空氣鉆井的施工技術(shù)分析

張長印

（勝利油田川東北工委技術(shù)管理部，山東東營 257000）

空氣鉆井的施工技術(shù)分析

張長印

（勝利油田川東北工委技術(shù)管理部，山東東營 257000）

空氣鉆井技術(shù)被大量用于油田鉆井施工，是一種鉆進(jìn)效率比較高的鉆井技術(shù)?？諝忏@井技術(shù)使用嫻熟程度直接影響到鉆井進(jìn)度以及鉆井成本的高低，如何提高鉆井施工技術(shù)是一門值得研究的學(xué)問。就空氣鉆井的特點(diǎn)和技術(shù)要點(diǎn)，分析空氣鉆井施工過程中技術(shù)難點(diǎn)，并對(duì)如何提高空氣鉆井施工技術(shù)提出對(duì)策。

空氣鉆井施工；技術(shù)難點(diǎn)；對(duì)策

鉆井一直是國際上鉆井技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，鉆井是利用壓縮氣體來作為動(dòng)力進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的。國外有技術(shù)稱現(xiàn)在已經(jīng)解決了空氣作為動(dòng)力在鉆井過程中的易漏、鉆機(jī)速度低下的技術(shù)難題，這項(xiàng)新的技術(shù)就是空氣鉆井技術(shù)，空氣鉆井技術(shù)有效地提高了鉆進(jìn)的效率和速度，同時(shí)和傳統(tǒng)的鉆井相比有著較大的優(yōu)勢(shì)?？諝忏@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(shí)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(jī)的轉(zhuǎn)速?？諝忏@井最大的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)原油層沒有污染，能及時(shí)在鉆進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)油藏。本文就基于空氣鉆井的優(yōu)越性，著重地談一下空氣鉆井施工技術(shù)中的一些細(xì)節(jié)。

1 空氣鉆井施工的技術(shù)特點(diǎn)

空氣鉆井技術(shù)與以往的鉆井技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)。（1）實(shí)現(xiàn)全面欠平衡鉆進(jìn)

空氣密度在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是1.29g/L，鉆機(jī)在正常工作狀態(tài)時(shí)，所需要的注氣量是滿足的，但是當(dāng)鉆井的深度超過3000米時(shí)，鉆井的環(huán)氣體密度不能高于150g/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鉆進(jìn)底層中水的密度，那么鉆機(jī)所受的掘進(jìn)壓力幾乎為零，就可以輕松地實(shí)現(xiàn)負(fù)壓力鉆進(jìn)。

（2）把空氣當(dāng)成鉆機(jī)循環(huán)動(dòng)力就能消除鉆井底部的壓力，鉆機(jī)的鉆速能大幅度的提高，比傳統(tǒng)的液壓鉆井鉆進(jìn)速度提高至少3～8倍以上。

（3）空氣鉆井技術(shù)較以往傳統(tǒng)的鉆井技術(shù)能順利地穿過非正常底層。鉆進(jìn)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(jī)在硬石膏層中的鉆進(jìn)時(shí)不存在液體壓力，不會(huì)因鉆井溫度引起井壁中水化的能力失衡問題，保護(hù)了井壁的安全。

（4）空氣鉆井機(jī)設(shè)備簡單便于操作?？諝忏@井和以往的鉆井機(jī)相比設(shè)備簡單，除了主要壓縮機(jī)系統(tǒng)外，只需要在井口加一個(gè)旋轉(zhuǎn)防噴器就可以。省去了以往鉆井的復(fù)雜設(shè)備安裝，節(jié)省了時(shí)間。

（5）空氣鉆井機(jī)的安全性能高?？諝忏@井機(jī)由于使用的是空氣作為傳動(dòng)力，因此不會(huì)發(fā)生鉆進(jìn)過程中與有害氣體污染和天然氣的爆炸現(xiàn)象。使用空氣鉆井機(jī)進(jìn)行鉆井時(shí)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)井內(nèi)溢出的有害氣體，也能及時(shí)的轉(zhuǎn)換鉆進(jìn)作業(yè)方式，避免了井口爆炸。

2 空氣鉆井的施工技術(shù)難點(diǎn)

雖然新的空氣鉆井技術(shù)有明顯的優(yōu)勢(shì)，但空氣本身也是有特殊性的，所以不可能全面代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉆井液完成鉆井井口的作業(yè)過程，空氣鉆井的很多技術(shù)難點(diǎn)仍待解決。

