第40卷 第2期2018年3 月石 油 钻 采 工 艺OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGYVol. 40 No. 2Mar. 2018
文章编号：1000 – 7393（ 2018 ）02 – 0164 – 05 DOI:10.13639/j.odpt.2018.02.003
哈山101井火成岩地层空气锤钻井技术
牛洪波 冯光通 赵洪山 于海叶
中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
引用格式：牛洪波，冯光通，赵洪山，于海叶.哈山101井火成岩地层空气锤钻井技术［J］.石油钻采工艺，2018，40（2）：164-168.
摘要：准噶尔盆地哈山地区火成岩岩石坚硬、研磨性强、可钻性差，采用常规空气/泡沫+牙轮钻井技术存在着单只钻头进尺少、井斜增长快等技术难题。首先分析了空气锤结构特点、破岩机理及其在火成岩中的适应性，指出采用以冲击动载为主、剪切破碎为辅的空气锤钻井技术钻进火成岩，较常规气体钻井方式具有明显的防斜打快技术优势。在邻井空气锤钻井试验基础上，通过优化空气锤复合结构钻头齿材料与气流布局，改进空气锤保径结构与防掉机构设计，并且建立了空气锤钻井的钻压、转速、耗风量及风压等参数计算方法，形成了火成岩地层空气/雾化+空气锤钻井技术。经在哈山101井火成岩中进行现场应用，在保证井斜始终控制在1°以内情况下，单只空气锤平均进尺367.86 m，较邻井提高了56%以上，取得了显著的应用效果，为今后准噶尔盆地火成岩地层防斜打快提供了一种有效手段。
关键词：火成岩地层；空气锤钻井；结构改进；参数优化；防斜打快
中图分类号：TE242 文献标识码：B
Application of air hammer drilling technology in the igneous strata of Well Hashan 101
NIU Hongbo, FENG Guangtong, ZHAO Hongshan, YU Haiye
沁南煤层气井潜孔锤钻井工艺技术研究
许欢迎‘・ （１．中国地质大学。湖北武汉４３００００；２．河南省煤田地质局一队，河南郑州４５１１５０）
摘要：通过对沁水盆地南部煤层气井潜孔锤钻井技术的应用，总结了适合一系列适合该区域潜孔锤钻井技术措施，得出了施工 煤层气井潜孔锤钻井的关键技术环节，为以后的高效快速开采煤层气奠定了基础。 关键词：沁水盆地；煤层气；空气钻井；潜孔锤
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—０１５５．２０１３．０６．０６４ 中图分类号：Ｆ４０３．７；Ｐ６３４．５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８—０１５５（２０１３）０６－０１０３一ｏ２
１区域地质概况 沁南煤层气田位于沁水盆地南部晋城马蹄形斜坡
带，东临太行山隆起，西临霍山凸起，南为中条山隆起，
北部以北纬３６度线为界连接沁水盆地腹地，面积约
３２６０ｋｎｄ，包括樊庄勘探区、郑庄勘探区、柿庄勘探区及
潘庄勘探区等，是以石炭一二叠系含煤沉积为主的富
煤区。大量区域地质调查资料和煤田勘探成果表明，
区内构造简单，断层稀少，煤层稳定，煤层气资源丰富，
具有很好的可采性，有非常好的煤层气开发前景。
２传统的钻井液钻进技术难点
部分勘探区地层老，煤层埋藏深（煤层埋深大于 １０００米），石千峰组地层砂岩段硬度大，可钻性差；部分
勘探区（如樊庄勘探区）上部地层裂隙发育，漏失严重，
正常钻井液钻进水资源消耗量大，堵漏困难，造成钻井
成本过大；部分勘探区（如郑庄勘探区）地层倾角大，易
斜，用传统的水钻轻压吊打纠斜方法建井周期过大。 ３空气潜孔锤钻井优点 空气潜孔锤钻井采用压缩的气体替代传统的钻井
液作为钻进过程中的循环介质来冲洗、冷却钻头，从而
将岩屑从井底带起并排出井外。空气钻井具有钻井液
钻井无法替代的优点：在供水困难区域或者地层漏失
区域，能够有效节省水资源，节约生产成本；潜孔锤空
气钻井采用压缩空气作为循环介质，不产生液柱压力，
空气钻井的应用于发展
气体钻井，作为一种新型钻井方法，是一种以空气、氮气为循环介质，用气体压缩机等设备作为增压装置，用旋转防喷器作为井口控制设备的一种欠平衡钻井工艺。气体钻进主要有循环压耗低、带砂能力强且迅速、井眼净化好、防止井漏、减少环境污染、机械钻速高缩短建井周期、有利于发现和保护浅气层、减少了对地面环境的污染等优点。其缺点是，使用区域受到限制，需要大量专用配套设备，钻井事故复杂处理难度加大，在钻井到后期因空气锤震动，钻具易断等工艺缺陷
