空氣鑽井是以壓縮空氣既作為循環介質又作為破碎岩石能量的一種欠平衡鑽井技術。
基本介紹
- 中文名：空氣鑽井
- 外文名：air drilling
- 要求：壓縮空氣
- 常見：用於石油、天然氣鑽井
- 優點：顯著提高機械鑽速
- 使用單位：油田開採公司
空氣鑽井技術原理,空氣鑽井技術特點,空氣鑽地層適應性分析,空氣鑽井技術的套用,
空氣鑽井技術原理
空氣鑽井是通過地面的空氣壓縮機組將空氣變成壓力為1.2-2.0MPa壓縮氣體，排氣量為100-130m/min的高壓空氣，經由輸氣管匯注人鑽井平台上的立壓管線內，以高壓空氣替代普通鑽井液，把鑽井過程中產生的岩屑攜帶到地面同時對鑽頭進行冷卻降溫，然後經過專用排砂管線排人至廢砂坑的一種鑽井模式。
空氣鑽井技術特點
空氣鑽井技術特點如下：
(1)可以實現完全欠平衡鑽進。標準狀況下，空氣的密度為1.29g/L，根據滿足正常鑽進所需要的注氣量計算，當井深超過3000m時環空氣體密度不高於150g/L，遠低於地層水的密度(純水密度為1000g/L)，可以輕易實現負壓鑽進。
(2)以空氣作為循環介質時徹底消除了井底壓持效應，極大的解放了機械鑽速，因此空氣鑽進具有較高的機械鑽速，一般是常規鑽井液鑽進方式的3~8倍。
(3)利用空氣鑽井技術可以比較容易的穿過非正常地層。非正常地層是指天然裂縫、溶洞和鹽類物質的夾層，例如硬石膏層，而且由於空氣鑽進無液相存在，因此不會涉及並壁的水化失穩問題。
(4)空氣鑽井工藝所使用的設備比較簡單，除主要設備壓縮機系統外，只需在井口加裝一個旋轉防噴器即可。此外鑽井隊應將常規鑽桿換為斜坡鑽桿，以避免旋轉防噴器膠芯過度磨損。
(5)空 氣鑽井安全性較高，在正常的配套與監控手段下，一般不會發生有害氣體污染和天然氣的爆燃現象。當井內氣體溢出較多時可及時轉換作業方式，以避免井口失控。
空氣鑽地層適應性分析
空氣鑽井主要適用於以下地層：
(1)不出水的堅硬地層。在堅硬地層中，採用空氣鑽井可以大幅度地提高機械鑽速。由於地層水能使黏土顆粒凝結膨脹，容易造成環空堵塞及卡鑽事故，所以出水地層不適於空氣鑽井。在空氣鑽井過程中，出於對井壁穩定和井下安全的考慮，如果地層的出水量小於0.48m2/h,可加大氣量排水;如果出水量在0.48~7.9m2/h範圍內，建議採用霧化鑽井方法；當出水量更高時，則不宜採用空氣鑽井或霧化鑽井方式，需轉為鑽井液鑽井。
(2)嚴重漏失地層。對於嚴重漏失地層，如晶間滲透率大於1 x10-3 μm2的地層、具有巨觀開放型裂縫的地層等，在這些地層常規鑽井方式難以實施，這時就可以考慮採用空氣鑽井方式。
(3)嚴重缺水地區。由於空氣鑽井是以空氣作為循環介質，對水的需求量降到了最低，所以特別適合於沙漠、高原等缺水地區。
(4)地層壓力低且分布規律清楚的地層。空氣鑽井的靜氣柱壓力極小，較高的地層壓力會加重井控設備的負擔。此外，如果不清楚地層壓力的分布規律，空氣鑽井施工的安全性就難以得到保證。因此，對於地層壓力較高和分布規律不是很清楚的井，不適合使用空氣鑽井技術。
空氣鑽井技術的套用
結合地層岩性和氣層、水層等綜合因素，直井段空氣鑽井提速最佳化方案選擇如下：
(1)開採用空氣鑽，遇水層轉泡沫鑽井；
(2)開採用空氣鑽井鑽至造斜點；
(3)考慮到經濟性等因素，暫不考慮氮氣鑽井技術。因此，空氣鑽遇天然氣含量超過安全標準時，立即轉換為鑽井液鑽進。早期的焦頁1HF井涪鑽完井周期167d，其中二開直井段機械鑽速只有1.7m/h。為了提高鑽井速度，在涪陵焦石壩區塊頁岩氣開發先導試驗井區第輪井均採用空氣鑽井技術作為提速的主要措施。
