空氣鉆井的施工技術分析

張長印

（勝利油田川東北工委技術管理部，山東東營 257000）

空氣鉆井的施工技術分析

張長印

（勝利油田川東北工委技術管理部，山東東營 257000）

空氣鉆井技術被大量用于油田鉆井施工，是一種鉆進效率比較高的鉆井技術。空氣鉆井技術使用嫻熟程度直接影響到鉆井進度以及鉆井成本的高低，如何提高鉆井施工技術是一門值得研究的學問。就空氣鉆井的特點和技術要點，分析空氣鉆井施工過程中技術難點，并對如何提高空氣鉆井施工技術提出對策。

空氣鉆井施工；技術難點；對策

鉆井一直是國際上鉆井技術研究的一個熱點，鉆井是利用壓縮氣體來作為動力進行運動的。國外有技術稱現在已經解決了空氣作為動力在鉆井過程中的易漏、鉆機速度低下的技術難題，這項新的技術就是空氣鉆井技術，空氣鉆井技術有效地提高了鉆進的效率和速度，同時和傳統的鉆井相比有著較大的優勢。空氣鉆井一方面提高了鉆屑的排除效率，另一方面在空氣鉆井方式下巖石的受壓力分布更加的均勻，這就增大鉆頭與巖石接觸的面積，同時鉆身受到的擠壓力變小了，并有利于鉆頭更深的吃入底層和破碎巖石。這樣就能大大地提高鉆機的轉速。空氣鉆井最大的優點是對原油層沒有污染，能及時在鉆進過程中發現油藏。本文就基于空氣鉆井的優越性，著重地談一下空氣鉆井施工技術中的一些細節。

1 空氣鉆井施工的技術特點

空氣鉆井技術與以往的鉆井技術相比有以下優點和特點。（1）實現全面欠平衡鉆進

空氣密度在標準狀態下是1.29g/L，鉆機在正常工作狀態時，所需要的注氣量是滿足的，但是當鉆井的深度超過3000米時，鉆井的環氣體密度不能高于150g/L，遠遠低于鉆進底層中水的密度，那么鉆機所受的掘進壓力幾乎為零，就可以輕松地實現負壓力鉆進。

（2）把空氣當成鉆機循環動力就能消除鉆井底部的壓力，鉆機的鉆速能大幅度的提高，比傳統的液壓鉆井鉆進速度提高至少3～8倍以上。

（3）空氣鉆井技術較以往傳統的鉆井技術能順利地穿過非正常底層。鉆進過程中所指的非正常底層是指底層中的天然裂縫、溶洞、鹽堿地層的夾層等，例如空氣鉆井機在硬石膏層中的鉆進時不存在液體壓力，不會因鉆井溫度引起井壁中水化的能力失衡問題，保護了井壁的安全。

（4）空氣鉆井機設備簡單便于操作。空氣鉆井和以往的鉆井機相比設備簡單，除了主要壓縮機系統外，只需要在井口加一個旋轉防噴器就可以。省去了以往鉆井的復雜設備安裝，節省了時間。

（5）空氣鉆井機的安全性能高。空氣鉆井機由于使用的是空氣作為傳動力，因此不會發生鉆進過程中與有害氣體污染和天然氣的爆炸現象。使用空氣鉆井機進行鉆井時，能及時發現井內溢出的有害氣體，也能及時的轉換鉆進作業方式，避免了井口爆炸。

2 空氣鉆井的施工技術難點

雖然新的空氣鉆井技術有明顯的優勢，但空氣本身也是有特殊性的，所以不可能全面代替傳統鉆井液完成鉆井井口的作業過程，空氣鉆井的很多技術難點仍待解決。

2.1井斜鉆進控制難度大

空氣鉆井施工中斜井的施工控制難度非常大，國際上對于斜井控制技術沒有一個很好的解決法案，我國目前在斜井鉆進施工上主要采用輕壓吊打等對設備破壞較大的施工工藝。而實際分析造成井斜的原因主要有以下三點：①空氣鉆井機械設備造斜率不規律，沒有研究清楚造成斜率的原因；②井斜出現的時候沒有及時調整鉆機位置，鉆屑沒有及時清理，使得鉆頭靠近井壁而斜度增加的更快，從而使得井斜更加嚴峻。③鉆井過程中由于空氣鉆井的高速旋轉氣流對井壁的沖擊力太大，固定鉆機的穩定架不起作用，造成井直徑嚴重擴大，也是造成井斜原因之一。