空气钻井工艺是一种钻进效率比较高的技术手段，可以极大提高一口井的钻进时效，降低总的钻井作业成本。但由于这种技术受客观情况影响比较大，不是任何场合均可以使用的，因此使用前必须对所施工的地层进行详细论证，对于不符合使用条件者不能勉强使用，对于部分条件适合于空气钻进技术要求的情况，应根据实际条件制定相应的技术措施，以便在施工时出现突发事件时能够确保安全。从空气钻进与常规钻进两种工艺的对比情况看，空气钻进技术具有很好的经济效益，具有较好的推广应用价值，应当引起技术界的关注。从空气钻井技术参数、应用条件、设备等方面对该技术进行简要介绍。
空气钻井的应用条件
1、所钻地层平缓，地层倾角＜30°，无力学不稳定性应力垮塌，地层坍塌压力低。
2、所钻地层不出水，无浅层天然气，无膏盐层。
如今国内可以进行空气钻的比较多，其中较出名的是四川广汉的川庆钻探公司下属的钻采研究院。而且他们配套的设备和一起相当完善，并有几十口井的空钻经验。
气体钻井也存在不少的限制因素，如：产水地层、含有塑性石膏等均会对气体钻进产生不利的影响，甚至不能采用气体钻进。在气体钻进后或气体钻进过程中，为了进行一些特殊的施工作业，往往都需替入水基钻井液进行压井，以完成相应的施工作业或继续钻进。此时，如何让一个干燥的、处于欠平衡状态的空井，在替入钻井液后，不发生垮塌、缩径、井漏、虚厚泥饼卡钻等复杂问题，尽快恢复正常钻进或其它施工作业，这就成了气体钻井后留给钻井液工作的最大难题。根据过去气体钻井的实钻情况，在气体钻进完成、替入钻井液后，大于80％的井出现了复杂情况，其核心和最根本的问题就是井壁稳定问题。轻则阻卡、划眼，重则因卡钻后难以处理导致侧钻，严重影响了气体钻井的成果。
２０１２年第４１卷 第７期第１１页 石油矿场机械 ＯＩＬ ＦＩＥＬＤ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
文章编号：１００卜３４８２（２０１２）０７—００１１—０４
反循环空气锤及其在气体钻井中的应用前景
刘建林
（中煤科工集团西安研究院，西安７１００７７）
摘要：在介绍常规空气锤钻井技术及其应用的基础上，研究了反循环空气锤在国 外的发展现状，
分析总结了反循环空气锤用于气体钻井所能发挥的技术优势。反循环空气锤在油气勘探钻井领域 具有广阔的应用前景，研制开发适合气体钻井用的反循环空气锤具有重要现实意义。
关键词：反循环；空气锤；气体钻井；空气锤钻井 中图分类号：ＴＥ９２１．２ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒ Ｈａｍｍｅｒ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｇａｓ］Ｄｒｉｌｌｉｎｇ
ＬＩＵ Ｊ ｉａｎ－ｌｉｎ （ｘｉ’ａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ。Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐ．，Ｘｉ’ａｎ ７１００７７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒ ｈａｍｍｅｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｉｒ— ｃｕｌａｔｉｏｎ ａｉｒ ｈａｍｍｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ．Ｔｈｅ ａｄｖａｎ—
ｔａｇｅｓ ｏｆ ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ａｉｒ ｈａｍｍｅｒ ｕｓｅｄ ｉｎ ｇａｓ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｓｙｓｔｅｍａｔ— ｉｃａｌｌｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ａｉｒ ｈａｍｍｅｒ ｈａｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｉｎ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ．Ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐ ｒｅ—
