气体钻井技术（上）

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1、气体钻井技术川庆钻探工程有限公司钻采工艺技术研究院2009.6邓虎一、气体钻井发展及技术现状二、风险及操作注意事项三、国内气体钻井应用情况四、存在的问题及下步计划报告提纲气体钻井技术1953年起源于美国，是以气体、气液混合流体作为循环介质代替钻井液的钻井技术。注入泥浆注入气体、气液混合流体一、气体钻井发展及技术现状气体钻井技术的优点：极大降低对产层的损害，提高勘探开发效益消除井漏对钻井作业的影响可获得更高的钻进速度，降低钻井作业的总成本（井越深，其效果越明显）可提高钻头使用寿命工作条件和环境变得更为清洁

2、一、气体钻井发展及技术现状局限于井壁稳定的层段，不稳定地层易造成卡钻。对付地层大量出水、出油能力有限。井控风险更大。气体钻井的局限性：国外技术的总体发展状况气体钻井发源、发展于美国，经历了两个发展阶段。1950年至1990年，空气钻井用于不含油气的非储层的钻井提速、防漏治漏等。该阶段空气钻井的进尺比例占总进尺的16％左右（美国能源部1986年）。1990年至今，由于“难动用油气资源”勘探开发的需要，发展了惰性气体钻井技术，尤其是与特殊轨道井相结合的气体钻井技术。该阶段气体钻井的进尺占总进尺的30％以上（

3、美国能源部2005年）。一、气体钻井发展及技术现状目前，在欧美等发达国家，气体钻井已是常规钻井技术中的一个重要组成部分，是用于提速增效、对付井下复杂、提高勘探发现率、提高单井原始产能的首选技术。与气体钻井应用发展的两个阶段相对应，美国气体钻井技术的发展有明显的“两阶段”痕迹。一、气体钻井发展及技术现状第一阶段（1950～1990年）应用于非储层的提速、增效，进尺占总钻井进尺的16％（美国能源部）大功率空气压缩机、增压机等核心装备研制空气锤、空气钻井系列牙轮钻头等工具研制空气钻井的理论体系、专用软件配套工

4、艺研究该阶段主要成果一、气体钻井发展及技术现状基于上述三方面的技术配套，形成了相对成熟完善的非油气储层、直井的空气钻井技术。此时的空气钻井不提倡、甚至立法禁止钻开油气层，其原因是空气与地层油气混和后的井下燃爆问题。对于事先未知的偶遇性油气层，美国发展了井下灭火阀——一旦发生井下着火，温度高使灭火阀一次性关闭，断氧灭火，然后起钻转换钻井方式。一、气体钻井发展及技术现状同时，针对井壁稳定、地层出水等难题，国外还发展了基于测井资料分析井壁稳定、出水预测的公司专有技术，并未形成商业化软件。针对地层出水，也发展了

5、包括雾化、泡沫、充气钻井在内的技术系列，以及一些堵水、固结松散地层的公司专有技术。为了研究气体钻井井筒流动规律，美国Tulsa大学、斯坦福大学、宾西法尼亚大学以及挪威的国家实验室，都建立了模拟流动试验架，进行了试验研究与理论研究，在此基础上形成了气体钻井流动的理论体系。一、气体钻井发展及技术现状美国能源部与公司共同投资TULSA大学1700万美元研究气体钻井井筒流动。81/2”井筒可任意倾斜、41/2”钻杆可旋转。美国SHELL公司也投资斯坦福大学类似装置。一、气体钻井发展及技术现状第二阶段（1990～

6、现在）由于大量的低压低渗油气资源、致密气藏等难动用油气资源开发的需要，拓展到储层提高勘探发现率、开发产能和采收率。目前成为主流钻井技术中的重要组成部分，进尺占总钻井进尺的30％（美国能源部）。该阶段主要成果1992年加拿大卡尔加里大学研究了含氧气体与可燃气体混合在井下的燃爆规律。液氮蒸发气混合、柴油机尾气、膜分离现场制氮等技术。气体钻水平井技术，空气螺杆、电磁波随钻测量技术。气体钻井配套工艺技术的改进和完善，气体钻井逐渐与分支井、盘管钻井相结合等。一、气体钻井发展及技术现状美国能源部则将气体钻井与分支井

7、、盘管钻井相结合的技术列为二十一世纪“钻得更深、钻得更快、钻得更清洁、钻得更便宜”的最有潜力技术之一。一、气体钻井发展及技术现状气体钻井技术在国内起步晚，四川在上世纪50～70年代开始零星尝试，80年代末新疆局进口了我国第一套空气钻井设备，开始了空气钻井的现场试验。通过十多年的探索，到2000年以后有了较快发展，2005年以后四川盆地气体钻井的迅速发展，气体钻井显现了革命性技术进步的特点，展现了该技术的巨大潜力。但目前国内总体上处于试验推广阶段。研制了旋转防喷器、不压井装置等装备试验了空气锤、空气螺杆等

8、井下工具开展了空气钻井的理论体系和工艺技术研究国内技术的总体发展状况一、气体钻井发展及技术现状干气体钻井技术（空气、氮气、天然气）雾化钻井技术泡沫钻井技术充气钻井技术干气雾化泡沫充气99%-100%96%-99%55%-99%<55%国内初步发展形成了4类气体钻井技术。一、气体钻井发展及技术现状循环介质密度范围（g/cm3）干气（空气、氮气、天然气等）0.0012～0.012雾化液0.012～0.036泡沫0.036～0.48充气液0.48