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高性能空气钻机的精度控制与改进方法空气钻机是一种常用的钻孔设备，广泛应用于地质勘探、石油开采和建筑工程等领域。
在操作过程中，钻孔的精度控制和改进非常关键，直接影响到工程的质量和效率。
针对高性能空气钻机，以下将介绍其精度控制与改进的方法。
首先，为了确保钻孔的准确性和一致性，应采用适当的测量和监测技术。
传统的方法是通过测量钻孔直径和深度来评估钻孔的精度。
然而，这种方法存在一定的局限性，无法全面评估钻孔的准确性。
因此，可以采用激光测距仪等先进的测量设备，实时监测钻孔的直径、深度和偏移等参数，从而精确地评估钻孔的准确性。
其次，对于高性能空气钻机，可以通过提高钻具的质量和稳定性来改进钻孔的精度。
钻具是钻孔过程中直接与地质岩石接触的部分，其质量和稳定性将直接影响钻孔的准确性。
为此，可以使用高品质的钻具材料，提高其硬度和耐磨性，减少钻具的磨损和变形。
同时，对钻具进行定期的维护和检修，确保其工作状态良好，减少故障和意外停机的风险。
此外，控制钻进速度和钻压也是提高钻孔精度的重要手段。
钻进速度过快或过慢都会对钻孔的准确性产生不利影响。
一方面，过快的钻进速度会导致钻具难以与地质岩石有效接触，无法取得足够的摩擦力，从而影响钻孔的精度；另一方面，过慢的钻进速度则会造成钻具长时间与地质岩石接触，容易发生磨损和卡钻等问题。
因此，应根据地质条件和钻孔要求，合理调整钻进速度，确保钻孔的准确性。
钻压是指施加在钻具和地质岩石之间的压力。
合理的钻压可以提高钻孔的准确性和效率，但过大或过小的钻压均会对钻孔精度产生影响。
过大的钻压会导致钻具与地质岩石之间的摩擦力过大，容易造成钻具的磨损和断钻等问题；过小的钻压则会导致钻具与地质岩石之间的密合度不足，影响钻孔的准确性。
因此，应根据钻具和地质岩石的特性，选择适当的钻压，并进行实时监测和调整，确保钻孔的精度。
最后，为了进一步提高高性能空气钻机的精度，可以采用自动化控制系统。
通过引入先进的传感器和控制器，实现对钻进过程的自动控制和监测，能够更加精确地控制钻孔的直径、深度和偏移等参数。
气体钻井技术在川东北地区应用难点分析【摘要】川东北地区井身结构复杂，上部井眼尺寸大，岩石可钻性差，常规钻井液钻井机械钻速低，钻井周期长，为了解决这一问题，在川东北地区推广应用了气体钻井技术。
本文对在川东北地区应用气体钻井技术中遇到的难点进行了分析。
【关键词】气体钻井技术；川东北；机械钻速；应用；难点分析川东北地区天然气资源丰富，已获重大突破，勘探、开发规模随之迅速扩大。
其地质条件十分复杂：目的层埋藏深；岩石可钻性差；地层倾角大并存在各向异性的高地应力；孔隙、裂缝、溶洞发育；井下存在多个压力体系且差异悬殊。
钻井施工难度大、风险大、周期长、成本高，作业中经常出现井漏、井喷、井塌、卡阻和硫化氢、二氧化碳气侵污染等问题。
面对复杂的地质环境和工程技术难题，积极推广应用先进的工艺技术，尤其是为了提高川东北地区钻井速度，积极推广应用了气体钻井技术。
1 气体钻井技术根据川东北具体情况，在川东北应用了空气钻井、空气（雾化）泡沫钻井、氮气钻井技术。
1.1 空气钻井：利用空气压缩机从大气中吸入空气，经压缩后通过立管注入井内（根据注入压力的情况和空气压缩机的额定压力，必要时需要通过增压机注入），将钻头破碎地层产生的钻屑循环出来，经过排砂管线到岩屑排放池。
主要设备有井口导流的旋转控制头，空气压缩机，增压机，燃爆监测装置。
1.2 空气（雾化）泡沫钻井：将空气压缩机注入的空气和雾化泵注入的泡沫液（或水）在地面管汇混合后经立管注入井内，将钻头破碎地层产生的钻屑循环出来，经过排砂管线到岩屑排放池，泡沫液经过除尘、消泡后可循环使用。
主要设备有井口导流的旋转控制头，空气压缩机，增压机，雾化泵。
1.3 氮气钻井：空气压缩机从大气中吸入空气，经过膜分离制氮设备将空气中的氧气、水蒸汽等分离掉以后，进入增压机增压后注入井内，将钻头破碎地层产生的钻屑循环出来，经过排砂管线到岩屑排放池。
主要的设备有井口导流的旋转控制头，空气压缩机，膜分离制氮设备，增压机。
钻井施工困难情况汇报钻井施工是石油勘探开发中的重要环节，然而在实际施工过程中，我们也面临着各种困难和挑战。
在此，我将对钻井施工中的困难情况进行汇报，以便及时解决问题，保障施工进度和质量。
首先，钻井地质条件复杂是我们面临的主要困难之一。
