空气钻井技术及其应用_马光长

空气钻井技术难点及其技术措施探析发布时间：2021-07-22T23:56:37.571Z 来源：《防护工程》2021年9期作者：任祖英[导读] 随着人们生活水平的提高和汽车的普及化，石油资源的开采也变得越来越紧张，因此对钻井技术的要求也随之增高。

中国石化中原石油工程公司钻井二公司河南濮阳 457001摘要：随着人们生活水平的提高和汽车的普及化，石油资源的开采也变得越来越紧张，因此对钻井技术的要求也随之增高。

在这种情况下，如何更好的解决油田的采油问题，成为了我们必须要考虑的重要因素。

在实际的生产中，由于各种原因，往往会出现一些钻井事故，这些事故不仅给国家造成巨大的损失而且还影响着人民群众的生命财产安全。

关键词：空气钻井；技术难点；技术措施引言目前，国内对于空气钻孔的研究还比较少，但是近年来，国内外对环境的保护意识逐渐加强，这就使得空气的污染程度日益严重，而空气的清洁度又是衡量一个地区的生存状况的关键之一。

为了保证施工的质量以及延长其使用寿命，就需要不断地改进和完善相关的技术措施。

一、空气钻井技术的理论基础空气钻井技术是一种新型的钻井设备，其主要由空气过滤器、空气滤清器、水洗液装置等织成。

其中，空气滤清器的作用是将来自于海底的竞质进行清除，使其能够在水中自由悬浮，从而达到清洁的目的；而水洗液则通过对污水的清洗来实现对污染物的去除和处理。

在实际应用过程中，由于不同的环境条件和施工工艺的差异，以及操作人员的水平等因素的影响，使得空气净化效果也存在很大的差别；因此，为了保证该技术的使用性能，还需要对其的工作原理与结构做进一步的研究分析。

二、空气钻井技术现状分析目前，我国在海上钻井技术上已经有了很大的进步和发展，并且在很多方面都取得了显著的成就；但是，与国外先进国家相比，仍然存在着较；的差距和不足。

由于经济全球化的影响以及海洋资源的开发利用，使得全球空气环境质量不断恶化，严重危害着人类的身体健康。

因此，越来越多的人开始关注起空气钻井技术，并将其作为一种有效的手段来解决这个问题。

《空气钻井安全技术规范》宣贯教材指挥部安全环保部程广存二〇〇七年一月十九日《空气钻井安全技术规范》宣贯教材一、标准编制的目的和意义川东北地区地质构造复杂多变，岩石致密坚硬，岩性变化大,机械钻速很低；高陡构造地层倾角大，井身质量不易控制，严重地制约了钻井速度和质量，进而延缓了该地区天然气田的勘探进度和开发速度。

为了解决这一难题，钻井施工单位根据国内外的经验，并与国内石油院校及国际专业公司合作，积极采用了空气钻井工艺。

实践证明，空气钻井技术具有提高机械钻速、解决恶性井漏、解决压差卡钻等诸多优点，对加快油气藏的勘探、开发具有重要作用。

但空气钻井对井眼的要求比较严格，不仅要求地层压力剖面、岩性剖面清楚，井身结构合理，裸眼井段井壁稳定，而且地层流体不能含硫化氢，不能含油气水层。

但是在实际工作中，我们不能非常准确地掌握地层的预告，由于一些不可预见的因素，随时有可能钻开高压油气水层或含硫化氢气层。

一旦用空气钻井钻开了高压油气水层或含硫化氢气层，油气迅速上升，关井井口压力非常大，如果处理措施不当，就会造成特大的灾难性事故，给人民生命财产和国家财产带来巨大的损失，因此空气钻井较常规钻井有更高的施工风险，且目前在我国没有一套成熟的空气钻井安全技术规范。

为了加快川东北特大气田的开发，我们编制了企业标准《空气钻井安全技术规范》，其目的就是规范空气钻井安全技术，降低空气钻井的作业风险，确保安全生产，促进我国空气钻井技术的发展。

