浅谈泡酸解卡对生产套管腐蚀的影响

浅谈泡酸解卡对生产套管腐蚀的影响

张盛华

中国石油化工股份有限公司华北油气分公司石油工程监督中心

摘要：泡酸解卡法是处理东胜气田上古地层碎屑岩水平井套管遇卡的有效方法之一，但是泡酸会腐蚀套管，给套管带来不可逆的伤害。本方法通过实验，表明添加缓蚀剂能够有效减缓套管腐蚀，减少生产损失，提高钻井和采油气厂的经济效益。本方法在东胜气田J66-7-P2井进行试验应用，本方法在鄂尔多斯盆地南部某油田2口生产井中进行试验，解卡时间22小时，效果良好。

关键词：泡酸解卡；缓蚀剂；东胜气田；套管卡钻

1.泡酸解卡法

东胜气田水平井的水平段长平均达1000米以上，一旦发生卡钻事故，处理难度大，可运用手段少，造成经济损失巨大。通过浸泡盐酸顺利解卡，能够给该地区上古地层碎屑岩水平井钻采卡钻提供了宝贵经验。事故处理损失时间相对较少，显示了泡酸解卡技术对于水平井卡钻事故有巨大的应用前景。

泡酸解卡法就是利用氢氟酸、盐酸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，使卡点附近阻塞物溶解或体积缩小，从而利于钻具活动从而使被卡钻具解卡。

受钻井现场环境限制，钻井液工程师只能对酸液反应进行初步定性分析。根据实验结果，浓度13%的盐酸被认为是适合本工区，能够溶解地层、提供导流能力最强，因此，在东胜气田酸液解卡作业中盐酸浓度定为13%。

2.缓蚀剂在泡酸解卡运用

缓蚀剂是一种以一定的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以减缓或防止金属腐蚀的化学物质单质或混合物，它是在金属表面起防护作用的物质，加入微量或少量的缓蚀剂，可使金属材料在该介质中的腐蚀速度明显降低直至为零。同时还能保持金属材料原来的物理、力学性能不变。

合理使用缓蚀剂是防止金属及其合金在环境介质中发生腐蚀的有效方法。缓蚀剂技术由于具有良好的效果和较高的经济效益，已成为防腐蚀技术中应用最广泛的方法之一。尤其在石油产品的生产加工、化学清洗、大气环境、工业用水、机器、仪表制造及石油化工生产过程中，缓蚀技术已成为主要的防腐蚀手段之一。

在泡酸解卡时，使用合适的缓蚀剂，有利于控制腐蚀，减少经济损失，减少生产损失，提高钻井和采油气厂的经济效益。

3.现场实验

分析完井液对金属的腐蚀性时常用方法有重量法和电化学法。重量法将被测金属做成挂片样放入腐蚀介质中，定量测定金属的腐蚀速率，是一种比较经典和实用的方法，并且操作简单。本文中运用重量法研究腐蚀率。将套管小块处理完毕后，干燥并称其重量，记录数据后，然后加入一定浓度的盐酸溶液，在一定温度一段时间后取出，处理完毕后干燥至恒重，计算腐蚀程度。

实验1：10%盐酸+套管℃小块；实验环境80.6℃水浴；实验时长4小时。实验前样品块重量190.21g，实验后重量183.50g，重量损失6.71g，损失率3.5%。

实验2：13%盐酸+套管小块；实验环境80.6℃水浴；实验时长4小时。实验前样品块重量186.41g，实验后重量177.67g，重量损失8.74g，损失率4.7%。

实验3：加入缓蚀剂，13%盐酸+套管小块；实验环境80.6℃水浴；实验时长4小时。实验前样品块重量195.60g，实验后重量193.84g，重量损失1.76g，损失率0.9%。

该实验得出结论：酸度增加，套管重量损失大，腐蚀明显；加入缓蚀剂，重量损失减少明显，酸液对套管腐蚀明显减缓。因此认为，在酸液中加入缓蚀剂，能够有效减缓套管腐蚀。

4.应用实例

4.1 J66-7-P2井工程概况

J66-7-P2井是一口二级井身结构水平井，完钻井深3526m，水平段长700m，下完井套管前采用常规钻具组合通井，通井到底循环正常后短起下一次（井段3082-3526m）、短起下正常。下至井深3170m（井斜89.63°，A靶点2826m）灌浆顶通循环、拆循环头，接套管后继续下入时遇阻。上下活动不能下放，接方钻杆循环、开泵返浆正常，排量逐渐提至28L/s、立压4MPa。钻井液主要性能：密度1.15 g/cm3，粘度48 s，失水3.8-4 ml。下放遇阻、上提遇卡，正常悬重54t，上提最大至90t（套管抗拉强度197t）、下放最小至30t无法解卡，判断套管粘卡。

4.2遇卡原因分析

现场下至井深3170m后，现场操作为灌浆、顶通、拆管线、防冻，准备继续下入套管。在灌浆和顶通期间，套管长达23分钟为静止状态。该行为操作违反了《下套管作业规程》规定，下套管过程中应缩短静止时间，若套管静止时间超过3min，应活动套管，套管活动距离应不小于管柱伸缩量的两倍，上下活动时，上提负荷不能超过套管抗拉强度的70%。钻井队违反操作规程导致本次套管粘卡发生的直接原因。

4.3泡酸解卡处置

尝试混入缓蚀剂的酸液解卡，备酸期间循环钻井液、活动套管（吨位30-90t）。配酸完成后，泵入前置液4m³、加入混合缓蚀剂的13%酸液7.5m³、清水1.5m³；40分钟后泵入后置液1m³，循环替浆35.9m³，期间每隔15-20min泵入0.5m³、活动套管（吨位30-90t），至3个小时后第五次泵入0.5m³后，活动空间逐渐增加（酸顶位置2806m左右），活动数次后套管解卡。7个小时后排酸、循环钻井液，上下活动套管正常，12个小时后恢复套管下入施工，成功解卡。

5.结论与认识

泡酸方法采用泡酸解卡工艺具有处理时间短、效果好、处理事故费用低等优点，在水平井解卡中已经成为主要操作。但采用泡酸解卡除了根据地层岩性，还需要考虑岩石的胶结强度、地层裂缝及充填物、井底压差等因素，预防作业中发生井壁失稳，引发新的复杂情况，还需要正确认识到泡酸会对生产套管产生腐蚀破坏。缓蚀剂应用可有效缓解腐蚀速率，减少对套管壁体的损坏。

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作者简介：张盛华（1987-），男，河北张家口人，本科学历，中级钻井工程师，主要从事钻井监督工作。E-mail：zhangshenghua200887@126.com。