在实际施工中，我们经常遇到地层岩性复杂、地层构造变化大等情况，这给钻井施工带来了很大的困难。
例如，遇到了特别坚硬的地层，钻头很容易磨损，导致钻井速度变慢，甚至卡钻现象的出现。
此外，地层中可能存在有毒有害气体，给施工人员的安全带来了威胁。
因此，我们需要采取相应的措施，如选择合适的钻头材料、加强通风换气等，以应对复杂的地质条件。
其次，钻井液循环系统故障也是我们经常面临的困难之一。
钻井液在钻井过程中起着冷却钻头、携带岩屑、维持井壁稳定等重要作用。
然而，由于钻井液循环系统复杂，其中的泵、管道、过滤设备等部件容易出现故障，导致钻井液循环受阻，影响钻井进度。
特别是在复杂地层条件下，这种情况更容易发生。
因此，我们需要加强对钻井液循环系统的维护和管理，及时发现并排除故障，确保钻井液循环畅通。
另外，钻井设备故障也是我们在施工中常常遇到的困难之一。
钻机、钻头、钻杆等钻井设备的故障会直接影响到钻井进度和效率。
例如，钻机的液压系统故障、钻头的断裂损坏等，都会导致施工中断，影响整个作业的进行。
因此，我们需要加强对钻井设备的维护保养，并建立健全的设备故障排除机制，以应对设备故障带来的影响。
综上所述，钻井施工中的困难情况主要集中在地质条件复杂、钻井液循环系统故障、钻井设备故障等方面。
针对这些困难，我们需要加强管理，提高技术水平，确保钻井施工的顺利进行。
希望相关部门和同事们能够共同努力，克服困难，保障钻井施工的顺利进行，为石油勘探开发工作做出更大的贡献。
普光气田空气钻井取心技术 黄松伟 【摘 要】为了开展对普光气田上部陆相地层的岩性研究,进一步提高普光气田钻井速度,在普光107-1H井和普光3011-5井进行了空气钻井取心作业,这也是我国首次进行空气钻井取心.针对空气钻井取心存在的润滑性差、摩擦过热、钻具震动大等技术难点,优选了取心钻头和钻井参数,简化了取心钻具组合,并将取心筒的悬挂轴承改进为耐高温高压的空气冷却密封轴承,岩心爪总成由缩径套式改为加长卡紧套式,保证了两口井空气钻井取心作业的成功.普光107-1H井岩心收获率87.25%,取心平均机械钻速0.28 m/h;普光3011-5井岩心收获率79.34%,取心平均机械钻速2.71 m/h.采用空气钻井取心解决了常规取心造成的岩心污染问题,客观真实地反映了地层情况,为深入开展地层研究评价,促进普光气田的勘探开发提供了重要的科学依据.
【期刊名称】《石油钻探技术》 【年(卷),期】2009(037)003 【总页数】4页(P110-113) 【关键词】空气钻井;取心;取心工具;岩心收获率;普光气田 【作 者】黄松伟 【作者单位】中原石油勘探局,钻井四公司,河南,濮阳,457321 【正文语种】中 文 【中图分类】TE244 1 概 述 普光气田位于四川省达州市宣汉境内，探明含气面积约28 km2, 探明地质储量为2 501×108 m3，是国内目前规模最大、丰度最高的特大型整装海相气田。普光构造为陆相、海相相交互和海相沉积，上部地层为高陡构造，砂、泥、页岩互层频繁，硬度大，研磨性强，可钻性差，机械钻速低；中下部地层破碎，井眼稳定性差，易发生井漏；下部碳酸盐岩气藏普遍存在多套压力系统和产层，且硫化氢含量高，钻井风险大。为了加快普光气田的勘探开发速度，2005年底，中原油田在该地区上部井段开始应用空气钻井技术，与常规钻井1～2 m/h的机械钻速相比，空气钻井速度提高了3～8倍，配合使用空气锤甚至超过10倍，达到了大幅度提高钻井速度的目的[1-4]。 普光气田地质构造特殊，为了开展对上部陆相地层千佛崖组、自流井组和须家河组地层、烃源岩及沉积储层的研究，以进一步提高钻井速度和保证井下安全，决定对上部地层进行取心。但是，常规钻井取心因地层埋藏深、钻速慢，存在很大的钻井安全风险，而目前普光地区空气钻井技术日趋成熟，所以中原油田在普光107-1H井和普光3011-5井进行了空气钻井取心。普光107-1H井取心进尺34.82 m，心长30.38 m，取心收获率87.25%，取心平均机械钻速0.28 m/h；普光3011-5井取心进尺62.50 m，心长49.59 m，取心收获率79.34%，取心平均机械钻速2.71 m/h。 2 空气钻井取心的技术难点与对策 2.1 技术难点 中原油田在普光气田开展的空气钻井取心在我国属于首次，与常规钻井取心(以钻井液为循环介质)[5-6]相比，存在诸多技术难点，具有一定的挑战性和不可预见性。 1)空气钻井取心工具由于循环介质为空气，没有钻井液的润滑，易使取心筒悬挂轴承在较短时间内失效。 