空气钻井技术1.ppt

空气钻井技术 2011 3 13 塔里木油田启动空气钻井设备安装现场 时间 2011 03 02全球石油网本文来自 全球石油网详细出处参考 常规钻井所面临的问题在常规钻井过程中经常遇到加钻压困难 井斜及钻速低等问题 这些问题制约了钻井速度的提高 影响了勘探开发的效益 归纳起来问题主要有以下几点 1 深部地层钻速太低 2 复杂地层 深井井斜突出 3 钻大尺寸井眼钻速低空气钻井可有效解决上述问题 空气钻井定义 空气钻井是一种特殊的欠平衡钻井技术 它是将压缩空气既作为循环介质 携带岩屑 又作为破碎岩石的能量 空气钻井的优点 1 显著提高机械钻速 缩短钻井周期 与常规钻井相比 可提高钻速3 10倍 在气体钻井中 地层孔隙压力在负压差条件下产生向井内的 推力 该 推力 有促使井底岩石破碎 或崩离井底 的趋势 而泥浆钻井时 井筒中高的过平衡正压差产生由井内指向地层的压力 阻碍钻头对地层的破碎和已破碎岩体脱离井底 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 使用空气锤钻头钻压小 转速低 扭矩小 防斜效果更加良好 4 可有效避免井漏等井下复杂情况的发生 有利于环境保护 空气钻井的缺点 主要在以下两个方面 1 空气钻井是欠平衡钻井 因而当遇到地层出水 油气侵显示时 便不能够平衡地层压力 要立即转换成钻井液钻井方式 所以即使在空气钻井时也要配置好压井泥浆 随时准备转换钻井方式 2 空气钻井费用高 空气钻井每天耗油量是8吨至10吨 空气钻井的适用范围 不出水和出水量较少的坚硬地层 严重漏失的地层 地层压力低且分布规律清楚的地层 自然环境严重缺水地区 老油气田的加密井 煤层气开采 空气钻井工艺流程图 首先 空压机对空气进行初级加压 降温 除水后经过增压机增压将高压气体通过立管三通压入钻具 空气通过钻头时对钻头进行冷却 同时清洗井底 携带岩屑返回井口 接着进入排砂管线 最后到岩屑池 空气钻井主要设备 空气钻井的主要设备有 空压机 增压机 防喷器组合 空气锤 钻头 各种管汇 控制阀 注入泵 以及泥浆罐 储备泥浆 用于特殊情况下 由空气钻井转为常规泥浆钻井时使用 压力计 温度计 流量计等等 空气锤及配套钻头 空气锤钻井迄今为止已有50多年的历史 早期用于建筑业 随后扩展到采矿 石厂开挖 钻凿水井及地基钻孔 三十年代中期开始发展起来的空气锤 经过不断改进和完善 已经在一些发达国家广泛应用 在上个世纪五十年代末已经开始用于深井钻进 1 空气锤分类按排气方式的不同 可分为中心排气式和旁侧排气式 按配气装置的不同 可分为阀式和无阀式 空气锤的结构左图为无阀式空气锤示意图1 上接头2 逆止塞3 密封垫4 外壳5 环空气道6 下排气眼7 空气锤下气道8 下腔9 限位阀10 钻头11 外壳接头12 塞座13 弹簧14 节流塞15 配气尾杆16 上腔17 空气锤下气道18 上排气眼19 中排气眼20 上气槽21 活塞22 下气槽23 缸体24 钻头尾管25 弹簧圈26 花键接头 压缩空气到达上接头1 推开逆止塞2 进入空气锤外壳4与缸体23之间的环空气道5 然后经缸体的下排气眼6和活塞下气槽22及活塞下气道7进入空气锤下腔8 推动活塞21上行 当活塞下端与钻头10的尾管24脱开时 下腔内的压缩空气经尾管及钻头的通孔排往孔底 此时 活塞上气槽20对准缸体的中排气眼19 压缩空气经活塞上气道17进入空气锤上腔16 由于处于上腔内的配气尾杆15已经进入活塞上端中心通孔 将上腔封闭 上腔内压力迅速上升 当活塞行至上死点后即开始高速下行 冲击钻头上端 在活塞冲击钻头之前 尾杆与活塞脱离 上腔内的压缩空气经活塞中心通孔泄向孔底 在活塞冲击钻头时 活塞下气槽又与缸体下排气眼对准 压缩空气重新进入空气锤下腔 此过程周而复始 实现对钻头以一定频率的连续冲击 空气钻井时可用三牙轮钻头 也可以用PDC钻头钻进 但一般采用空气锤钻头钻进 效果更佳 气锤钻头是由空气锤和空气钻头两部分组成 高压气体通过钻杆进入空气锤钻头 一部分高压空气从空气锤中心通孔到钻头水眼吹出 用于携带岩屑 另一部分高压空气进入空气锤环形空间气室用于推动空气锤内活塞上下运动做功 从而对井底岩石进行高频冲击 使岩石发生体积破碎 实现旋转冲击式快速钻进 美国录码 N