摘 要：通过国内外空气钻井技术对比分析及研究方向，认为空气钻井是继水平钻井技术用于生产的又一项新技术，并详细介绍了空气钻井的技术难点、注意事项、安全技术措施，国外常见的空气钻井事故及其处理措施。同时还对江汉钻井应用空气钻井技术前景进行了分析，并提出了技术性建议。

　　关键词：空气钻井 技术研究 应用 技术难点 注意事项 安全技术措施

　　1国内外空气钻井技术对比分析

　　空气钻井技术可使产层免受钻井完井液的污染，从而提高油井产能并消除钻井液大量漏失而造成的浪费，对于高渗、裂缝性地层以及对侵人液体高度敏感地层，空气钻井技术是降低钻井液、滤液及固相侵人，防止损害储层的一种有效方法。

　　空气钻井是继水平井钻井技术用于生产的又一项新技术，同时也是一项迅速发展起来的热门技术。虽然世界各国都还没有非常成熟的技术和要求，但经各国钻井专家们的不懈努力，目前该项技术正随欠平衡技术的不断应用而逐步走向成熟。

　　1.1空气与泡沫钻井设备及工具方面

　　国外在设备上已生产出大排量、高压力空气钻井设备、雾化泵、空气钻井专用钻头等，而且研制出的各种钻井系统、化学剂及一些专用工具都已申请了专利。美国、加拿大在19%年的钻井设备改造就达到了25%，WpC预言，最终将超过50%。

　　目前，国内钻并设备改造才占了1乃，只生产了小排量、低压力空气钻井设备，大排量、高压力空气钻井设备还未实现国产化，主要依赖进口，且价格相当昂贵，国内数量有限，但在辅助配套装置、调试及应用方面均取得了长足进展。在空气钻井的钻具方面，目前国内已研制出用于气体钻井或欠平衡钻井技术钻定向井及各类特殊工艺井的必需工具—空气螺杆钻具、空气锤等专用工具。

　　1.2空气钻井技术方面

　　国外在空气钻井工艺技术上日益完善并趋成熟。美国仅空气钻井一项就占年进尺的16.7%。国内各大油田都已开展了空气钻井技术的研究与应用，目前，部分油田如四川、长庆、新疆等处于较成熟阶段，而其它油田均处于研究与试验阶段。我国空气钻井应用主要在四川地区，目前有30多口井，与国外相比，差距很大。江汉油田空气与泡沫钻井才开始尝试，还需兄弟油田提供设备及技术服务，通过该项技术的尝试，有望今后得到更进一步的应用。

　　1.3空气钻并事故处理方面

　　国内外对于空气钻井中出现的岩屑排除及防止钻头、钻杆泥包卡钻问题，地层出水与处理问题、缩径问题，井下失火与爆炸，固结性极差的地层的稳定性，金属(钻具)的腐蚀与冲蚀，井控问题等事故均采取了合理有效的措施，实行严格的控制与及时处理，保证了空气钻井作业的安全实施。

　　2空气钻井技术应用前景和研究方向

　　美国能源部已经投资研制出适用于空气与泡沫钻井的随钻测试系统(MWD)，该系统可用于空气钻井、雾化钻井、泡沫钻井，该部还大量投资进行了空气钻井的理论和实践方面的研究工作。并且美国Arkom。油田在空气钻井地面循环分离配套设备的研制、使用方面取得了良好的效果。另外，由于空气钻井具有许多优点，于是将空气钻井技术应用于定向井和水平井已成为目前世界各国研究热点。因此，随着井下空气马达、空气钻井随钻测试系统和电视摄像测井技术的研究与应用，空气钻井技术的潜力将更大。

　　空气钻井有待研究的内容有:

　　1)从理论上解决气一固两相流动性和气流传输固相的原理。

　　2)从理论、实验上研究雾化空气的流动特性和气一液一固三相流动的有关参数的计算方法。

　　3)研究空气钻井井下着火机理和研制井下灭火设备。

　　4)建立空气钻井与井控培训中心，推广使用空气钻井技术。

　　5)完善空气钻井现场工艺，研究更多的井下工具和地面配套设备。

　　3空气钻井技术难点注意事项及安全技术措施

　　3.1空气钻井技术难点

空气钻井技术在以往实际的应用过程中，产生过一系列的问题，并且主要存在以下技术难点：

l)井斜控制:气体钻井并斜控制难度非常大，井斜控制技术在国外尚未有较深人的研究，我国在气体钻井控制井斜方法上，主要是采用轻压吊打等牺牲机械钻速的方法。据分析，造成井斜的原因主要有：