2)由于缺少钻井液的冷却和润滑，岩心爪长期与岩心摩擦形成高温，易造成岩心爪提前损坏，割心成功率难以保证。 3)空气钻井返出的岩屑都是粉末状微小颗粒，由于没有钻井液的减震效果好，空气取心时井底钻具震动比较剧烈，加上普光气田上部陆相地层硬度大、易碎，尤其是在胶结相对疏松的地层，岩心很难形成，造成取心收获率低。 4)空气钻井取心具有空气钻井的优点，钻速很快，难以判断割心位置的岩性。 2.2 相应的技术对策 空气钻井取心工具的选择与改进 为了满足空气钻井取心的技术要求，优选了川7-5取心筒，其悬挂轴承改进为耐高温高压的空气冷却密封轴承，以增加其润滑性并延长使用寿命；岩心爪总成由缩径套式改为加长卡紧套式，避免因长时间与岩心摩擦生热而导致的岩心爪损坏。 优选钻具组合及取心钻进参数 为降低井下钻具震动、提高取心速度和取心收获率，首先简化钻具组合，采用小钻压、低转速、大空气排量，以满足空气钻井取心的技术要求。钻具组合为：φ241.3 mm(或215.9 mm)PDC钻头+川7-5取心工具+φ158.8 mm钻铤×3根+φ127.0 mm加重钻杆×15根+φ127.0mm钻杆；空气钻井取心钻进参数：钻压20～30 kN，转速35 r/min，空气排气量120～130 m3/min，立压2.1～2.2 MPa。 优选钻头 由于空气钻井取心作业要求的钻压和转速都较低，为提高机械钻速，选用PDC取心钻头比较适宜。 3 空气钻井取心现场施工 普光107-1H井位于四川省宣汉县黄金镇沙场村3组，是中国石化中原油田普光分公司部署在普光构造东南翼上的一口开发水平井,设计井深6 415.5 m；普光3011-5井是中国石化中原油田普光分公司部署的另一口开发定向井，设计井深5 485 m，位于四川盆地川东断褶带黄金口构造带普光构造。普光107-1H井要求在千佛崖组连续取心80 m，普光3011-5井要求在自流井组连续取心30 m、须家河组4段连续取心30 m。为了顺利完成空气钻井取心作业，施工人员在优选取心工具的基础上，制定了相应的技术措施：取心钻头入井前一定要保证井眼畅通；钻头入井后，控制下钻速度，距离井底1 m左右时应将井底循环清洗干净；树心作业和割心作业与常规钻井液取心钻进程序相同，在正常取心过程中，要求送钻均匀，并注意立管压力、扭矩变化，发现立压突然升高、扭矩变化等井下异常现象时，应立即停止取心作业，活动钻具，循环观察，及时处理。 3.1 取心钻头的选择 由于2口井取心井段均属陆相地层，其岩性特点是砂泥岩软硬交错变化大，泥页岩或砂泥岩易水化剥蚀掉块、易塌，砂岩石英含量高且胶结致密、硬度大、研磨性强，地层可钻性差。根据上述地层特点，普光107-1H井和普光3011-5井分别选用了川石、川克和迪普的PDC取心钻头，现场应用效果见表1、表2。 由表1、2可以看出：普光107-1H井PDC钻头的取心效果较差，机械钻速很低，这除了地层可钻性差外，主要原因是钻头选型不合理，选用的PDC取心钻头的复合片尺寸较大；而普光3011-5井在选择取心钻头时，与钻头生产厂家结合，认真分析现场资料和地层特性，改进了PDC取心钻头刀翼的形状和高度，合理改变了切削齿的布齿结构，应用了高质量、小尺寸复合片，降低了切削齿与井底岩石的接触面积，提高了钻头的破岩效率。该井优选的2只钻头(φ241.3 mm 4PC0876、φ215.9 mm DC386)与普光107-1H井的相比，取心机械钻速提高了近10倍，取得了良好的取心钻进效果。 表1 普光107-1H井 φ215.9 mm空气取心钻头应用情况序号地层取心井段/m钻头型号进尺/m纯钻时/h机械钻速/m·h-11234千佛崖组3240 03～3242 14BXQI1801012 1122 50 093328 07～3358 593358 87～3360 03GC315GC31530 5253 70 571 1612 50 093358 59～3358 87C2010 2810 10 023360 03～3360 78GC315Q0 7525 00 03合 计34 82123 80 28 表2 普光3011-5井空气取心钻头使用情况序号地层取心井段/m钻头直径/mm钻头型号进尺/m纯钻时/h机械钻速/m·h-11自流井组2828 0～2860 0241 34PC087632 015 02 132须家河组3164 0～3194 5215 9DC38630 58 03 80合 计62 523 02 71 3.2 分段取心情况分析 由于空气钻井取心没有钻井液的压持效应，因此可以有效提高取心时的钻进速度，而且在无钻井液污染的情况下能准确评价地层，但是取出的岩心也更容易破碎、脱落，尤其是在胶结较疏松的泥岩砂岩互层的井段取心，收获率相对较低。