加壓解卡法只針對壓差黏附卡鉆或縮徑卡鉆。

2）加壓過程中注意防止加壓值過高造成井漏及其他井內復雜情況的發(fā)生。

3）解卡劑密度和循環(huán)漿盡可能保持一致，防止浸泡解卡時解卡劑置換上竄，盡可能保證卡點的有較長的浸泡時間和較大的進入卡點地層的解卡劑量。

4）浸泡過程最好是下壓鉆具50～100 k N。下壓鉆具可使鉆具在突然解卡時保持平穩(wěn)；如果不具備下壓條件時，上提鉆具拉力不宜過高，防止突然解卡時鉆具上彈脫鉤。

［1］蔣希文.鉆井事故與復雜問題［M］.2版.北京：石油工業(yè)出版社，2006.

［2］蒲曉林，侯勤立，錢續(xù)軍，等.新疆深井低壓高滲地層防止壓差卡鉆技術研究［J］.西南石油學院學報，1999，21（2）：53－56.

［3］鄢捷年.鉆井液工藝學［M］.東營：中國石油大學出版社，2006.

［4］劉俊海，高飛，寧維友.關井憋壓法處理黏附及縮徑卡鉆［J］.石油鉆探技術，2004，32（5）：68－69.

Application of pressurization and getting－unstuck technology in the XS1 well，Sichuan Basin

Peng Gang，Yang Shijun，Xian Qi
（Chongqing Drilling Company of Sinopec Southwest Branch Company，Chongqing 400042，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 10，pp.71－73，10／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

The conventional technology of getting unstuck is usually adopted for dealing with the accidents of differential pressure sticking，but in actual field practices，there exposed the shortcoming of long operation time and the risk in a low success ratio of stuck freeing.In view of this，this study first explored the way of pressurization and the releasing stuck agent being soaked after shut－in of a well.First，based on the mechanism of differential pressure sticking，the principle of pressurization and stuck freeing was introduced.After the releasing stuck agent was positioned to the right location of sticking，the drilling tools were drilled down and the well was shut in，then a small amount of drilling fluid was injected to add pressure in the annular space.In this way，the releasing stuck agent could be accelerated into the mud cake between drilling tools and well wall，destroying and decomposing the mud cake and reducing the contact area between drilling tools and mud cake.As a result，effective and rapid stuck freeing could be achieved.This technology was first successfully applied in the XS1 well in the Sichuan Basin，which proves that this method can not only reduce the time of dealing with the accident of sticking but improve the success ratio of stuck freeing，thereby to cut down the huge loss from downhole accidents.

sticking，shut－in，pressurization，releasing stuck agent，accident，stuck freeing，Sichuan Basin

彭剛等.加壓解卡工藝在XS1井的應用.天然氣工業(yè)，2012，32（10）：71－73.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.017

彭剛，1965年生，工程師；主要從事四川地區(qū)和新疆塔河油田鉆井液技術管理和研究工作。地址：（400042）重慶市渝中區(qū)大坪長江二路177－3號。電話：（023）68816684轉3036，13399047123。

（修改回稿日期 2012－08－06 編輯 凌 忠）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.017

Peng Gang，engineer，born in 1965，is mainly engaged in research and technical management of drilling fluid technology in Sichuan areas and Tahe oil fields of Xinjiang.

Add：No.177－3，Changjiang＇er Rd.，Daping，Yuzhong District，Chongqing 400042，P.R.China