二、标准编制的过程根据集团公司领导的指示，中石化集团公司科技开发部和安全环保部牵头，于2006年5月底在北京召开了会议，决定组织人员编制有关川东北特大气田勘探开发的26项标准，并确定了标准名称、标准主要内容及主要起草人，《空气钻井安全技术规范》就是26个标准之一。

为了适应川东北开发形势的需要，加快标准编制的速度，6月底在成都会议上又决定将标准起草人集中在乌鲁木齐，由科技开发部、勘探开发研究院派专人指导标准的编写。

石油工程钻井论文题目：气基流体空气钻井技术专业：石油工程中国石油大学(华东)成人(网络)教育毕业论文摘要过去，对气基流体(空气、雾化液等)作为气体钻井循环流体缺乏深入的理论研究和现场应用经验。

为适应新的气基流体钻井方式及钻井工艺技术的进步，开展了气基流体空气的应用技术的研究。

空气作为循环流体，它在钻井过程中的主要作用是将井下的钻屑举升到井口并带出井眼，如果空气量不够，则难以有效地将井下钻屑携带出来，这样钻屑就会在井内沉降并在井底聚积造成卡钻。

介绍了气基流体空气的携岩机理、空气量的计算方法、空气循环系统以及气基流体空气、雾液在现场的应用效果、空气钻井国内外应用现状、优缺点及所用的设备.并阐述了空气钻井的一些关键技术,如钻具腐蚀问题、钻遇水层问题、固井等,最后介绍了空气钻井技术的改进技术[1]. 关键词: 气体钻井;气基流体;空气钻井; 携岩机理 ;钻具腐蚀 ;钻遇水层固井目录前言 (1)第1章气基流体空气钻井的基本概念和循环系统 (4)1.1基本概念 (2)1.2空气量的大小与井眼净化的关系 (2)1.2.1 空气携岩机理 (2)1.2.2 钻屑形状与下沉速度的关系 (3)1.2.3 空气注入量的确定 (4)1.3气基流体(空气／雾液)的循环系统 (5)第2章空气钻井技术的国内外研究现状 (7)2.1空气钻井在国内外应用现状 (7)2.2国内外关于空气钻井理论研究与参数计算的发展与现状 (8)2.3空气钻井的优缺点比较 (9)2.4空气钻井设备介绍 (10)2.5气体钻井所必需的条件井眼条件 (13)第3章空气钻井的关键技术与实例简 (14)3.1空气钻井与钻具腐蚀 (14)3.1.1 腐蚀物质与腐蚀形式 (14)3.1.2 防治措施 (15)3.2空气钻井地层出水限定值 (16)3.2.1 地层出水对空气钻井的影 (16)3.2.2 地层出水后空气钻井方法 (17)3.3空气钻固井技术实例 (20)3.3.1 平落006—5井空井固井初 (20)3.3.2 主要技术难点 (21)3.3.3 空井固井施工技术 (22)3.3.4 现场施工技术 (23)3.3.5 固井技术总结 (24)第4章气体钻井技术的改进 (25)4.1控制气体体系的压力 (25)4.2控制压力钻井的目标 (26)4.2.1 液压系统 (26)4.2.2 气压系统 (26)4.2.3 气体流体钻井——误解 (27)4.2.4 没有适当控制井眼压力所造成的问题 (27)4.3井下空气分流器(DHAD) (31)4.4压力试验结果 (32)4.5建议 (33)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)前言气体钻井技术就是以气体为主要循环介质的欠平衡钻井技术,主要有纯气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井和充气钻井液钻井[1]。

空气钻井条件下地质录井优化方案研究作者：秦迎峰来源：《中国新技术新产品》2013年第24期摘要：为了满足当下石油开采工作的开展需要，进行空气钻井地质录井体系的健全是必要的，这就需要进行石油钻探模块的优化，从而运用一系列的技术及其工艺，保证石油钻探工作的正常开展。