①气体钻井工具造斜规律不清楚，空气锤、空气螺杆等工具的造斜规律尚未有较系统的研究;

②在井斜存在的情况下，钻具靠在下井壁上，造成下井壁的空气流动速度减慢，下井壁的钻屑无法及时被带走，将钻头”垫”向上井壁，造成井斜越来越大;

③高流速气体冲刷并壁，井径扩大严重，稳定器不起作用。

　　2)地层出水：由于空气不能携带井眼稳定添加剂，所以不能直接用空气钻穿不稳定地层。当钻遇饱和水层，粉尘会变为段塞。当填充环空时，阻止了空气流动并产生卡钻。如何有效地解决这类问题，有待研究。

　　3)岩石的硬度：根据室内和钻井实践表明，在坚硬的岩层中用气体钻井最有效，而软地层效果差。这就需要掌握气体与泡沫钻井适应的岩石硬度极值范围。

　　4)地层坍塌:因井筒内空气柱几乎对地层无作用力，因此靠静液柱压力来平衡坍塌压力的地层能不能用气体来钻，有待调研。

　　5)正确选择空压机等设备:根据设计的钻井参数如上返速度、立管压力来确定空压机的供气量和压力以及地面管汇，为了能够及时转为雾化钻井还应配备雾化设备。

　　6)岩屑录井，防尘，保护环境的方法:岩屑录井获得大岩屑困难，同时不能采用常规的录井方法进行录井。

　　7)防止井下爆炸:空气用于欠平衡钻井具有一般气体欠平衡钻井的特点，但由于空气中含有腐蚀和着火来源的氧气，容易造成腐蚀和井下着火。只要压缩空气中的氧同烃液或天然气混合，就极易燃烧或爆炸;

　　8)防止排出管线堵塞:一般认为排出管内气流速度不低于25.4翻了s时就能够避免岩屑下沉。为了防止气流中的岩屑下沉，应采取相应的措施。

　　3.2空气钻井注意事项及安全技术措施

　　l)根据所钻井眼尺寸，准备好足够数量的空气压缩机、增压机，以确保能提供满足空气钻井要求的足够空气量，同时准备好雾化泵、化学药剂注人泵，在井下出水时，空气钻井不能满足要求的情况下，及时转化成雾化或泡沫钻井。

　　2)施工前，对所有地面设备、井口设备及地面管汇进行试压。试压必须按设备的最高工作压力进行，试压合格后才能开钻。

　　3)施工前，应对现场相关人员进行技术措施、施工步骤、安全注意事项等内容的培训。同时，现场操作人员要接受井控、消防、QHSE培训，并持证上岗。

　　4)人井钻具必须安装两只以上钻具止回阀，一只接在钻头上，另一只接在井口附近的钻柱上。在有条件的井队，还应在钻挺与钻杆之间装一只井下防火阀。同时，在空气钻井时，每钻进50一1加m应在钻具上加接一只钻具止回阀。

　　5)空气钻进期间，应注意立管压力及井下情况，发现立压突然升高、扭矩变化、憋跳严重、上提钻具遇卡等井下异常现象时，应立即停钻，活动钻具，循环观察，并及时处理。

　　6)空气钻进过程中，若发现地层出水，应立即停钻，加大空气排量循环观察。若出水量较小，则低速钻进观察，确认井下安全后，按摸索出合理的钻进参数继续钻进。若出水量较大，空气钻进难以确保正常钻进和井下安全时，应立即转化为其它(雾化、泡沫或充气)气体型流体钻进。

　　结论与建议

　　通过空气钻井技术在国内外的研究与应用，特别是对鄂西渝东地区以及新疆地区地质情况及空气钻井技术的应用状况分析，认为:空气钻井作为低压钻井工艺技术之一，钻井液密度可调范围大，保护油层效果更理想，具有广泛的应用前景。所以建议开展空气钻井技术的研究，并将该技术应用于鄂西渝东等地区以防漏堵漏、提高机械钻速、降低勘探开发总成本、提高社会经济效益。