空气钻井技术难点

1、空气钻井技术难点第1页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五 一、地层出水是最大的障碍之一 由于空气不能携带井眼稳定添加剂，所以不能直接用空气钻穿不稳定地层。当钻遇饱和水层，粉尘会变为段塞。由于液体在环空的出现，会润湿水敏性页岩，这会导致井塌卡钻。而且湿岩屑会粘附在一起在钻杆外壁上形成泥饼环，不能被空气从环空中带上来。当填充环空时，阻止了空气流动并产生卡钻。而且随着这些间歇的空气大段塞沿着井眼向上运移，它们会堵塞地面设备并且对井壁产生不稳定性效应。第2页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五 为了有效的防止水侵，必须了解水层的位置，水的流量和成分，这样可以很

2、快决定堵水措施。 第3页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五地层出水程度分类小流量：地层出水量低于0.477m3/h ；中等流量：出水量0.4777.95m3/h ；大流量：出水量大于7.95m3/h 。第4页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五地层小流量出水的后果与处理 这是最危险的情况，因为足够的少量的水将岩屑粘结在一起，在钻杆上形成泥包，引起井眼缩小、循环阻力增大、卡钻等复杂情况的发生。 第5页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五判断方法 空气钻井时，如果上返钻屑量减小，空气压力漫漫增大，钻屑变大，钻具转动扭矩增大，上提、下放钻

3、具有阻力，说明遇到小水层。 第6页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五处理措施 根据国外的经验，对付小于0.318m3/h的出水量使用化学干粉能很好解决这个问题。最常用的是硬脂酸钙、硬脂酸锌。另外一种是硅胶，它是一种极细的吸水性颗粒。这些粉末包在岩屑的外面，不会形成泥包，也能在井壁上形成保护膜，钻具上已经形成的泥块也易掉下来。而且具有很好的润滑性能，降低摩阻，在有井斜时效果更明显。第7页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五泥饼环的形成及产生的后果a) 差的清洗井眼效果b) 形成泥饼环 d) 发生卡钻c) 发生井下爆炸和着火第8页，共17页，2022年，5

4、月20日，12点11分，星期五中等水量发生岩屑结团的危险性较小，因为在空压机功率足够的情况下，可将水以气泡形式吹至地面。由于井内水多，钻屑被稀释，不会使岩屑黏结成块。但是对于存在水敏性不稳定地层的井，可能导致严重的井塌。其最明显的表现是注入压力升高，钻屑突然停止上返，钻速降低，继续注入气体，排出管出口出现液体。处理方法：加入泡沫剂，变成雾化钻井。 地层中等流量出水的后果与处理第9页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五地层大流量出水的后果与处理大水量危险性较大，因为可能出现地层坍塌，而且空压机功率不能满足将水吹至地面。但是由于井内水多，钻屑被稀释，不会使岩屑黏结成块。其最明显

5、的表现是注入压力明显升高，钻屑突然停止上返，钻速明显降低。处理方法：加入泡沫剂，变成泡沫钻井或转为用泥浆钻井 。 第10页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五处理地层出水措施小结第11页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五 了解了水层情况后，在处理水层前，应选择在该情况下的最有效方法。国外曾经提出过的一些方法有：（1）用保护膜将钻屑包住，使其憎水，即防止钻屑粘聚；（2）在空气流中加入少量水分以分散钻屑，使之易于带出井筒；（3）在空气流中加入泡沫剂，以便保证井下的水能以泡沫形式吹至地面；（4）极大地提高压缩机的压力，以便用空气的压力将水排出井筒；（5）利用

6、多种材料封堵水层。 第12页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五空气钻井难点之二 岩石的硬度：根据室内和钻井实践表明，在坚硬的岩层中用气体钻井最有效，而软地层效果差。由于岩石的硬度一般随井深而增加，因而井愈深，气体钻井愈有效。第13页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五空气钻井难点之三 地层坍塌：因井筒内空气柱几乎对地层无作用力，因此靠静液柱压力来平衡坍塌压力的地层不能用气体来钻。但是国内外多口钻井实践证明，在气体钻井时有坍塌层没有什么严重的障碍，只是在极个别情况下会引起卡钻。 第14页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五空气钻井难点

7、之四 正确选择空压机等设备：根据设计的钻井参数如上返速度、立管压力来确定空压机的供气量和压力以及地面管汇，为了能够及时转为雾化钻井还应配备雾化设备。第15页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五空气钻井难点之五岩屑录井，防尘，保护环境： 气体钻井钻屑变成粉末的主要原因：钻屑被钻头重复研磨变碎；钻屑在上升至地面的过程中彼此碰撞，并同钻具、井壁碰撞变碎 ，更重要的是由于钻具旋转，钻屑被磨碎；到达井口的钻屑经过90度转弯，冲击井口和排出管线而变碎。 因此岩屑录井获得大岩屑困难，同时不能采用常规的录井方法进行录井。第16页，共17页，2022年，5月20日，12点11分，星期五 空气用于欠平衡钻井具有一般气体欠平衡钻井的特点，但由于空气中含有腐蚀和着火来源的氧气，容易造成腐蚀和井下着火。只要压缩空气中的氧同烃液或天然气混合，就极易燃烧或爆炸；压缩空