空气钻井取心每次割心时岩心比较容易割断，割心完毕上提时悬重无明显变化，不利于现场判断和操作。2口井取心结果见表3、表4。 从表3可以看出，普光107-1H井第1～4、6、8筒次由于地层大部分为灰岩，收获率较高；而第5、7、9、10筒次岩心收获率偏低，其原因主要为： 1)地层砂泥岩互层与灰岩软硬胶结极度不整合、疏松；2)取心钻头选型不当、钻进参数不合理导致机械钻速太低；3)钻具震动等。 表3 普光1071H井空气钻井取心分段统计筒次取心层位井段/m进尺/m心长/m平均收获率，%机械钻速/m·h-11千佛崖组3240 03～3242 142 112 0597 160 092千佛崖组3328 07～3336 598 528 52100 000 593千佛崖组3336 59～3345 238 648 3496 530 764千佛崖组3345 23～3346 791 561 3687 180 225千佛崖组3346 79～3355 738 945 7263 980 816千佛崖组3355 73～3358 592 862 6592 660 297千佛崖组3358 59～3358 870 280 2071 430 028千佛崖组3358 87～3360 031 161 16100 000 099千佛崖组3360 03～3360 380 350 185****0810千佛崖组3360 38～3360 780 400 2050 000 02合 计34 8230 3887 250 28 注：地层岩性均为砂泥岩互层、灰岩。 表4 普光3011-5井空气钻井取心分段统计筒次取心层位井段/m进尺/m心长/m平均收获率，%机械钻速/m·h-11自流井组2828 00～2836 508 508 4299 061 702自流井组2836 50～2845 408 908 90100 002 283自流井组2845 40～2860 0014 603 0821 102 374须家河组3164 00～3172 508 507 8292 003 955须家河组3172 50～3180 958 458 65102 377 046须家河组3180 95～3188 007 056 8797 453 537须家河组3188 00～3194 506 505 8590 002 79合 计62 5049 5979 342 71 注：地层岩性均为砂泥岩互层。 从表4可以看出，普光3011-5井空气钻井取心除第3筒(长筒取心)收获率偏低外，其余每筒收获率都在90%以上，是比较成功的，如第3筒心不计，则取心收获率可以达到97.10%，取心机械钻速最高达到了7.04 m/h，开创了国内空气钻井取心新纪录。第3筒次取心效果差的原因：一是应用了长筒取心钻具，内筒震动偏大，操作失误等；二是地层岩性主要是泥岩，胶结相对较疏松，而且软硬结构极其不规则，造成取心过程中岩心受力不均，导致取心收获率偏低。 4 结论与认识 1)根据地层岩石特性优选取心钻头是提高空气钻井取心收获率的关键，同时可大幅度提高机械钻速。 2)空气钻井取心应使用特殊加工的加长卡紧套式岩心爪总成以防止破碎的岩心脱落。为防止岩心爪高温失效，建议每筒必须更换岩心爪和悬挂轴承。使用空气冷却式悬挂轴承可以提高取心作业时间，保证取心进度和成功率。 3)建议空气钻井取心尽量不采用长筒取心方式；在使用双筒取心时，应选择在钻时较慢的砂岩割心，割心前循环不宜过长，一般控制在10～15 min，以防岩心脱落，
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。
钻井工程技术中存在的问题及提高钻井效率的对策随着石油工业的不断发展，钻井工程技术也在不断地提高和创新，但是在实际的生产过程中，钻井技术依然面临着一些问题。
本文将就钻井技术中存在的问题及提高钻井效率的对策进行探讨。
1. 钻井时间长：目前，大多数油井的钻井时间较长。
有些油井的钻井时间长达数月，这不仅会增加成本，还会延误开采时间。
2. 油井事故频发：由于油井深度较深，钻井过程中存在很多风险。
一些钻井事故的发生更是给企业造成了严重的损失。
3. 钻井费用高：随着技术的提高，钻井费用逐年增长。
各种设备的配件和维护成本都是钻井过程中的重要成本。
