空气钻井技术介绍

空气钻井技术介绍2016年7月1空气钻井技术介绍5/9/2024汇报内容一、空气钻井技术介绍二、空气钻井与传统泥浆钻井的区别三、空气钻井与传统泥浆钻井的关联四、空气钻井的适用范围五、空气钻井的常规设备配置2空气钻井技术介绍5/9/2024一、空气钻井技术介绍

空气钻井是在钻井过程中，将传统钻井工艺中运用的液体循环介质，用压缩空气所取代。同时，利用高压气体钻进，将其作为击碎岩层的能量，是一种典型的欠平衡钻井技术。从工艺上一般分为以下几类：1.空气钻井（干气钻井）：仅使用压缩空气或其它气体作为循环介质，气体所占比例：99％～100％。是干燥、坚硬岩层的最佳循环介质，钻屑由极高的环空速度（通常达到900米/分钟）带出井眼。2.雾化钻井：在气流中加入发泡剂和少量的水，通常应用在不合适干气钻井的地层中，雾化钻井的环空速度也要求较高，最高达到900米/分钟以维持有效的携带钻屑能力，为了达到这样的速度，而介质中又含有部分液相成分，故雾化钻井所需的气体量比干气钻井还要多30%-40%。气体所占比例：96％～99％。3空气钻井技术介绍5/9/20243.泡沫钻井：泡沫钻井中的泡沫是在地面预先合成，作为钻井循环介质，钻屑悬浮在泡沫中被泡沫钻井液带出井筒达到清洁井眼的目的，由于泡沫钻井液良好的携液能力，环空速度要求大大降低，同时井眼冲蚀也减少。由于气体需求相对较少，对气体供应设备的需求也相对减少。气体所占比例：55％～99％。4.充气液钻井：在液基钻井中，在高压钻井液中注入气体，以降低井筒中的液柱静压。充气液钻井可有效解决液基钻井与泡沫钻井之间的钻井液比重在1-0.6左右的要求，通过调整泥浆泵的排量可以有效的调节气体的体积最终达到环空平衡。由于充气液钻需要较高压力的气体注入设备，其气体注入设备的成本也较高。一、空气钻井技术介绍4空气钻井技术介绍5/9/2024二、空气钻井与传统泥浆钻井的区别循环介质不同传统钻井液钻井采用的是水基或油基泥浆等液体介质作为循环介质，而空气钻井则采用空气作为循环介质。

井控手段不同传统钻井液钻井时井筒内液注压力能很好的平衡地层流体压力，即井筒内液注压力等于（或略大于地层流体压力）；空气钻井是欠平衡钻井，井筒内压力要低于地层流体压力，所以空气钻井对井口防喷设备要求更高、更复杂。

5空气钻井技术介绍5/9/2024部分钻井设备不同传统钻井液钻井钻井液增压系统采用的是泥浆泵，使用的钻头是普通牙轮钻头或PDC钻头；空气钻井采用空气压缩机作为增压和储压装置，使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。二、空气钻井与传统泥浆钻井的区别6空气钻井技术介绍5/9/2024

空气钻井与传统的钻井技术相比，气体钻井具有很多技术优势：1.显著提高机械钻速，缩短钻井周期；（与传统钻井相比，可提高钻速3-10倍，在空气钻井中，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。二、空气钻井与传统泥浆钻井的区别7空气钻井技术介绍5/9/2024

空气钻井与传统的钻井技术相比，气体钻井也具有一些缺点：1.空气钻井是欠平衡钻井，因而当遇到地层出水、油气侵蚀时，便不能够平衡地层压力，要立即转成钻井液传统钻井方式。所以即使在空气钻井时也要配置好泥浆泵等传统钻井设备，随时准备转换钻井方式。2.空气钻井费用相对较高，空气钻井常规配置每天耗油量8-10吨二、空气钻井与传统泥浆钻井的区别8空气钻井技术介绍5/9/2024三、空气钻井与传统泥浆钻井的关联

空气钻井因遇状况（比如：出水、出油等）需要转换为传统泥浆钻井，故空气钻井除了需要空气钻井专用设备外还需保留传统泥浆钻井的一系列设备。1.出水：若空气钻进过程中发现地层出水，当出水速度小于5m3/h时，将空气钻井转为雾化钻井或增大空气的注入量；当出水速度大于5m3/h时，将雾化钻井转为传统泥浆钻井。2.出油：若空气钻进过程中发现天然气或油进入井内，且气测全烃含量小于5%，为防止井下可能出现的爆炸，应将空气钻井转为雾化钻井，如果气测全烃含量大于5%，为防止井下可能出现的爆炸，将雾化钻井转为传统泥浆钻井。9空气钻井技术介绍5/9/20243.扭矩大：空气钻井过程中如果扭矩过大则转为雾化钻井，同样如果雾化钻井时过大则转为泡沫钻井。4.地层坍塌：在空气（雾化）钻进过程中，如果出现轻微坍塌掉块，采用减慢钻进速度，坚持“进一退二”的原则，防止卡钻，同时加大空气注入量；或注入发泡液，适当降低空气注入速度，形成泡沫段塞，提高携岩效率，满足井眼清洁需要，若坍塌严重则转为传统泥浆钻井。三、空气钻井与传统泥浆钻井的关联10空气钻井技术介绍5/9/2024四、空气钻井的适用范围1.不出水和出水量较少的坚硬地层；2.严重漏失的地层；3.地层压力低且分布规律清楚的地层；4.自然环境严重缺水地区；5.老油气田的加密井；6.煤层气开采；7.地热开采；11空气钻井技术介绍5/9/2024五、空气钻井常规设备配置空气钻井工艺流程图：空压机对空气进行初级加压、降温、除水后经过增压机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。12空气钻井技术介绍5/9/2024

空气钻井的主要设备一般有：螺杆式空压机（2.4Mpa）、往复式增压机（15Mpa）、雾化泵（15Mpa）、旋转防喷器、空气锤、钻头、各种管汇、控制阀及传统泥浆钻井的泥浆泵及泥浆罐等。

五、空气钻井常规设备配置13空气钻井技术介绍5/9/2024空气钻井作业五、空气钻井常规设备配置14空气钻井技术介绍5/9/2024空气钻井作业五、空气钻井常规设备配置15空气钻井技术介绍5/9/2024空气钻井作业五、空气钻井常规设备配置16空气钻井技术介绍5/9/2024增压机五、空气钻井常规设备配置17空气钻井技