随着空气钻井技术的不断应用，基础工程建设对于地质录井工作提出了更高的应用要求。

基于此，本文就空气钻井地质录井新型模式展开分析，以满足当下国家基础经济的发展。

关键词：空气钻井；存在问题；研究总结；岩屑录井；气体采集中图分类号：TV52 文献标识码：A一、关于空气钻井原理的分析在空气钻井模块中，钻头的钻进应用是必要的环节，通过对该设备的应用，一系列的热量会产生，为了提升工作效益，进行空气压缩机的应用是必要的，进行压缩后的空气的有效输送，保证钻头的有效降温，保证上返的空气能够进行岩屑的带出，从而保证下序工作的开展。

通过对空气钻井技术工作的应用，可以提升其钻井的效益，其突破了传统的钻井技术应用的局限性，保证了钻井速度的优化，相对于传统的钻井技术具备更高的效率，能够保证较短时间内钻井周期的控制，有利于资金的积极节约。

通过对空气钻井技术的应用，也可以保证其产层的有效保护，避免过于复杂的底层结构而导致的井漏情况，可以使整个钻探过程对于环境的破坏降低到最低。

二、空气钻井条件下地质录井方案的优化1 在空气钻井工作模块中，通过对空气钻井技术的应用，可以保证地质录井工作模块的精确化，更有利于其岩屑的捞取，这也需要进行袋子的积极安装，保证捞沙模块中，阀门的正确控制。

在捞取模块中，可以避免其粉尘的过多出现，将硅胶筒安装在过滤器和排气管中间，设置好相应的过滤装置，为了有效的演唱过滤装置的使用时间，可以在装置和管线中间安装相应的干燥装置，从而有效的对粉尘进行过滤。

在空气钻井模块中，要针对其注气量、井筒直径等参数进行相关数学模型的应用，保证其气体钻井工作的正常开展，从而满足当下迟到时间的连续计算需要，满足气体检测模块、岩屑捞取模块的工作需要。

贯通式空气锤反循环连续取芯钻井技术在油气勘探工程中应用
的可行性探讨
贯通式空气锤反循环连续取芯钻井技术在油气勘探工程中应用的可行性探讨
贯通式空气锤反循环连续取芯钻进技术在矿产勘察、水井钻凿等领域的复杂地层条件下的钻孔工程中,解决了系列技术难题;在油气勘探钻井中,空气锤的使用使硬地层的钻进效率提高5倍以上.为克服空气正循环钻井工艺的缺陷与不足,钻探界开始了空气反循环钻井技术的先行研究.本文通过实验研究,对贯通式空气锤反循环连续取芯钻井技术在油气勘探工程中应用可行性展开探讨,研究了潮湿、易糊钻地层,严重漏失及喀斯特溶洞地层,钻井卡堵,井内压力平衡等钻进难题及相应的解决措施.
作者：殷其雷 WANG Ru-sheng 林立旺 YIN Qi-lei WANG Ru-sheng LIN Li-wang 作者单位：刊名：世界地质 ISTIC英文刊名：GLOBAL GEOLOGY 年，卷(期)：2008 27(2) 分类号：P643.43 关键词：贯通式空气锤反循环连续取芯油气勘探。

快速钻井技术的应用伴随着城市建设的进步，石油市场的需求越来越大，石油行业迅速发展，公用、民用客户大量增加，基于石油钻井作业在整个油田的正常运行中的枢纽性作用，钻井速度的快慢直接影响油田采收率和油企经济收益，所以说快速钻井技术的应用是保障油田高产稳产的重要前提，对实现我国国民经济的稳定和发展具有重要的现实意义.标签：快速钻井;技术应用前言：石油是影响社会经济发展的主要资源之一，随着工业发展速度的不断提升，对石油开采率的要求也在不断提高。

对于某些特殊地质结构，岩石可钻性差、井壁稳定性差、井底温度高等特点，采用常規钻井技术难以提速，而且容易发生井漏，且漏失难以有效封堵，不能实现表层钻进作业，通过采用合适的钻井技术进行钻井作业施工，可有效降低钻井成本，实现表层快速钻进，是保障下部井段安全施工，提高油田采收率的有效手段。

