空气钻井技术难点空气钻井技术难点 一、地层出水是最大的障碍之一一、地层出水是最大的障碍之一 由由于于空空气气不不能能携携带带井井眼眼稳稳定定添添加加剂剂，所所以以不不能能直直接接用用空空气气钻钻穿穿不不稳稳定定地地层层。当当钻钻遇遇饱饱和和水水层层，粉粉尘尘会会变变为为段段塞塞。由由于于液液体体在在环环空空的的出出现现，会会润润湿湿水水敏敏性性页页岩岩，这这会会导导致致井井塌塌卡卡钻钻。而而且且湿湿岩岩屑屑会会粘粘附附在在一一起起在在钻钻杆杆外外壁壁上上形形成成泥泥饼饼环环，不不能能被被空空气气从从环环空空中中带带上上来来。当当填填充充环环空空时时，阻阻止止了了空空气气流流动动并并产产生生卡卡钻钻。而而且且随随着着这这些些间间歇歇的的空空气气大大段段塞塞沿沿着着井井眼眼向向上上运运移移，它它们们会会堵堵塞塞地地面面设设备备并并且且对对井井壁壁产产生生不不稳稳定定性性效应。效应。 为了有效的防止水侵，为了有效的防止水侵，必须了解水层的位置，水的流必须了解水层的位置，水的流量和成分，这样可以很快决定量和成分，这样可以很快决定堵水措施。堵水措施。 地层出水程度分类地层出水程度分类小流量：地层出水量低于小流量：地层出水量低于3 3/h /h ；中等流量：出水量中等流量：出水量3 3/h /h ；大流量：出水量大于大流量：出水量大于3 3/h /h 。地层小流量出水的后果与处理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。力增大、卡钻等复杂情况的发生。 判断方法判断方法 空气钻井时，如果上返空气钻井时，如果上返钻屑量减小，空气压力漫漫增大，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，上钻屑变大，钻具转动扭矩增大，上提、下放钻具有阻力，说明遇到小提、下放钻具有阻力，说明遇到小水层。水层。 处理措施处理措施 根据国外的经验，对付小于根据国外的经验，对付小于3 3/h/h的出水量使用化学干粉能很好解决这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，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。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，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。在有井斜时效果更明显。泥饼环的形成及产生的后果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中等水量发生岩屑结团的危险性较小，因为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，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。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，排出停止上返，钻速降低，继续注入气体，排出管出口出现液体。管出口出现液体。处理方法：参加泡沫剂，变成雾化钻井。处理方法：参加泡沫剂，变成雾化钻井。 地层中等流量出水的后果与处理地层中等流量出水的后果与处理地层大流量出水的后果与处理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，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，不会使岩屑是由于井内水多，钻屑被稀释，不会使岩屑黏结成块。黏结成块。其最明显的表现是注入压力明显升高，钻屑其最明显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。突然停止上返，钻速明显降低。处理方法：参加泡沫剂，变成泡沫钻井或转处理方法：参加泡沫剂，变成泡沫钻井或转为用泥浆钻井为用泥浆钻井 。 处理地层出水措施小结 了解了水层情况后，在处理水层前，应选择在该了解了水层情况后，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：情况下的最有效方法。国外曾经提出过的一些方法有：1 1用保护膜将钻屑包住，使其憎水，即防止钻屑粘用保护膜将钻屑包住，使其憎水，即防止钻屑粘聚；聚；2 2在空气流中参加少量水分以分散钻屑，使之易于在空气流中参加少量水分以分散钻屑，使之易于带出井筒；带出井筒；3 3在空气流中参加泡沫剂，以便保证井下的水能以在空气流中参加泡沫剂，以便保证井下的水能以泡沫形式吹至地面；泡沫形式吹至地面；4 4极大地提高压缩机的压力，以便用空气的压力将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；水排出井筒；5 5利用多种材料封堵水层。利用多种材料封堵水层。 空气钻井难点之二空气钻井难点之二 岩石的硬度：根据室内和钻岩石的硬度：根据室内和钻井实践说明，在坚硬的岩层中用气体钻井实践说明，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，的硬度一般随井深而增加，因而井愈深，气体钻井愈有效。气体钻井愈有效。空气钻井难点之三空气钻井难点之三 地层坍塌：因井筒内空气地层坍塌：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，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。障碍，只是在极个别情况下会引起卡钻。 空气钻井难点之四空气钻井难点之四 正确选择空压机等设备：根据设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面管汇，为了能够及时转为雾化钻井还应配备雾化设备。还应配备雾化设备。空气钻井难点之五空气钻井难点之五岩屑录井，防尘，保护环境：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：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、钻屑在上升至地面的过程中彼此碰撞，并同钻具、井壁碰撞变碎井壁碰撞变碎 ，更重要的是由于钻具旋转，钻屑，更重要的是由于钻具旋转，钻屑被磨碎；被磨碎；到达井口的钻屑经过到达井口的钻屑经过9090度转弯，冲击井口和排出管度转弯，冲击井口和排出管线而变碎。线而变碎。 因此岩屑录井获得大岩屑困难，同时不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。能采用常规的录井方法进行录井。 空空气气用用于于欠欠平平衡衡钻钻井井具具有有一一般般气气体体欠欠平平衡衡钻钻井井的的特特点点，但但由由于于空空气气中中含含有有腐腐蚀蚀和和着着火火来来源源的的氧氧气气，容容易易造造成成腐腐蚀蚀和和井井下下着着火火。只只要要压压缩缩空空气气中中的的氧氧同同烃烃液液或或天天然然气气混混合合，就就极极易易燃燃烧烧或或爆爆炸炸；压压缩缩空空气气中中约约含含20.9%20.9%的的氧氧在在高高温温、高高压压和和潮潮湿湿的的条条件件下下还还会会造造成成快快速速的的氧氧化化腐腐蚀蚀。因因此此，在在空空气气欠欠平平衡衡钻钻井井时时应应采采取取有有效效措措施施搞搞好好防火、防爆和防腐工作。防火、防爆和防腐工作。空气钻井难点之六空气钻井难点之六防止井下爆炸防止井下爆炸