【正文】 得到廣泛的應(yīng)用。比如:1980年，Ikoko和Williams就是把該公式與砂巖、石灰?guī)r和頁(yè)巖的顆粒運(yùn)移速度以及環(huán)空摩擦系數(shù)關(guān)聯(lián)起來(lái)。(一)、空氣鉆井井場(chǎng)布置圖 圖21 空氣鉆井井場(chǎng)布置圖:空壓機(jī):空氣鉆井中最主要的設(shè)備，高壓氣體產(chǎn)生的源泉。引火器:將從排管中帶出來(lái)的井底產(chǎn)生的烴類(lèi)混合氣體點(diǎn)燃，保證安全鉆進(jìn)。地層水不僅提供了潮濕環(huán)境，而且含有電解質(zhì)，具有導(dǎo)電性，更有甚者，它還顯酸性，加劇腐蝕，是氧和二氧化碳腐蝕的土壤和溫床。這樣既可降低空氣排量和環(huán)空返速，減少鉆具沖蝕，又可用泡沫將空氣包裹起來(lái)，減少空氣與鉆具接觸的機(jī)會(huì)。 地層出水后空氣鉆井方法1）.裸眼井段無(wú)漏失層此種情況較簡(jiǎn)單，只需要考慮地層的巖性、井壁穩(wěn)定性。事實(shí)上，在這種情況下，地層的準(zhǔn)確出水量是難以測(cè)量的。如長(zhǎng)慶油田隴東慶陽(yáng)一馬嶺一帶的洛河水層，但通常情況若漏層為一常規(guī)堵漏方法都無(wú)法堵漏的地層，那么水層壓力比漏層壓力大。因此，空氣鉆井完成后，在不替人任何液體鉆井液的情況下，如果能直接進(jìn)行表層套管或技術(shù)套管固井即空井固井，就可以減少替人鉆井液、避免處理井下復(fù)雜等中間環(huán)節(jié)，從而減少鉆井液處理劑，縮短鉆井周期，降低鉆井綜合成本。施工過(guò)程中，井下出現(xiàn)水泥漿漏失時(shí)，掌握和控制水泥漿返高困難。若施工前期注入低于水泥漿密度的前置液，隨后注人的水泥漿以自由落體的速度墜人前置液 造成混漿，影響水泥漿性能而且降低水泥漿的膠結(jié)強(qiáng)度。該井順利施工為今后空井固井作業(yè)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。不過(guò)在氣體鉆井中，可以在某一關(guān)鍵點(diǎn)將氣體分流，這就實(shí)際上提高了體系的總體效率。在許多情況下，到達(dá)鉆頭的氣體流量過(guò)多可能會(huì)不利于井眼穩(wěn)定，產(chǎn)生以下不利影響：◇ 環(huán)空井底壓力較高；◇ 增加對(duì)松軟巖層的沖蝕；◇ 增加鉆頭的磨損；◇ 降低沖擊鉆具性能。應(yīng)用氣體流體鉆井模型繪制出的壓力曲線可以精確預(yù)測(cè)帶DHAD和不帶DHAD時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)地面壓力和井下壓力，由此繪制出流速曲線和動(dòng)能曲線。[3] 何綸，劉榆，鉆井液與完井液，2022，24（9）；14—22。能夠利用通常不再受摩擦影響的能量是有益的，在地面和井下都能發(fā)現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際鉆井作業(yè)中下人了井底壓力紀(jì)錄儀，于2022年3月在阿肯色州Franklin縣的1口1524m的井上，用三牙輪鑲齒鉆頭鉆進(jìn)時(shí)完成了壓力試驗(yàn)(用沖擊鉆具和平底鉆頭鉆進(jìn)時(shí)井底壓力裝置所承受的條件非常惡劣)。 沒(méi)有適當(dāng)控制井眼壓力所造成的問(wèn)題(1)沉砂和坍塌(2)改用鉆井液(3)黏附鉆桿(4)側(cè)鉆(5)鉆頭過(guò)早報(bào)廢(6)使用昂貴的鑲齒鉆頭(費(fèi)用增加一倍，鉆速降低一半)(7)沖擊鉆具磨損費(fèi)用分析顯示，在一段井眼使用氣體流體鉆井時(shí)，提高機(jī)械鉆速所取得的效益可能高于配漿、穩(wěn)定井壁、用鉆井液鉆該井段所需費(fèi)用。 控制氣體體系的壓力 用氣體流體和鉆井液體系凈化井眼所需的最小能量相同，已確定其值為144 J／m 3動(dòng)能。替漿結(jié)束檢查無(wú)回流，拔出插入管，起鉆完，候凝。設(shè)計(jì)合適數(shù)量的剛性扶正器，增強(qiáng)套管柱過(guò)臺(tái)階能力并提高其居中度。在水泥漿重力、地層與水泥漿液柱壓差的作用下，水泥漿注入空井過(guò)程中無(wú)法形成連續(xù)流動(dòng)，注水泥施工壓力、排量設(shè)計(jì)困難，施工參數(shù)也不可能準(zhǔn)確反映井下實(shí)際情況。