1.空气钻井技术的应用空气钻井是以压缩空气取代传统钻井工艺中运用的液体循环介质，使气体既作为循环介质又作为破碎岩石能量的一种欠平衡钻井技术，空气钻井技术是解决复杂地层井漏、水敏性坍塌、可钻性差、钻速慢、周期长等问题的重要手段，与常规钻井相比，空气钻井具有很多技术优势，空气钻井技术不仅能够大幅度的提升钻井速度，从而降低了钻机作业时间，缩短工程周期，还有利于降低钻头的耗损，节省钻井液成本，降低工程投入，且不污染岩屑，易于准确评价地层，而且能连续不断地对所钻地层进行评价。

其次，空气钻井井筒内压力要低于地层流体压力，空气的低密度特性降低了井眼所承受的压力，彻底消除了钻井过程中液体循环介质的漏失问题，降低井漏复杂损失，消除发生在低压漏失层的钻井液漏失、卡钻隐患，提高油气勘探效益，能够有效保护油层，特别是在油田缺水地区、带有裂缝洞穴的灰岩储层应用空气钻井技术，具有降低成本、节能环保的现实意义。

2.智能钻井技术的应用在当前及未来的石油钻井工程实施中，通过现代科学技术收集地质、储层条件等信息，指导钻井工程，进行导向钻井将成为发展趋势之一;随着无限数据传输技术在石油钻井工程中的应用，无线测井成为可能，石油钻井实现数据自动化传输;所以，智能化钻井成为必然发展趋势和主要发展方向;随着石油钻井机向着交流和变换频率发展，石油钻井深度也越来越大，集机、电、液一体化技术于一体的钻井设备越来越大型化、自动化。

空气锤钻井技术LT1井设计井深6300m，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。

为提高钻井机械钻速，降低钻井周期和钻井成本， LT1井一开实施了Φ444.5mm空气锤钻进。

钻进井段62.65m～214.51m,地层为蓬莱镇组，岩性:砂岩、泥岩。

后因地层出水钻速过低而采用三牙轮钻头钻进。

现将本次空气锤钻进技术总结如下:一、空气锤钻进准备导管开孔采用Φ660.4mm钻头试钻至井深:56.63m,下入Φ508mm 导管至56.53m，固井后钻水泥塞至井深:52.00m。

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试压挡板,安装排砂管线。

向井内供气干燥井眼，直到排砂口返出粉尘后开始继续钻进至井深：62.65m(裸眼段长6.02m)。

起钻后换成空气锤。

（如图所示）入井前空气锤钻头照片使用出井后空气锤钻头照片二、钻具结合由于空气钻进在地层出水时易产生泥环引起井下复杂,在钻进时采用塔式组合:Φ444.5mm空气锤+Φ229mm常闭止回阀+Φ228.6mmDC×5根＋Φ228.6mm无磁×1根＋Φ203mmDC×6根＋Φ165mmDC×3根＋Φ127mmDP三、钻进技术参数：钻压:20KN～40KN；转盘转速：35～45rpm；空气排量：160～190m3/min；立管气压：0.97 MPa～2.5MPa。

四、空气锤钻进施工情况：１月26日12:20试运转空气锤正常后下钻到62.65m开始钻进，前期因钻铤较少,轻压钻进(20KN),随着钻铤增加40KN,到28日8:30钻进至井深:214.51m,因地层微出水钻速慢起钻换组合。

五、空气锤钻进取得效果：1、大大提高机械钻速:在Φ444.5mm的大井眼中以35KN的低钻压钻进，平均机械钻速为7.13m/h；在197m～210m井段，机械钻速为14.8m/h；为同期Φ444.5mmSHT33三牙轮钻头空气钻钻速0.98m/h的7.28倍。

空气钻井技术难点分析空气钻井技术相对于传统钻井液具有负压钻井、钻速快、易穿过地层、设备简单和安全性高的特点，但是仍然面临着诸多技术难点，文章综合分析了地层出水、井斜控制、井下燃爆和井壁失稳发生的原因和相应的处理措施，并对空气钻井技术进行了展望。

