气体钻井(一、定义 二、原理 三、适用条件 四、优点)

空气钻井与常规钻井液钻井的区别(1、循环介质不同 2、井控手段不同 3、部分钻井设备不同 4、成本和适用范围不同)

空气钻井与录井(1、工程参数特点 2、岩屑的采集 3、气样的采集 4、岩性的鉴别)

气体钻井

一、定义

气体钻井是以压缩空气（或氮气）既作为循环介质又作为破碎岩石能量的一种欠平衡钻井技术。

二、原理

以气体（或氮气）为循环介质，用气体压缩机等设备作为增压装置，用旋转防喷器作为井口控制设备的一种欠平衡钻井工艺，用于石油、天然气钻井。

三、适用条件

1、所钻地层平缓，地层倾角<30°，无力学不稳定性应力垮塌，地层坍塌压力低。

2、所钻地层不出水，无浅层天然气，无膏盐层。

四、优点

1.显著提高机械钻速，缩短钻井周期。

2.井底清洗及冷却条件好，延长了钻头的使用寿命，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.可有效地避免井漏等井下复杂的发生,有利于环境保护。

五、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同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，空气钻井每天的耗油量是8~10t。

空气钻井与常规钻井液钻井的区别

1、循环介质不同

常规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或氮气作为循环介质。

2、井控手段不同

常规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。

3、部分钻井设备不同

常规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。

4、成本和适用范围不同

常规钻井液钻井成本相对较低，适用井型、井别广泛，技术成熟，目前国内外大多数石油、天然气钻井还是使用此种钻井方法。

空气钻井耗油量大，成本高，适用的井型有限制，技术不成熟，在国内的四川、苏里格、青海、塔里木都有过应用，但不是很广泛，在中石油承包的伊朗的石油项目中有大量的应用并取得了良好的效果，主要是针对碳酸岩盐等易漏、易垮（怕水基泥浆）、含盐度较高易污染泥浆的可钻性差的地层使用。

空气钻井与录井

1、工程参数特点

空气钻井时，钻台上的立压，悬重，扭矩，转盘这些工程参数可以正常采集。而泵冲，电导，温度，密度，池体积，流量等这些与钻井液钻井相关的传感器均无法安装，无法采集。

空气钻井时实测迟到时间是很困难的，因为空气钻井整个循环系统是封闭的。所以一般通过理论计算得出，即采用如下公式：

迟到时间=外环空体积/排量

因为空气钻井的排量较钻井液钻井时的排量大得多（一般达到130m3/min)，所以迟到时间很小,即使井深在2600米，迟到时间也只有两分钟。

空气钻井较常规钻井具有钻压小、转速低、 立压小、钻时小、迟到时间小、排量大的特点。

2、岩屑的采集

在空气钻井时，以空气作为循环介质，岩屑和气体都通过排沙管线排出。所以岩屑和气样都是在排沙管线上收集的。在排沙管线收集气样和岩屑相对简单，被压缩空气吹出岩屑是干燥的，省去了洗样和烘干这两个步骤，直接装入砂样百格盒。通过排沙管线排出的气样直接接气管线过虑收集。

新式岩屑收集装置：从排沙管线收集来的岩屑经阀门到岩屑收集筒，岩屑收集筒下端连接阀门，阀门下为岩屑存储筒。阀门安装2个，分别为进样阀门和取样阀门。阀门的开启和关闭由计算机发送信号完成。

3、气样的采集

气样是在排砂管线上收集的，所以气样中含有大量的岩屑粉末，必须经过沉淀，过滤，干燥后才能进入色谱分析。

在排沙管线焊上一个接头，用来接气管线。接头上必须要有可调节气量大小的闸门开关，气管线要备两根(一根备用)，室外的装置如图；依次为两个过滤壶，沉淀瓶，干燥筒，沙芯滤球。

经过以上步骤，可以保证进入室内的气样比较纯正。

4、岩性的鉴别

空气钻井时由于空气锤钻进为“旋冲式”破岩，循环返出的岩屑都呈粉末状，这无异于加大了岩屑识别的难度，特别是泥岩和砂岩识别的难度。

泥砂都呈粉末状，砂岩手捻颗粒感也不强，肉眼区分很困难。可以利用放大镜放大岩屑倍数来看，砂岩有明显的石英，长石颗粒，片状云母，而泥岩没有。

其次利用临井资料得到的不同层位砂泥岩颜色，也可以有助于砂泥岩判断。灰岩和云岩的识别一般利用采用滴稀盐酸的方法来鉴别。但注意云岩和冷的稀盐酸反应微弱，但云岩的粉末和稀盐酸反应较强，给鉴定带来困难。最可靠的方法是取样利用碳酸盐分析仪分析1g岩屑粉末岩样中灰质云质和泥质含量多少，可以准确快速定名。