如何在空氣鉆井條件下進行地質錄井工作

徐嵐峰

摘 要：石油作為工業的血液成為世界各國所依賴的能源，其在國家的經濟發展中占有重要的地位。我國對于石油的需求量在逐年遞增，這就促使成我國加大了對于石油的勘探開發力度，同時隨著科技的進步，大量的新技術與新工藝得以在石油勘探開發中使用，從而促進了石油勘探行業的發展。在石油的勘探過程中，空氣鉆井技術以其性價比較高在石油勘探技術中廣為使用。文章將就如何做好空氣鉆井條件下的地質錄井新方法進行介紹。

關鍵詞：空氣鉆井；勘探錄井；氣體采集分析

前言

隨著經濟的發展以及科技的進步，大量的新技術與新工藝得以在石油勘探技術中使用，而隨著石油勘探的深度越來越深，使得一些原先能使用的油井鉆探錄井技術逐漸地無法適應新時期對于空氣鉆井的需求。需要加大技術創新工作，使得空氣錄井能夠更好的完成對于地質的錄井工作，從而確保石油生產的順利進行。

1 空氣鉆井原理簡介

石油勘探過程中需要使用鉆頭來與巖層之間進行摩擦來將巖層鉆透，由于高速旋轉的鉆頭與巖層之間的摩擦會產生大量的熱量，致使鉆頭具有較高的溫度，過高的溫度將會導致鉆頭的性能發生明顯的下降，影響使用壽命，需要對高速旋轉的鉆頭進行一定的冷卻，使其能夠在較為合適的溫度下進行工作。鉆頭的冷卻一般是通過采用壓縮空氣進行冷卻的，通過從鉆具中注入一定的壓縮空氣，使其與鉆頭相接觸從而帶走鉆頭多余的熱量，完成冷卻后的壓縮空氣將會沿著鉆井的井壁返回到地面，在這一過程中，由于壓縮空氣具有一定的壓力，其在返回的過程中會帶有一定的巖屑，通過對這些巖屑進行收集降塵處理后，進而對這些采樣的樣本進行分析，從而可以得出相應的巖層的數據。相對于普通的鉆井技術，空氣鉆井能夠具有更高的鉆井速度，一般來說能夠較普通鉆井速度提升20%以上，從而節省大量的資金，同時，空氣鉆井技術使用的壓縮空氣能夠在鉆井鉆探到油氣層時降低油井發生井漏的風險，從而避免再對環境造成影響。

2 對于鉆井巖屑的采集

由于在鉆井的過程中會產生大量的巖屑，這些巖屑都會隨著壓縮空氣返回到地面上，這些返回的巖屑都是顆粒較小呈粉塵狀的，從而對巖屑的收集帶來了一定的困難，可以采用在排沙管線的位置安裝一個閥門，在閥門的一端安裝具有縫隙較小的收集袋，從而可以在需要收集的時候將閥門打開，待袋子中收集到足夠的沙子后再關閉閥門。同時，需要將硅膠筒安裝在過濾器和排氣管之間，同時設置好相應的過濾裝置，同時為了增加過濾裝置的使用壽命，需要在過濾管線之間添加一定的干燥裝置，從而完成對于井中所排出的粉塵進行較為全面的過濾。

3 巖屑采集的延遲時間

由于主要是對井中排出的壓縮空氣中的巖屑進行收集并進行檢驗的，在這一收集的過程中，鉆井的孔徑、注入的氣量以及注入氣體的密度等的不同都會對巖屑的排出速度造成一定的影響，根據以上變量的不同可以建立起一定的數學模型，來對巖屑的延遲時間進行一定的計算，從而確保巖屑拾取、歸位和氣體檢測的需要。延遲時間主要計量的是從注入壓縮空氣開始到收集到巖屑位置為止這一段時間。

4 巖屑樣品的分析

相較于原先使用泥漿作為冷卻與帶出鉆渣的鉆井方式，空氣鉆井由于與巖層的摩擦較為充分，導致掉落下的巖屑多為粉末狀的物質，從而對后期的巖屑描述造成了極大的困擾：（1）由于巖屑形成了粉末狀的物質，導致無法對巖層的顏色、質量以及所處的狀態等得出直觀的描述；（2）只能對采樣的巖屑進行分析來得出巖層中所含有的物質。