近年來(lái)，四川盆地應(yīng)用氣體鉆井技術(shù)在提高鉆井速度、防漏堵漏、發(fā)現(xiàn)和保護(hù)油氣層等方面取得了明顯效果 [9]。因此在空氣鉆進(jìn)中，地層水一般將進(jìn)入井筒。當(dāng)然這種情況下的空氣鉆井，在地層穩(wěn)定、巖性吸水膨脹能力弱，空氣量足夠，即空氣量能及時(shí)將地層水帶出到地面，且地面對(duì)地層出水有足夠處理能力的條件下，完全可進(jìn)行空氣鉆井。另外，鉆柱與井壁的摩擦、鉆頭在鉆硬地層時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花也會(huì)把井下 昆合氣體點(diǎn)燃。因氣柱壓力增高，氧在水中的溶解度增大，氧對(duì)鉆具的腐蝕加劇。在注入的空氣中含有21％的氧氣和不到1％的二氧化碳。排出管線的控制閥:用于控制井口回壓，也可用于配合試井測(cè)試.巖屑捕獲器:用于獲得井口處的巖屑樣本。通常情況下軟地層產(chǎn)生的巖屑尺寸較大，不利于在較大井深情況下氣體攜屑。 國(guó)內(nèi)外關(guān)于空氣鉆井理論研究與參數(shù)計(jì)算的發(fā)展與現(xiàn)狀 Martin，他于1952年發(fā)表的題為《Use of Air or Gas as a Circulating Fluid in RotaryDrilling–Volumetric Requirements》的論文，首次提出用數(shù)學(xué)的方法來(lái)預(yù)估干空氣鉆井所需的氣量?？諝忏@井在美國(guó)及加拿大應(yīng)用較為廣泛。同時(shí)還需要知道井眼的幾何形狀，因?yàn)樵诰畯綌U(kuò)大處，環(huán)空空氣流速會(huì)明顯下降，攜帶鉆屑的效果也會(huì)下降。因而在空氣鉆井作業(yè)中，空氣注入量(空氣流速)是安全鉆井的關(guān)鍵因素。為適應(yīng)新的氣基流體鉆井方式及鉆井工藝技術(shù)的進(jìn)步，開(kāi)展了氣基流體空氣的應(yīng)用技術(shù)的研究。干空氣和充空氣、的地層實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆進(jìn)的鉆井技術(shù)，是目前使用較多的一種氣體型流體。同時(shí)，攜帶圓球形鉆屑所需空氣量比扁平狀鉆屑所需空氣量大。旁通管線和泄壓 mm [3]。2022年，我集團(tuán)公司國(guó)際工程公司在伊朗承包了欠平衡鉆井項(xiàng)目，根據(jù)有關(guān)方面所設(shè)計(jì)的工程施工方案，需要空氣或泡沫作為介質(zhì)驅(qū)動(dòng)螺桿鉆具進(jìn)行鉆井作業(yè)。鉆頭的適用范圍窄。空氣吸濕器:干空氣鉆井時(shí)要求空氣進(jìn)入井筒前除去水分。不過(guò)在大多數(shù)情況下，有必要在底部鉆具組合之上分流一部分氣體。在干燥環(huán)境下，空氣不腐蝕鉆具，所以，當(dāng)?shù)貙硬怀鏊畷r(shí)，可以進(jìn)行干空氣鉆井。井下著火是空氣鉆井的一大缺點(diǎn)。同時(shí)也可看出不同巖性的吸水膨脹有較大的差別。如果上部地層吸水后變得不穩(wěn)定，采取相應(yīng)的堵漏措施時(shí)，就應(yīng)轉(zhuǎn)化成泡沫或常規(guī)鉆井液鉆進(jìn)?？諝馔ň捎昧四M鉆具配合劃眼、加大排氣量清掃技術(shù)，下套管采用了加長(zhǎng)鋁質(zhì)引鞋配合平穩(wěn)控制下放速度技術(shù)，注水泥采用內(nèi)插管配合施工參數(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。(2)固井過(guò)程中極易井漏。通井時(shí)，遇阻卡井段必須堅(jiān)持劃眼和短程起下鉆，不能強(qiáng)拉硬放；通井至井底加大氣量循環(huán)，確保井眼清潔。注夾江G級(jí)高抗水泥漿，／cm 3。壓力波動(dòng)效應(yīng)(文丘里效應(yīng))一般用于在地面從井口脫氣，在井底也可以產(chǎn)生壓力波動(dòng)效應(yīng)以降低井底環(huán)空壓力。(實(shí)際)◇ 多余的氣體所增加的效益可能多于抵消所增加的環(huán)空回壓。降低環(huán)空摩擦壓力可以提高通過(guò)沖擊鉆具的壓降，從而提高其使用效率。