2.1井斜鉆進(jìn)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(duì)于斜井控制技術(shù)沒有一個(gè)很好的解決法案，我國目前在斜井鉆進(jìn)施工上主要采用輕壓吊打等對(duì)設(shè)備破壞較大的施工工藝。而實(shí)際分析造成井斜的原因主要有以下三點(diǎn)：①空氣鉆井機(jī)械設(shè)備造斜率不規(guī)律，沒有研究清楚造成斜率的原因；②井斜出現(xiàn)的時(shí)候沒有及時(shí)調(diào)整鉆機(jī)位置，鉆屑沒有及時(shí)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(yán)峻。③鉆井過程中由于空氣鉆井的高速旋轉(zhuǎn)氣流對(duì)井壁的沖擊力太大，固定鉆機(jī)的穩(wěn)定架不起作用，造成井直徑嚴(yán)重?cái)U(kuò)大，也是造成井斜原因之一。

2.2鉆進(jìn)層突然冒水

空氣鉆井機(jī)由于不能再空氣的傳輸中添加井壁穩(wěn)定劑，所以在不穩(wěn)定底層不能直接使用空氣鉆井技術(shù)?？諝忏@在遇到底層中飽和水時(shí)，粉塵和水混合會(huì)堵塞鉆管，容易造成卡鉆，這個(gè)難題到現(xiàn)在一直沒有解決。

2.3巖石硬度

大量的鉆探實(shí)踐證明了空氣鉆井在堅(jiān)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(shù)時(shí)要很好的掌握地質(zhì)情況，劃定巖石的硬度范圍。

2.4不穩(wěn)定底層坍塌

空氣鉆井是否能運(yùn)用到坍塌底層中目前是一個(gè)正在研究的課題。

2.5選擇空氣鉆井配套的空氣壓縮機(jī)

空氣鉆進(jìn)設(shè)備出了配備地面監(jiān)測(cè)設(shè)備外，還要配備霧化設(shè)備，防止鉆進(jìn)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(diǎn)，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(rèn)為當(dāng)排出管內(nèi)的氣流速度大于25.4m/s時(shí)，是不會(huì)產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象的。

3 空氣鉆井施工技術(shù)難點(diǎn)對(duì)策

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求配備和所鉆井眼尺寸，配備滿足施工的空壓機(jī)，以滿足鉆井所需要的空氣量，準(zhǔn)備好其他的被套設(shè)備如霧化泵、化學(xué)外加劑送入泵，防止空氣鉆井機(jī)在遇到出水時(shí)候的危險(xiǎn)，及時(shí)的轉(zhuǎn)化為霧化或者泡沫鉆井。

（2）做好鉆井施工前的所有準(zhǔn)備工作，進(jìn)行井口和地面設(shè)備的調(diào)試運(yùn)行。調(diào)試設(shè)備壓力是否滿足鉆機(jī)功率，調(diào)試合格才能進(jìn)行施工。

（3）對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)和安全培訓(xùn)，要明確施工工藝、技術(shù)措施、注意事項(xiàng)等。保證每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)操作人員都是持證上崗，避免違規(guī)操作造成事故。

（4）空氣鉆井機(jī)在工作過程中要注意監(jiān)測(cè)設(shè)備的壓力變化情況，如果出現(xiàn)壓力突然的升高或者降低，應(yīng)該立即停止鉆機(jī)地鉆進(jìn)工作，檢查原因，循環(huán)觀察，查明原因后繼續(xù)施工。

（5）鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)大量泛水時(shí)，應(yīng)該立即關(guān)掉鉆機(jī)，同時(shí)加大空氣的排量使鉆頭周圍的水不至于倒灌進(jìn)鉆機(jī)。如果泛水過一段時(shí)間后水量減小，這是可以把鉆機(jī)的鉆速調(diào)低，邊調(diào)節(jié)變觀察，等到鉆機(jī)穩(wěn)定時(shí)記住此時(shí)的鉆速參數(shù)，繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)。

（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(duì)，還應(yīng)在鉆挺與鉆桿之間裝一只井下防火閥。同時(shí)，在空氣鉆井時(shí)，每鉆進(jìn)50～100m應(yīng)在鉆具上加接一只鉆具止回閥。

4 總結(jié)

空氣鉆井的施工技術(shù)是低壓鉆井技術(shù)的一種，鉆井可調(diào)控范圍大，能很好地起到保護(hù)油層的效果，目前是世界鉆井施工使用最廣泛的技術(shù)。但空氣鉆井技術(shù)能然有很多的難點(diǎn)目前還沒有一個(gè)解決的優(yōu)化方案，但空氣鉆井技術(shù)的優(yōu)越性如降低開發(fā)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益已經(jīng)深受好評(píng)，空氣鉆井技術(shù)必將有一個(gè)廣闊的前景。

[1] 翟應(yīng)虎，李祖光，張旭.空氣鉆井的技術(shù)難點(diǎn)剖析及發(fā)展前景展望[J].天然氣工業(yè)，2009，（5）.

[2] 謝紹龍，彭正洲，吳雪平，等.空氣鉆井技術(shù)在龍8井的應(yīng)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(yīng)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?。?976—），男，工程師，主要從事鉆井工程工作。