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空气钻井技术难点及对策
作者：余红波
来源：《硅谷》2010年第05期
摘要: 空气钻井工艺是一种钻进效率比较高的技术手段,如果使用得当可以极大提高一口井的钻进时效,降低总的钻井作业成本。因此,介绍空气钻井的技术特点、分析空气钻井技术难点,并给出运用空气钻井技术时的对策。
关键词: 空气钻井;技术难点;研究应用
中图分类号:TE9文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0310100-01
目前,国外已成功采用气体型流体为循环介质来解决易漏、钻井速度低的地层面临的钻井
技术难题,即空气钻井技术。空气钻井方式较常规钻井相比,一方面降低了对钻屑的压持作用影响,另一方面在空气钻井方式下井底岩石受挤压而凸起和出现拉应力区,有利于钻头和岩石的接触,并利于钻头的牙齿吃入地层和破岩,从而大大提高钻速,另外空气钻井技术几乎对油藏没有污染,因此也有利于及时发现油气藏。基于空气钻井具有的上述优越性,当前空气钻井技术愈来愈受到石油业界的重视。
1 空气钻井的技术特点
1)可以实现完全欠平衡钻进。标准状况下,空气的密度为1.29g/l,根据满足正常钻进所需要的注气量计算,当井深超过3000m时环空气体密度不高于150g/l,远低于地层水的密度(纯水密度为1000g/l),可以轻易实现负压钻进。2)以空气作为循环介质时彻底消除了井底压持效应,极大的解放了机械钻速,因此空气钻进具有较高的机械钻速,一般是常规钻井液钻进方式的3-8倍。3)利用空气钻井技术可以比较容易的穿过非正常地层。非正常地层是指天然裂缝、溶洞和盐类物质的夹层,例如硬石膏层,而且由于空气钻进无液相存在,因此不会涉及井壁的水化失稳问题。4)空气钻井工艺所使用的设备比较简单,除主要设备压缩机系统外,只需在井口加装一个旋转防喷器即可。此外钻井队应将常规钻杆换为斜坡钻杆,以避免旋转防喷器胶芯过度磨损。5)空气钻井安全性较高,在正常的配套与监控手段下,一般不会发生有害气体污染和天然气的爆燃现象。当井内气体溢出较多时可及时转换作业方式,以避免井口失控。
尽管空气钻井具有一些明显的技术优势,但介于气体性质的特殊性,因此无法全面替代钻井液完成一口井的建井作业,亦即空气钻井具有诸多技术难题。
2 空气钻井技术难点
空气钻井技术在以往实际的应用过程中,产生过一系列的问题,并且主要存在以下技术难点: