定向井空氣鉆井和測量技術(shù)應(yīng)用探討

林正平

摘要：定向井在石油開采領(lǐng)域應(yīng)用較廣，定向井空氣鉆井也逐漸得到業(yè)界的廣泛認(rèn)可與應(yīng)用。空氣鉆井技術(shù)的優(yōu)勢在國際鉆井領(lǐng)域日益顯現(xiàn)，定向井空氣鉆井和測量技術(shù)使鉆井施工安全性大大提高，鉆井機(jī)械鉆速和鉆井成功率有效提升，建井周期縮短，作業(yè)成本得到有效控制。在使用先進(jìn)鉆井技術(shù)的同時(shí)，還要做好測量工作，才能保證鉆井工作的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：定向井;空氣鉆井;測量技術(shù)

1空氣鉆井技術(shù)

空氣鉆井施工是將常規(guī)的液體鉆井液的循環(huán)，應(yīng)用空氣代替，通過空氣的作用，達(dá)到鉆探施工的目標(biāo)。利用空氣壓縮機(jī)的作用，將空氣的壓力升高，攜帶井底的巖屑，保證鉆井施工的順利進(jìn)行，達(dá)到預(yù)期的鉆井進(jìn)尺。空氣鉆井技術(shù)措施是目前為止鉆速最快的鉆井施工技術(shù)措施，屬于欠平衡鉆井的范疇。

1.1空氣動(dòng)力馬達(dá)

定向井空氣動(dòng)力馬達(dá)動(dòng)力來源主要是壓縮的高壓空氣氣流，通過高壓氣流帶動(dòng)鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到削切地層巖石的目的并將所產(chǎn)生的巖石粉末攜帶到地面。

1.2空氣泡沫鉆井

對于地層破碎、裂縫性及漏失容易發(fā)生的井段展開鉆井作業(yè)應(yīng)當(dāng)采用空氣泡沫鉆井流體技術(shù)，高壓空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮為高壓氣流，再經(jīng)由鉆柱水孔鉆入井下馬達(dá)，達(dá)到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)鉆頭削切巖石的目的，最終將削切產(chǎn)生的石屑攜出地面。通過將無固相顆粒的空氣泡沫流體混入空氣流便可達(dá)到馬達(dá)與鉆頭充分潤滑的目的，既不會(huì)污染油氣層，又會(huì)因密度低而避免地層壓漏防止井下事故發(fā)生，鉆井平衡有效避免傳統(tǒng)鉆井中泥漿污染環(huán)境的問題，發(fā)揮傳統(tǒng)液體泥漿鉆井所不具備的技術(shù)優(yōu)勢。

空氣中鉆具的操作敏感性比液體中更強(qiáng)，只需對鉆具施加很小的鉆壓便可展開鉆井作業(yè)，一旦遭遇低壓狀態(tài)鉆具便會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。空氣鉆井中的鉆頭通常選擇密封軸承鉆頭，為控制鉆頭對空壓機(jī)的壓力要求，鉆頭下井最好避免噴嘴安裝。為保證定向井空氣鉆井技術(shù)效果，空氣動(dòng)力馬達(dá)應(yīng)在低鉆壓和泵入空氣流條件下啟動(dòng)，且鉆具不能離開井底，一旦鉆具脫離井底，則壓力釋放后膨脹的空氣將通過鉆頭從而導(dǎo)致馬達(dá)飛速轉(zhuǎn)動(dòng)，定子必將因摩擦過熱而損壞，動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)也可能因鉆壓的瞬間升高而損壞。

2空氣鉆井技術(shù)難點(diǎn)及其技術(shù)措施

空氣鉆井過程中極易發(fā)生卡鉆事故，也會(huì)出現(xiàn)水侵的現(xiàn)象，給石油鉆探帶來安全隱患，影響到鉆井施工的順利進(jìn)行。分析地層的出水程度，降低水侵對鉆井施工的影響，才能保證安全鉆探，達(dá)到設(shè)計(jì)的鉆井施工的效果。