氣體鉆井所必需的條件包括以下幾方面：◇ 能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)不同情況時(shí)井下流動(dòng)條件下的氣體鉆井模型，即能夠預(yù)測(cè)各種井深下的井徑擴(kuò)大、氣體侵入、液體侵入、氣體從鉆柱內(nèi)分流至環(huán)空；◇ 便于調(diào)節(jié)空氣流量、鉆柱幾何尺寸、井眼幾何尺寸；◇ 井下空氣分流器能夠在最合適的井深將一定量的氣體分流至環(huán)空，能夠更有效地利用分流氣體的能量。該論文對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。(3)從最小鉆桿壓力開(kāi)始下人DHAD閥，以防止閥門(mén)振動(dòng)造成的沉砂。 井下空氣分流器(DHAD)井下空氣分流器 [11]是一根鉆桿或鉆鋌短節(jié)()，一般在鉆柱上配有兩個(gè)噴嘴閥，以便將部分鉆柱內(nèi)的氣體分流至鉆鋌之上的環(huán)空。 氣壓系統(tǒng)◇ 在系統(tǒng)中給定的氣體流量下盡可能降低環(huán)空井底壓力；◇ 在確保凈化井眼和驅(qū)動(dòng)井下裝置的前提下盡可能降低地面水功率。(3)空井固井在平006—5井的應(yīng)用成功，填補(bǔ)了空氣鉆井技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)空白，但是，它僅僅是空井固井技術(shù)的一次有益嘗試，應(yīng)用和推廣該技術(shù)，需要在固井工藝、施工參數(shù)設(shè)計(jì)、防止管鞋替空等方面，做進(jìn)一步研究和試驗(yàn)。充填滿內(nèi)管柱的注入量遠(yuǎn)小于非插入式固井，套管柱外環(huán)空更易充填水泥漿。(7)井下不確定因素多，潛在風(fēng)險(xiǎn)大。為加快鉆井進(jìn)度，從根本上規(guī)避工程復(fù)雜情況。無(wú)論是漏層與水層同層，還是漏層與水層不同層，采用空氣鉆過(guò)漏層中遇地層出水，只要井壁穩(wěn)定，巖屑吸水膨脹小，有足夠的空氣量，就仍可采用空氣鉆井，否則就應(yīng)該轉(zhuǎn)化成其它方式的鉆井。因此，遇到這種情況，就要十分慎重，并不一定就非要地層出水量達(dá)到3m 3／h或者5m 3／h才轉(zhuǎn)化成其它的鉆井方式。頁(yè)巖膨脹實(shí)驗(yàn)是讓頁(yè)巖巖屑直接與水接觸，測(cè)定巖屑在不同時(shí)間的線膨脹百分?jǐn)?shù)。事實(shí)上不同的地層巖石特性不同，對(duì)于地層出水的限制也應(yīng)該不同，所以應(yīng)根據(jù)裸眼井段的地層巖性、井壁穩(wěn)定性、裸眼井段是否有漏失層等條件而定。 防治措施空氣鉆井離不開(kāi)空氣，要清除空氣中的氧氣也是不可能的。非旋轉(zhuǎn)部分和同密封裝置配合，使從環(huán)空中出來(lái)的含巖屑的氣流流向排出管線，保證鉆井平臺(tái)和人員的安全。流管中的安全閥:當(dāng)流管中氣體壓力過(guò)高時(shí)，通過(guò)開(kāi)啟安全閥釋放過(guò)高的壓力。近兩年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者多把注意力放在環(huán)空攜屑的研究上，例如Y. Masuda研究了泥漿鉆井中彎曲井段環(huán)空攜屑的規(guī)律并給出了控制方程。例如，玉門(mén)青西油田的隆9井一開(kāi)后，所鉆遇的地層均為逆掩推覆體地層，由于逆掩推覆體老地層傾角大，最大達(dá)到70 o。在空氣鉆井作業(yè)中，需要將壓縮機(jī)系統(tǒng)的壓縮空氣輸送到鉆機(jī)的立管管匯，因此就需要連接較大直徑(76～)的鋼管或軟管。研究發(fā)現(xiàn)，在空氣鉆井中，環(huán)空中的空氣一般為紊流，這時(shí)鉆屑的阻力系數(shù)與流動(dòng)速度無(wú)關(guān)，為一定值。鉆遇水層 固井目 錄前 言 .......................................................1第 1 章 氣基流體空氣鉆井的基本概念和循環(huán)系統(tǒng) ...................2 基本概念 ................................................2 空氣量的大小與井眼凈化的關(guān)系 ....