5 使用空氣鉆井技術對油氣井中的天然氣進行分析比較

相較于原先使用泥漿灌注到鉆井的鉆井方式，使用空氣鉆井的方式能夠在鉆探的過程中通過向鉆具持續不斷的注入壓縮空氣來將鉆探過程中所產生的粉塵等排出井外，而當鉆探到天然氣層時，由于持續不斷的注入壓縮空氣致使鉆井中長期處于負壓狀態，天然氣等氣體可以極為容易的被輸送至地面，但是在井底氣體被帶入到地面的過程中，由于空氣等其他氣體的混入致使從地面進行采樣的氣體是經過空氣稀釋的，致使普通的空氣樣本分析儀無法對采樣氣體進行分析，只有使用靈敏度較高的空氣分析儀才能夠完成對采樣氣體的全面分析，從而對地下天然氣層的儲量得出一個較為精確的數字。同時由于天然氣的相關顯示層級在使用空氣鉆井的時候較低，所以應當將測得的數據與周圍其他的一些天然氣井測得的數據進行相應的對比，從而得出一個較為合理、準確的數值。

6 井下出水的預測和監測

在進行地下油氣井的出水預測的過程中，需要將空氣鉆井所測得的數據與周邊其他的一些井的測量數據進行充分比對，并結合其他各井的數據和資料，主要是指井中的出水的位置和出水量的大小，同時需要對地層出水的情況進行充分的判斷，可以根據巖屑的潮濕情況來進行具體的分析，同時在進行空氣鉆井的過程中，相關地層的出水量的大小會導致鉆井中的相關測量數值的變化，并可以根據地層出水量的大小將地層出水的情況分為三個等級：（1）出水量較少的地層，在這一層級的地層的出水量一般要小于0.477立方米每小時，在進行鉆井的過程中，如果注入壓縮空氣而帶回的鉆屑量較少，增大壓縮空氣的注入量和注入壓力帶出更大的鉆屑，而鉆具在工作時轉動的扭矩變大，鉆具的上提和下放的過程中都面臨著較大的阻力，通過這些現象可以反映出遭遇到了出水量較少的地層。造成以上現象的原因是由于滲出的水與鉆屑相結合而導致在鉆具上形成了一層較為厚實的泥漿，從而致使鉆井的孔徑縮小，增大了鉆井的難度。（2）出水量中等的地層，在這一層級的地層中，一般出水量控制在7.95立方米每小時，地層中的中等出水量使其不易形成泥團等影響鉆井的現象，這是由于在壓縮空氣注入較為充分、合理的情況下，可以將排出的水以氣泡等的形式吹送至地面，但是由于存在水敏性不穩定地層的鉆井，有可能會形成較為嚴重的塌井問題，表現為出現明顯的壓力升高，井下鉆屑不繼續上返，鉆具的鉆速持續降低等現象。（3）出水量較大的地層，在這一層級的地層中，地層大流量出水的危險性較高，由于出現大量的水會造成井中的巖層結構等發生一定的松動，從而造成巖層坍塌的危險性持續增大，而且，壓縮機所產生的壓縮空氣壓力也無法再繼續將井中的水量吹出。在進行井下鉆屑的檢測過程中，工作人員需要對鉆屑、壓縮空氣的工作情況進行持續的監控，確保鉆井工作的順利進行。

7 對于井下可燃性氣體的檢測

在進行空氣鉆井的過程中需要做好對于可燃性氣體的檢測工作，因為，如果井下出現大量的可燃性氣體，一旦遇到高溫將會造成鉆井孔的井壁的嚴重破壞，從而對鉆井工作造成嚴重的影響。同時由于地層中存在著大量的可燃性氣體，在空氣鉆井的過程中一旦這些可燃性氣體與空氣相接觸，當可燃性氣體的濃度達到一定的程度后就會極大的增大燃爆的危險性。為了對井下的氣體進行持續性的檢測可以使用紅外一氧化碳分析儀與井下綜合錄井儀等配套使用，確保井下的可燃性氣體的濃度在可控的范圍內。

8 結束語

空氣鉆井技術是科技快速發展而產生的一種新的鉆井工藝，其具有鉆井速度快、鉆井效率高等優點，但是在提高鉆井效率的同時也對地質錄井工作提出了不小的挑戰。文章通過對空氣鉆井技術的原理以及空氣鉆井過程中需要注意的問題進行了介紹。

參考文獻

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