标签：空气钻井；难点；展望引言空气钻井是将传统钻井过程中使用的液体循环介质由气体代替，通过气体压缩机形成环空气，将井底钻屑带出，这是一种欠平衡的钻井方式。

它大大减少了钻井完井液的使用，消除了钻井液对环境的污染，适用在供水困难的地区。

同时空气钻井的速度是使用普通钻井液速度的三倍[1]，具有建井快、成本低的优点。

它是水平井钻井技术之后又一新钻井技术，正在迅速发展。

但是目前该项技术还不成熟，特别是欠平衡技术的发展还有待完善。

基于上述优势，空气钻井技术得到石油行业的日益重视。

1 空气钻井技术特点（1）负压钻进。

空气密度远远小于水的密度，根据正常钻井的注气量计算，当井深超过3000m时，空气密度也不大于150g/l，可以实现负压钻进，也能够较好地控制孔隙压力。

（2）钻速快。

空气钻井技术消除了井底持压效应，持压越小，钻头周围的围压就会越小，因此具有更高的机械钻速。

（3）易穿过地层。

在穿过非正常地层时，常规的钻井液会进入裂缝或者溶解盐类，空气钻井技术没有水的存在，不会发生井壁的水化失稳。

如果钻井介质的在井底的压力大于岩石的孔隙压力，介质就会流入孔隙，产生表皮效应，降低产能。

（4）设备简单。

空气钻井的主要设备是空气压缩机系统，除此之外还需在井口安装气体防喷器和斜坡钻杆，以减小防喷器旋转的摩擦。

（5）安全性高。

空气钻井可以避免有害气体和天然气的燃爆，当井内气体较多时可以转换钻井方式，在正常的监控手段下具有较高的安全性。

2 空气钻井技术难点及对策2.1 地层出水在干硬等稳定地层，可以通过控制气量、钻速等保证井眼清洁。

但是在非稳定地层，空气钻井无法携带井眼稳定添加剂，井壁产生的粉尘遇到地层出水会阻塞空气流动，产生卡钻现象。

气体钻井发展现状及其应用前景蒋祖军王波西南分公司工程技术研究院2005年10月.郑州目录1、前言 (1)2、气体钻井在国内外应用情况 (1)3、气体钻井工艺 (3)4、气体钻井的特点 (7)5、气体钻井在四川地区的应用 (9)6、气体钻井在四川地区的应用前景 (13)7、结束语 (15)1、前言近年来，石油行业面临的双重压力越来越大：一方面，油气需求剧增，全球供应日趋紧张；另一方面，国内油气勘探新发现越来越少，勘探领域越来越向难采储层深入，全国难动用储量高达60多亿吨。

长庆苏里格气田探明储量6000亿立方米，但低压低渗低产，开发成本高，至今进展缓慢；四川盆地上三叠系总资源量高达9000亿立方米以上，同样因为类似的原因，勘探效果一直不理想，探明率仅5%，探明资源转化率不到20%。

与此同时，各油田钻井工程中处理井漏、井斜、卡钻、出水、井壁坍塌等井下复杂情况不但占去大量钻井时间，而且成为钻井成本居高不下的主要因素。

在四川，仅处理井漏或因井漏带来的复杂情况即占钻井总时间的8~10%，有的井甚至因井漏而报废，一年仅井漏造成的损失就近亿元。

钻井工程速度慢、周期长、成本高，已对勘探开发形成严重的瓶颈制约。

急切需要新的技术来破解上述地质和工程两大难题：既能拿储量拿产量，又能提高钻井效率、降低勘探开发成本。

因此，针对常规钻井工艺开采油气藏存在的诸多问题，国外许多公司，都逐步尝试采用更先进的气体钻井、欠平衡钻井、水平钻井或多分支钻井技术来提高综合效益。

近年来，随着其他低压钻井技术的发展，特别是井口旋转防喷器、高压注气系统、地面分离系统、气体监测系统、应用软件系统等配套设备和安全技术的不断完善，空气钻井逐渐应用到了油层保护和开发方面，并取得了经济效益，该技术也得到了长足发展和完善。

2、气体钻井在国内外应用情况2.1 国外气体钻井发展状况作为最先提出空气钻井概念的国家，美国在空气钻井的各项关键技术和设备配套上已经达到了国际领先水平，并得到了广泛推广与应用。