2.1空氣鉆井的技術(shù)難點(diǎn)問題分析

當(dāng)?shù)貙有×髁砍鏊螅貙铀c泥餅結(jié)合，在鉆桿上形成泥包，導(dǎo)致井眼縮小，循環(huán)的阻力增大，極易發(fā)生卡鉆的事故，給鉆井施工增加工作量。利用硅膠或者硬脂酸鈣對油層的出水進(jìn)行吸收處理，才能避免發(fā)生卡鉆事故，保證安全鉆探。地層中等出水后，需要加注泡沫劑，變成霧化鉆井，保持繼續(xù)鉆探施工，達(dá)到預(yù)期的鉆井施工的效果。巖石的硬度影響到空氣鉆井施工的效率。如果巖石的硬度大，氣體鉆井的效果好，反之，巖石的硬度低，鉆井施工的效果不理想。在選擇鉆井施工技術(shù)措施的時(shí)候，必須明確預(yù)鉆探地層的巖石的硬度狀況，才能發(fā)揮空氣鉆井的優(yōu)勢，提高機(jī)械鉆速。如果出現(xiàn)地層坍塌的現(xiàn)象，會(huì)影響到空氣鉆井的安全。井筒中的空氣柱對儲(chǔ)層的壓力低，依靠靜液柱的壓力來平衡坍塌層的方式，不能使用空氣鉆井的技術(shù)措施。

2.2提高空氣鉆井效率的技術(shù)措施

合理解決影響空氣鉆井效率的技術(shù)難點(diǎn)問題，不斷提高空氣鉆井的效率，滿足油田勘探開發(fā)的需要。處理地層出水的技術(shù)措施，應(yīng)用保護(hù)膜將泥餅包住，防止巖屑粘附，形成更多的泥餅，而影響到鉆具的順利起下。在空氣中加入少量的水分，分散鉆屑，將其攜帶出井筒，防止發(fā)生卡鉆的事故;也可以在空氣中加入發(fā)泡劑，形成泡沫，提高攜帶巖屑的能力，保證安全鉆探施工。通過提高壓縮機(jī)的作用效率，增加空氣的壓力，進(jìn)而提高空氣的攜帶巖屑的能力;利用封堵水層的方式，預(yù)防鉆井過程中，出水情況的發(fā)生，才能達(dá)到空氣鉆井施工的技術(shù)要求。

建立空氣鉆井的模型，通過施工現(xiàn)場的研究，確定最佳的空氣的壓力和空氣的量，保證空氣的順利循環(huán)，提高攜帶巖屑的能力，避免空氣的攜屑能力下降，而發(fā)生安全事故，影響到鉆井施工的進(jìn)度。選擇合適的鉆井設(shè)備，確定最佳的工藝流程，保證空氣鉆井液的正常循環(huán)，才能達(dá)到預(yù)期的鉆探施工的狀態(tài)，避免發(fā)生卡鉆等事故。研究鉆具的磨損規(guī)律，對巖屑的運(yùn)動(dòng)形態(tài)進(jìn)行分析，通過加大空氣的壓力，將更多的巖屑攜帶出井，才能達(dá)到設(shè)計(jì)的鉆井施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3定向井測量技術(shù)應(yīng)用

空氣泡沫鉆井通常不使用傳統(tǒng)泥漿，所以以泥漿為依托和數(shù)據(jù)傳輸載體的數(shù)據(jù)傳輸測量系統(tǒng)難以使用，使用定向井測量技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測量，能保證鉆井工作符合要求。在實(shí)際作業(yè)中，只能采用以電磁波為傳輸載體的MWD隨鉆測量系統(tǒng)完成定向井隨鉆測量、數(shù)據(jù)傳輸和井眼軌跡的實(shí)時(shí)控制。MWD隨鉆測量系統(tǒng)適用于普通泥漿環(huán)境，甚至在泥漿循環(huán)流失、井口無泥漿返回的情況也能正常運(yùn)行，同樣適用于含有天然氣、氮?dú)夂涂諝獾葰鈶B(tài)介質(zhì)的泥漿條件。電磁波MWD隨鉆測量系統(tǒng)主要利用電磁波傳輸技術(shù)進(jìn)行井下數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速度為普通泥漿脈沖系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?倍。此外，空氣鉆井的鉆進(jìn)速度高于普通泥漿，所以定向井測量效率將顯著提升。

結(jié)束語

通過對空氣鉆井技術(shù)難點(diǎn)及其技術(shù)措施的研究，提高空氣鉆井技術(shù)的應(yīng)用效果，保證安全平穩(wěn)地完成鉆井施工的任務(wù)。滿足油田開發(fā)不同時(shí)期鉆井施工的需要，不斷研究和開發(fā)空氣鉆井的新技術(shù)措施，提高石油鉆探施工的效率;研究和開發(fā)適合空氣鉆井的地層，提高機(jī)械鉆速，降低鉆井施工的成本，達(dá)到鉆井施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

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