4. 钻井技术进步不足：尽管现在各大石油公司都致力于推进技术创新，但是钻井技术的进步仍然不足，相比过去没有太大的改善。
提高钻井效率的对策：1. 加强设备维护：钻井的设备对于采油工作非常重要，如果设备出现问题，势必影响采油效率。
因此，加强设备维护是提高钻井效率的关键。
2. 提高工人技能：钻井需要很高的技术水平，特别是对于高精度的钻井工作。
提高工人的技能水平，能够在一定程度上提高钻井效率。
3. 应用新技术：如今，钻井技术正在不断地向着智能化、数字化方向发展。
应该积极引进新技术，例如互联网、大数据、人工智能等技术，提高钻井效率和质量。
4. 加强管理水平：钻井过程中存在的安全问题和管理问题是造成钻井工作效率低下的主要原因之一。
加强管理水平，提高管理能力，能够减少一些不必要的损失，保障钻井工作的安全稳定。
总的来说，钻井工程技术的提高还需要各个方面的积极参与。
在努力提高钻井效率的同时，企业应该充分保障工人的安全和利益，并且不断推进钻井技术的进步，这样才能够在采油工作中取得更好的成果。
乌1井空气钻施工工艺技术摘要：乌1井位于新疆维吾尔自治区克拉玛依市乌尔禾区西北部。
是胜利油田在准噶尔盆地西部隆起哈山山前构造带部署的一口预探井。
介绍了乌1井空钻施工前基本情况和空钻施工难点、征兆及应对措施，阐述了施工工艺技术应用情况和效果。
关键词：空气钻、危害、征兆、应对措施1 乌1井空钻施工前基本情况乌1井设计井深7000米，4550米以上地层主要为石炭系，岩性是火成岩（主要为凝灰岩、玄武岩和安山岩）。
井身结构设计为一口非标井（非标准尺寸），导管：φ508mm×89.7m，表层：φ365.1mm×2020m，技套：φ273.1mm×4460m（未下）。
下完表层，井控装置试压合格，安装完空气钻相关设备及管线，各种原料、器材（见附件1）储备充足、完善，人员、措施部署到位，召开验收会，准备就绪。
2 空钻施工难点、征兆及应对措施2.1 地层出水危害：空气钻过程中，地层出水，极易导致岩屑滞留在井底及附着在钻杆外壁和井壁上，甚至聚集成块儿、形成水泥环，导致井眼缩径，起下钻困难。
严重的将导致卡钻故障。
征兆：①注气压力增大；②取样器中返出岩屑湿润；③停止喷淋后排屑管出口有雾状物出现。
应对措施：一旦发现出水，应及时采取措施，若少量出水且还有岩屑返出，可采用加大气量，循环排水，并根据出屑情况，再决定起钻、短起下或者继续钻进。
若根据岩屑返出情况和立压判断大量出水，则应及时起钻至套管鞋内，条件允许可转化为泡沫钻井，根据泡沫返出情况、出水情况、携岩情况，适时调整注液量和注气量，以满足正常钻井要求。
2.2 地层出气危害：空气钻过程中，地层出现可燃性气体，将会增加施工难度，因天然气在空气中的爆炸极限浓度为5%-15%，一旦井下出现燃爆情况，势必要造成钻具炸断、或者井壁坍塌。
征兆：①气测全烃值含量有明显的升高；②排屑管出口返出气体有异味。
应对措施：（1）监测和预防：①钻进时，设备摆放区域、排放管出口等处，均要有专人值班观察；②钻进时，检测人员要全程连续监测注入压力、流量；返出气体中的甲烷浓度、硫化氢浓度、氧气浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度的变化，发现返出气体的甲烷、硫化氢等参数异常变化时要立即通知相关人员；③钻进过程中，应加强对H2S和可燃气体的检测，在钻台、排放管口等处设置H2S报警仪和可然气体监测仪，现场作业人员携带便携式报警仪，发现H2S和可燃气体，及时报警，按应急程序采取相应措施。
摘要介绍空气钻井的主要设备、工艺流程、作业方法、注意事项及安全技术措施,对空气钻井施工设计、现场作业具有很好的实用性和指导意义。
空气钻井是用空气作循环介质的一种低压钻井技术。
空气钻井是实现地层压力系数小于1的欠平衡钻井的技术手段，对于保护和发现低压油气层，提高单井产量和采收率有重要的意义，还可用于严重漏失性地层的防漏。
在川渝地区3 口严重漏失井上应用空气钻井719. 48 m ,平均机械钻速7. 92m/ h ,平均钻井效率59. 96 m/ d ,与常规钻井、堵漏的方法相比,钻井效率提高8. 6 倍,对治理严重井漏见到明显效果,取得很好的技术经济效益。
关键词:空气钻井，欠平衡，井漏，气体型流体第1章空气钻井概况1.概念用于空气作为钻井流体所进行的钻井称作空气钻井。
用空气作为循环介质进行欠平衡钻井是最早发展的一种欠平衡钻井技术。
