對定向井空氣鉆井和測量技術的分析

鄭 林

（中石化華北石油工程有限公司河南南陽技術服務項目部，河南南陽 473132）

對定向井空氣鉆井和測量技術的分析

鄭 林

（中石化華北石油工程有限公司河南南陽技術服務項目部，河南南陽 473132）

空氣鉆井技術在定向井鉆井作業中發揮著非常重要的作用，空氣鉆井技術同傳統技術相比有著非常多的優點，因此，在定向井鉆井作業中引入了空氣鉆井技術，并且該技術已經在石油開采行業中得到了廣泛的認可。主要是對定向井空氣鉆井技術進行分析，并且還闡述了相關測量技術，希望為石油開采工作做出貢獻。

定向井；石油鉆井技術；測量技術；石油開采

由于空氣鉆井技術同傳統技術相比有著非常多的優點，因此，空氣鉆井技術在我國石油開采作業中已經得到了非常廣泛的應用。我國油氣藏有著分布范圍較廣、巖性復雜的特點，給鉆井工作帶來了非常多的困難，并且增加了鉆井作業的資金投入，減少了石油開采企業的經濟利益。人們已經無法忍受傳統的定向井鉆井技術各種缺點，因此，必須對定向井鉆井技術進行創新。將空氣鉆井技術引入定向井鉆井工作中，大大提高了鉆井工作的效率，提高了石油開采企業的經濟效益。當然，在使用先進鉆井技術的同時，還要做好測量工作，才能保證鉆井工作的順利進行。

1 對定向井中空氣鉆井技術的簡要分析

1.1 空氣動力馬達的簡要分析

在進行定向井鉆井工作中，使用最多的裝備就是空氣動力馬達。空氣動力馬達設備的運行原理是使用空氣壓縮機將空氣壓縮，壓縮的空氣就成為了空氣動力馬達的運行動力，空氣動力馬達就能帶動鉆井鉆頭將地層的巖石進行切削，并且在鉆頭鉆井的同時，還能使用高壓氣流將切削地層巖石工作中產生的粉末帶到地面上，以防止產生的粉末對鉆井工作造成破壞。

當前，在選擇空氣動力馬達型號的時候，有很多類型的空氣動力馬達可供選擇，其中Navi-Drill型是最早開發的空氣動力馬達，該型號已經在非常多的定向井鉆井工作中都得到了應用。經過很多次的鉆井實踐顯示，Navi-Drill型號的空氣動力馬達在霧化、泡沫和空氣作為介質的定向井中都能有效運行，并且使用該型號空氣動力馬達能夠降低鉆井成本，同時還能保障鉆井工作的安全性。

1.2 空氣泡沫鉆井的簡要分析

空氣泡沫鉆井在裂縫較多、地層破壞嚴重和容易產生漏失的地段的鉆井作業過程中應用較多。使用該種方式進行鉆井工作，首先使用空氣壓縮機把外界中的空氣進行高壓壓縮，從而形成高壓氣流，然后再使用鉆柱上的水眼就能進到定向井下面的馬達中，這樣就能給鉆頭帶來動力，進行切削巖層的工作，并且還能保證巖屑能夠從井下被帶離。最后再在空氣流中混入泡沫，這樣就能對馬達和鉆頭起到潤滑的作用，保證鉆井設備運行的高效性和安全性。

使用空氣泡沫鉆井方式中的空氣泡沫流體中沒有固體顆粒，這就避免在鉆井過程中會對油氣層造成破壞，影響開采效果。同時，空氣泡沫的密度非常低，也不會造成地層的漏壓從而對定向井造成破壞。使用空氣泡沫方法鉆井還能保證鉆井平衡，在使用傳統方法進行鉆井的過程中，非常容易產生泥漿，但是使用空氣泡沫方法進行鉆井工作就避免了泥漿的產生，對外界環境的污染減小。

1.3 空氣鉆井技術要點

使用空氣泡沫方法進行鉆井工作還必須注意以下的技術要點才能保證鉆井工作的順利進行：

（1）在進行鉆井工作之前，要進行空氣排量換算工作。通常都是將鉆井工作中正常使用的液體通過一定的相關系數進行換算，換算成空氣流量，使用的關系系數為1L/min（泥漿）=（30～33）L/min（空氣），使用這種關系系數就能把泥漿的使用量換算成為空氣的流量。除了上述換算工作，還要將泡沫的混入量也要進行計算，計算過程只需按照相關的經驗關系即可。一般情況下，當空氣的流量在100～126L/min時，泡沫的混入量一般在38～385L/min，范圍中存在的浮動值要按照定向井中的實際情況進行選擇；

（2）對壓力進行計算。在使用空氣泡沫鉆井方式進行鉆井作業的過程中，對穩定性的要求是非常高的，因此，必須使用連續的高壓氣流作為鉆井的動力，并且在鉆井作業進行的過程中，還要采取措施對壓縮空氣的壓力進行實時監測，一旦出現問題，就必須立即采取措施，維持空氣壓力穩定。在使用量上，通常都是液體泥漿的兩倍壓力。還要注意的是潤滑劑的使用，潤滑劑能夠保證鉆井作業使用設備的連續運轉，如果井下的空氣非常干燥，在鉆機轉子和釘子之間就會出現非常大的摩擦力，這種摩擦會減少鉆井設備的壽命和性能。在鉆井作業進行的過程中，要根據實際情況，選擇合適的潤滑劑，潤滑劑的配方一般為液體皂使用1.8～3.8L，石墨鉛粉要使用1.5～2.2kg，膠結劑要使用0.2～0.4kg，油要保證每小時0.4～0.6L/h。要選擇軸承密封較好，并且對空氣機壓力需求也不高的鉆頭。還有一點必須要得到重視，就是在下井鉆頭中最好不設置噴嘴。

2 定向井測量技術分析

使用定向井測量技術進行準確測量，能保證鉆井工作符合要求。空氣泡沫技術中，由于不再使用泥漿，因此，就無法再利用泥漿數據傳輸進行測量了。只有使用MWD隨鉆測量系統進行測量工作，這種方法能夠保證定向井鉆井過程中的隨鉆測量、實時監控、數據傳輸等工作順利進行。

MWD隨鉆測量系統是基于電磁波技術的，能夠保證井下各種數據的測量，并且該系統的測量技術是傳統泥漿脈沖測量系統測量速度的好幾倍。MWD隨鉆測量系統的基本參數：外徑為44.45mm，能夠同79.63～241.31mm的鉆頭相配合。在MWD隨鉆測量系統中，具有非常多的傳感器，包括測斜儀、工具面、震動頻譜、伽馬儀和方位儀等，這些傳感儀保證了測量工作的準確性。

[1] 楊海平.泡沫定向鉆井技術在涪陵焦石壩地區頁巖氣井的實驗[J].石油天然氣學報，2015，（12）.

[2] 付小營.大斜度近水平井井定向技術分析[J].中國石油和化工標準與質量，2015，（4）.

Analysis of Air Drilling and Measuring Technology in Directional Wells

Zheng Lin

Air drilling technology plays a very important role in directional well drilling.Air drilling technology has a lot of advantages compared with traditional technology.Therefore，air drilling technology is introduced in directional well drilling operation，and this technology Has been in the oil industry has been widely recognized.This paper mainly analyzes the air drilling technology of directional wells，and also describes the relevant measurement technology，hoping to contribute to the oil exploration work.

directional well；oil drilling technology；measurement technology；oil exploitation

TE243

A

1003-6490（2017）01-0026-02

2017-01-06

鄭林（1972—），男，河南南陽人，助理工程師，主要從事定向隨鉆工作。