2.2鉆進層突然冒水

空氣鉆井機由于不能再空氣的傳輸中添加井壁穩定劑，所以在不穩定底層不能直接使用空氣鉆井技術。空氣鉆在遇到底層中飽和水時，粉塵和水混合會堵塞鉆管，容易造成卡鉆，這個難題到現在一直沒有解決。

2.3巖石硬度

大量的鉆探實踐證明了空氣鉆井在堅硬巖石中效果最為理想，但遇到軟層巖石效果就大打折扣。因此在使用空氣鉆井技術時要很好的掌握地質情況，劃定巖石的硬度范圍。

2.4不穩定底層坍塌

空氣鉆井是否能運用到坍塌底層中目前是一個正在研究的課題。

2.5選擇空氣鉆井配套的空氣壓縮機

空氣鉆進設備出了配備地面監測設備外，還要配備霧化設備，防止鉆進過程中飛屑過多，堵塞鉆頭孔。

2.6防止井下不明氣體爆炸

空氣用于欠平衡鉆井具有一般氣體欠平衡鉆井的特點，但由于空氣中含有腐蝕和著火來源的氧氣，容易造成腐蝕和井下著火。只要壓縮空氣中的氧同烴液或天然氣混合，就極易燃燒或爆炸。

2.7做好排出管路的清理工作

空氣鉆井在鉆井過程中最害怕突然管道堵塞，一般認為當排出管內的氣流速度大于25.4m/s時，是不會產生堵塞現象的。

3 空氣鉆井施工技術難點對策

（1）根據設計要求配備和所鉆井眼尺寸，配備滿足施工的空壓機，以滿足鉆井所需要的空氣量，準備好其他的被套設備如霧化泵、化學外加劑送入泵，防止空氣鉆井機在遇到出水時候的危險，及時的轉化為霧化或者泡沫鉆井。

（2）做好鉆井施工前的所有準備工作，進行井口和地面設備的調試運行。調試設備壓力是否滿足鉆機功率，調試合格才能進行施工。

（3）對施工人員進行技術和安全培訓，要明確施工工藝、技術措施、注意事項等。保證每個現場操作人員都是持證上崗，避免違規操作造成事故。

（4）空氣鉆井機在工作過程中要注意監測設備的壓力變化情況，如果出現壓力突然的升高或者降低，應該立即停止鉆機地鉆進工作，檢查原因，循環觀察，查明原因后繼續施工。

（5）鉆進過程中出現大量泛水時，應該立即關掉鉆機，同時加大空氣的排量使鉆頭周圍的水不至于倒灌進鉆機。如果泛水過一段時間后水量減小，這是可以把鉆機的鉆速調低，邊調節變觀察，等到鉆機穩定時記住此時的鉆速參數，繼續進行鉆進。

（6）入井鉆具必須安裝兩只以上鉆具止回閥，一只接在鉆頭上，另一只接在井口附近的鉆柱上。在有條件的井隊，還應在鉆挺與鉆桿之間裝一只井下防火閥。同時，在空氣鉆井時，每鉆進50～100m應在鉆具上加接一只鉆具止回閥。

4 總結

空氣鉆井的施工技術是低壓鉆井技術的一種，鉆井可調控范圍大，能很好地起到保護油層的效果，目前是世界鉆井施工使用最廣泛的技術。但空氣鉆井技術能然有很多的難點目前還沒有一個解決的優化方案，但空氣鉆井技術的優越性如降低開發成本，提高經濟效益已經深受好評，空氣鉆井技術必將有一個廣闊的前景。

[1] 翟應虎，李祖光，張旭.空氣鉆井的技術難點剖析及發展前景展望[J].天然氣工業，2009，（5）.

[2] 謝紹龍，彭正洲，吳雪平，等.空氣鉆井技術在龍8井的應用[J].江漢石油科技，2007，（2）.

[3] 范希連，袁騏驥，王軍波.空氣鉆井選井分析[J].西部探礦工程，2009，（5）.

[4] 劉彪，楊明合，鐘文健，等.空氣鉆井井斜因素分析及工藝應用[J].斷塊油氣田，2009，（2）.

Construction Technique of Air Drilling

Zhang Chang-yin

Air drilling technology was extensively used in oil drilling，drilling is a more effi cient drilling techniques.Air drilling technology uses skilled directly affects the cost of drilling and drilling progress level，how to improve the construction of drilling is a technique worth studying science.In this paper，the characteristics and air drilling techniques，the analysis of air drilling process technical diffi culties，and how to improve the construction technology of air drilling to propose a solution.

air drilling；technical diffi culties；countermeasure

TE242.6

A

1003-6490（2016）01-0085-02

2015-12-28

張長印（1976—），男，工程師，主要從事鉆井工程工作。