由于该技术是直接是使用大气中的空气，可减少环境污染和节约钻井液浪费。
2.国内外现状2.1国外国外在1950年后出现了试用空气作为循环介质钻井，获得成功。
并发现：（1）在相同地层条件下，钻头寿命和机械钻速比普通钻井液钻井有明显的提高；（2）在同一地区，原先使用常规钻井液钻井见不到油气的地层，使用空气钻井发现了工业性油流和天然气。
同一时期在泥浆中充气钻井开始应用，但直到80年代由于旋转防喷器、旋转控制头等为代表的欠平衡钻井装备的发展和成熟后，才在国外得到广泛应用。
由于充空气的充气泥浆在钻开产层时存在一定的井下燃爆危险，以及可能造成钻具的氧化腐蚀等问题，目前主要采用充氮气或是氮气与氧气按一定阻燃比例加入的混合气体方式。
应用空气流体作为循环介质的钻井技术先后在美国、加拿大、前苏联等国相继采用，并不断发展完善，并与其他钻井技术如水平井连续管钻井相结合，对低压油田增加单井产量提高采收率取得了明显的效果。
在美国气体、充气和泡沫钻井占到钻井总数的10%。
2.2 国内八十年代末，国内是新疆油田最早开展充气钻井技术的研究与应用，主要是解决低压层漏失的问题。
空气钻井技术为了节约钻井周期、优质高效打好LT1井,在一、二开钻井施工中采用了空气钻井技术,在实际应用中取得了非常好的效果。
现将本井空气钻井技术总结如下:一、基础数据：LT1井设计井深6300米，目的层为飞仙关组鲕滩白云岩储层、长兴组生物储层。
钻探目的：以飞仙关组鲕滩白云岩储层、长兴组生物储层为主要目的层。
二、空气钻前井眼准备用660.4mm钻头试钻至井深56米,下508mm导管至56米.固井后钻水泥塞至井深52米。
安装好旋转控制头后进行气举钻井液，将井筒内钻井液全部排完。
然后对旋转控制头进行试压:静止试压4.0MPa,旋转试压2.8MPa。
试压合格后拆排砂口挡板,安装排砂管线。
向井内大排量注气干燥井眼，直到排砂口返出粉尘后开始钻进,钻达至井深：62米,为了提高钻速,起钻后换成空气锤。
三、设备：1.气体钻井的设备2.生产流程：1）纯气体钻井流程2）气体+泡沫钻井流程四、钻具组合由于空气钻进在地层微出水产生泥环、地层垮塌时易引起井下复杂,在钻进时采用塔式组合:一开:Φ444.5mm空气锤/牙轮钻头+Φ229mm常闭止回阀+Φ228.6mmDC×5根＋Φ228.6mm无磁×1根＋Φ203mmDC×6根＋Φ165mmDC×3根＋Φ127mmDP 二开: Φ311mm空气锤/牙轮钻头+Φ275mm空气空气锤＋浮阀×1＋Φ228.6mmDC×5根＋Φ203mm无磁DC×1根+Φ203mmDC×6根＋Φ165mmDC×3根＋旁通阀×1＋Φ127mmDP＋旋塞×1＋回压阀×1＋Φ127mmDP六、空气钻进施工情况：2021年1月25日21：30一开空气钻至井深62.65米起钻, １月26日12:20试运转空气锤正常后下钻到62m开始钻进，前期因钻铤较少,轻压钻进(20KN),随着钻铤增加钻压增加到40KN, １月28日8:30钻进至井深214m,因地层微出水,钻速慢起钻换牙轮钻头继续空气钻进, 钻至264米因地层出水较大，出口无粉尘出现，井内携砂困难，开启8台压缩机和2台增压机在短起下钻时，上提下放均有挂阻现象。
浅析钻井施工中的关键问题及其对策在我国科技水平不断发展的今天，各个生产企业出现了大量的现代化机械设备。
机械设备的不断增加导致我国具有越来越大的原油需求量，这对我国的石油企业而言不仅仅是一个发展的机遇，同时也是一个巨大的挑战。
为了能够使不断攀升的原油消耗量得到充分的满足，石油企业必须要采取有效的措施，将钻井采油工作认真做好。
有鉴于此，本文对钻井施工中的关键问题及有效对策进行了分析和介绍。
标签：钻井施工关键问题对策作为一项非常复杂而`且系统的工作，钻井施工受到了很多方面因素的影响，因此在具体的施工过程中存在着较多的问题。
要想使钻井施工的正常进行得到充分的保证，石油企业就必须要采取有效的对策将这些问题处理好。
1钻井施工中的关键问题（1）周边地下水对钻井施工的影响。
在具体的钻井施工中经常会发生周边存在地下水系的问题。
如果在钻进的过程中选择正循环钻井施工工艺，钻杆会将大部分的冲洗液（钻井泥浆）直接的输送到孔底部，这样就会导致大量的岩粉和碎屑产生，而且还会与水流同时流入到井中，使得水体变得越来越浑浊，从而导致地下水污染。
（2）井漏的问题（按漏失通道形状分渗透性漏失、裂缝性漏失、溶洞性漏失）；引起井漏的原因：压差性漏失、诱导性漏失和压裂性漏失。
在抓紧施工中非常严重的一个问题就是井漏问题，轻微的井漏问题就会使正常的钻井施工受到影响，如果井漏情况非常严重，除了会使施工的进度受到影响，浪费大量的物力和人力和财力之外，要是没有得到及时有效的处理，甚至还会导致塌井以及卡钻等非常严重的事故[1]。
（3）钻具的问题。
在具体的钻井施工过程中钻具问题也属于一种比较常见的问题。
因为钻井的施工地层可能具有比较久远的年代，因此其岩层可能具有非常坚硬的岩性，同时也具有较强的抗研磨性，在这种情况下钻具就会具有相对较差的可钻性，这时候如果实施钻井施工，就有可能导致下部钻具发生共振现象，如果产生达到了一定频率的共振时，就会使下部钻具的疲劳程度的加重，最终导致钻具过早地出现损坏。
普光气田空气钻井取心技术黄松伟张献丰李汉桥（中原油田钻井四公司河南濮阳 457321）摘要：普光气田位于四川东北山区，属高陡构造，地层倾角大，地层岩石硬度高，可钻性差，地层复杂，机械钻速极低，而在该地区进行取心作业难度更大，会造成钻井周期长且极易发生井下事故。
随着空气钻井技术在普光气田的成功应用和推广，使用空气钻井取心技术部分解决了该地区地层评价困难的难题。
空气钻井取心技术在国内是一个崭新的技术领域，此项新工艺在普光地区两口Φ320mm井眼中进行了探索性的研究和实验，并取得了良好的效果。
空气钻井取心与常规的泥浆钻井取心的区别在于，它是直接用大气中的空气作为循环介质来冷却钻头和携带岩屑。
采用空气钻井取心技术解决了常规取心造成岩心污染的问题，客观真实地反映了地层情况，为研究评价普光气田、促进普光地区的勘探开发提供了重要的科学依据。
关键词：空气钻井取心取心工具取心技术取心收获率一、概述普光气田位于四川省达州市宣汉境内，探明含气面积约28km2, 探明储量为2501×108m3，是国内目前规模最大、丰度最高的特大型整装海相大气田。
普光构造的地层为陆相、海相相交互和海相沉积，上部地层为高陡构造，砂、泥、页岩互层频繁，硬度大，研磨性强，可钻性差，机械钻速低；中下部地层破碎，井眼稳定性差，易发生井漏；下部深层碳酸盐岩气藏普遍存在多套压力系统和产层，硫化氢含量高，钻井风险大。
为了加快普光气田的勘探开发速度，中原油田自2005年底开始在川东北地区储层上部井段引进并使用了空气钻井技术，与常规钻井1-2m/h的机械钻速比较，空气钻井速度提高了3～8倍，配合使用空气锤甚至超过10倍，达到了大幅度提高钻井速度的目的。
普光地区特殊的地质构造，造成我们对该地区陆相地层沉积特性的认识和研究不足，而常规钻井取心因地层埋藏深、钻时慢存在很高的钻井安全风险等，因此在目前普光地区空气钻井技术日趋成熟的情况下，对该地区上部陆相地层开展空气钻井取心，以满足勘探开发和研究应用的要求。
钻井安全生产管理面对的问题与解决方案钻井是石油勘探开发的重要环节，而钻井安全生产管理则是保障钻井作业人员身体健康和工程设备完好的重要保障。
在钻井作业中，仍然存在许多安全生产管理面对的问题，如何有效解决这些问题成为当前亟待解决的任务。
本文将探讨钻井安全生产管理面对的问题并提出解决方案。
一、问题分析1. 作业环境复杂钻井作业通常发生在地下数千米之深的井下或海底，环境条件复杂，温度高、压力大、湿度大，地震等自然灾害风险大。
作业人员容易受到高温、高压等环境因素影响，极易出现中暑、中暑、心脏病等突发病症。
2. 作业技术要求高钻井作业需要高超的技术水平和丰富的经验。
钻机快速旋转、高速下降，一旦操作不当，很容易发生事故。
钻井作业涉及到多种技术装备的操作，操作人员需要具备各种技术操作知识和技能，否则很容易引发安全事故。
3. 生产管理不到位由于石油勘探开发领域的特殊性，一些钻井企业在生产管理上存在一些问题。
一方面，人员管理不到位，工作强度大、工作时间长，容易造成人员疲劳，从而引发事故；企业对于设备维护和维修不力，设备老化、损坏等问题频频出现。
以上问题对于钻井安全生产管理造成了一定的困难和挑战，需要切实加以解决。
二、解决方案1. 加强安全培训和技术指导钻井作业是一项技术含量较高的工作，加强作业人员的安全生产培训和技术指导是非常重要的。
钻井企业应建立标准的培训体系，对新进人员和现有人员进行系统的安全生产培训，包括操作技能、安全知识、应急处理等方面的培训，确保每位作业人员都能够熟练掌握所需的技能和知识，保证安全生产。
2. 完善安全管理制度钻井企业应建立健全的安全管理制度和规章制度，明确岗位职责，规范作业流程，强化监督管理。
通过建立完善的安全生产管理制度，加强对作业人员的管理和监督，及时发现和纠正安全隐患，保障安全生产。
3. 加强设备维护和维修保障设备的完好性是确保安全生产的基础。
钻井企业应加强设备的维护和维修工作，定期进行设备检查和维护保养，减少设备的老化和损坏，确保设备的良好运行状态，从而降低事故的发生概率。
钻井工程技术中存在的问题及提高钻井效率的对策摘要：钻井工程钻井效率高低，与钻井工程技术水平有密切的关系，就当前钻井工程施工现状而言，还存在着一些问题、缺陷，阻碍着钻井工程的施工质量与施工效率。
本文首先分析了钻井工程技术中存在的问题，同时阐述了钻井工程技术钻井效率提升对策，最后总结了全文，主要从技术与管理两方面入手，开展阐述，旨在提出提升钻井效率与质量，本文结论仅供参考。
关键词：钻井效率;钻井工程技术;存在问题;提升对策就实际情况而言，当前钻井工程技术方面还存在着很多的问题与不足，正是由于这些问题的存在，难以实现钻井工程钻井效率与质量的提升，影响钻井工程的开展秩序。
因此，必须要加强钻井工程技术管理，强化突发问题处理，实现钻井工程技术水平的提升，强化钻井工程管控，才可切实解决钻井工程问题，以此实现钻井工程钻井效率的提升，本文主要讨论、分析钻井工程技术中存在的问题及提高钻井效率的对策，详细研究如下。
1 钻井工程技术中存在的问题1.1 技术水平问题目前，油田企业虽说不断提升钻井工程技术水平，但在钻井工程技术与设备上还存在着很多的问题。
相比西方发达国家，我国钻井工程技术水平严重不足，相比国外差异较大。
加之每个油田企业的工程特点不同，在钻井工程开展阶段，工艺要求也不相同，钻井工程技术参差不齐，受到钻井工程技术方面的影响，难以保障钻井工程钻井效率。
1.2 管理水平问题在油田钻进施工阶段，为保障钻井效率，提升油田开采质量，对钻井工程技术管理提出了全新的要求。
就当前实际情况而言，受到钻井管理的影响，使得钻井工程开展阶段还存在着很多的不足与缺陷，难以有效执行钻井工程技术方案，使得钻井施工技术管理难度增加，无法落实岗位责任制，进而难以保障钻井质量与钻井管理质量。
1.3 人员素质问题钻井工程施工期间，虽说引进了先进的施工技术，但未能依据技术要求，组建高素质人才队伍，难以保障相关制度与措施的落实。
部分企业为节省人力资源成本，会聘用专业素质较低的工作人员，这些人员缺乏丰富的工作经验，且创新能力不足，进而阻碍着施工现场管控工作的开展，无法保障钻井工程施工效率。
空气钻井技术对录井工作的影响及对策空气钻井工艺是一种新型的钻井工艺技术。
为了使用的成功，项目部指定专人负责，分析空气钻井录井过程中存在的难题和风险，组织相关人员进行学习、精心施工。
并在实际操作中做好监督验证工作，有效地解决了空气钻井条件下综合录井参数标定校验、综合录井异常预报、油气显示归位等方面的难题，保证资料录取、异常预报的准确性，为空气钻井安全实施起到了重要作用。
标签：空气钻井；参数校验；异常预报；油气显示；综合录井由于空气钻井技术的机理与常规钻井技术具有很大的差异，该技术在提高钻井效率的同时，却给录井工作带来了许多不利的影响。
空气钻井的特性给现场录井资料采集及解释工作提出了新的技术要求，目前常规钻井条件下的录井方法已经滞后于钻井方法的发展。
通过对录井方法的改进，以准确判定地层岩性，及时发现油气显示，提高录井质量就成为现场录井中的必然选择。
1 空气钻井技术介绍1.1 工作原理气体钻井就是将压缩气体注入井内，依靠环空气体的举升能力把钻井岩屑带回地面的一种钻井模式。
空气钻井是利用地面的空气压缩机组提供压力为1.2～2.0MPa、排气量为80～130m3/min的高压空气，通过供气管汇注入井架上的立压管线来替代常规钻井液，把钻井过程中产生的岩屑携带到地面，经过喷水除尘后由专用管汇排入到沉砂池。
1.2 优点空气钻井与常规钻井相比的优势在于：①显著提高机械钻速，缩短钻井周期；②井底清洗及冷却条件好，延长了钻头使用寿命，节省了钻头用量；③空气取之不尽，使用空气钻井可以节约用水、减少污染，有利于环境保护；④可有效避免井漏等井下复杂情况的发生。
1.3 空气钻井对录井的不利影响空气钻井时，钻台上的立压、悬重、扭矩、转盘这些工程参数可正常采集，而泵沖、电导、温度、密度、池体积、流量等这些与钻井液钻井相关的传感器均无法采集。
空气钻井技术的应用在提高钻井效率的同时，给现场录井工作带来了一定的不利影响，提出了一些新的问题：①迟到时间的理论计算及实物测量；②气体的采集方法；③空气钻传感器校验；④地层出水的检测及判断；⑤井下燃爆检测；⑥油气层解释。
