定向井空气钻井和测量技术的相关探讨

定向井空气钻井和测量技术的相关探讨
发布时间：2021-04-14T14:11:59.343Z 来源：《中国科技信息》2021年4月作者：张贤明[导读] 定向井空气钻井中运用空气泡沫流体技术能降低泥浆污染，提升钻井效率，保证钻井安全，降低作业成本。

本文分析了定向井空气钻井技术和测量技术，希望对钻井技术的发展有所帮助。

中石化经纬有限公司胜利定向井公司张贤明摘要：定向井空气钻井中运用空气泡沫流体技术能降低泥浆污染，提升钻井效率，保证钻井安全，降低作业成本。

本文分析了定向井空气
钻井技术和测量技术，希望对钻井技术的发展有所帮助。

关键词：定向井；空气钻井；MWD随钻测量系统
一、引言
由于空气钻井技术同传统技术相比有着非常多的优点，因此，空气钻井技术在我国石油开采作业中已经得到了非常广泛的应用。

我国油气藏有着分布范围较广、岩性复杂的特点，给钻井工作带来了非常多的困难，并且增加了钻井作业的资金投入，减少了石油开采企业的经济利益。

人们已经无法忍受传统的定向井钻井技术各种缺点，因此，必须对定向井钻井技术进行创新。

将空气钻井技术引入定向井钻井工作中，大大提高了钻井工作的效率，提高了石油开采企业的经济效益。

当然，在使用先进钻井技术的同时，还要做好测量工作，才能保证钻井工作的顺利进行。

一、对定向井中空气钻井技术的简要分析
1.空气动力马达的简要分析
在进行定向井钻井工作中，使用最多的装备就是空气动力马达。

空气动力马达设备的运行原理是使用空气压缩机将空气压缩，压缩的空气就成为了空气动力马达的运行动力，空气动力马达就能带动钻井钻头将地层的岩石进行切削，并且在钻头钻井的同时，还能使用高压气流将切削地层岩石工作中产生的粉末带到地面上，以防止产生的粉末对钻井工作造成破坏。

当前，在选择空气动力马达型号的时候，有很多类型的空气动力马达可供选择，其中Navi–Drill型是最早开发的空气动力马达，该型号已经在非常多的定向井钻井工作中都得到了应用。

经过很多次的钻井实践显示，Navi–Drill型号的空气动力马达在雾化、泡沫和空气作为介质的定向井中都能有效运行，并且使用该型号空气动力马达能够降低钻井成本，同时还能保障钻井工作的安全性。

2.空气泡沫钻井的简要分析
空气泡沫钻井在裂缝较多、地层破坏严重和容易产生漏失的地段的钻井作业过程中应用较多。

使用该种方式进行钻井工作，首先使用空气压缩机把外界中的空气进行高压压缩，从而形成高压气流，然后再使用钻柱上的水眼就能进到定向井下面的马达中，这样就能给钻头带来动力，进行切削岩层的工作，并且还能保证岩屑能够从井下被带离。

最后再在空气流中混入泡沫，这样就能对马达和钻头起到润滑的作用，保证钻井设备运行的高效性和安全性。

使用空气泡沫钻井方式中的空气泡沫流体中没有固体颗粒，这就避免在钻井过程中会对油气层造成破坏，影响开采效果。

同时，空气泡沫的密度非常低，也不会造成地层的漏压从而对定向井造成破坏。

使用空气泡沫方法钻井还能保证钻井平衡，在使用传统方法进行钻井的过程中，非常容易产生泥浆，但是使用空气泡沫方法进行钻井工作就避免了泥浆的产生，对外界环境的污染减小。

3.空气钻井技术要点
使用空气泡沫方法进行钻井工作还必须注意以下的技术要点才能保证钻井工作的顺利进行：（1）在进行钻井工作之前，要进行空气排量换算工作。

通常都是将钻井工作中正常使用的液体通过一定的相关系数进行换算，换算成空气流量，使用的关系系数为1L/min（泥浆）=（30～33）L/min（空气），使用这种关系系数就能把泥浆的使用量换算成为空气的流量。

除了上述换算工作，还要将泡沫的混入量也要进行计算，计算过程只需按照相关的经验关系即可。

一般情况下，当空气的流量在100～126L/min时，泡沫的混入量一般在38～385L/min，范围中存在的浮动值要按照定向井中的实际情况进行选择；
（2）对压力进行计算。

在使用空气泡沫钻井方式进行钻井作业的过程中，对稳定性的要求是非常高的，因此，必须使用连续的高压气流作为钻井的动力，并且在钻井作业进行的过程中，还要采取措施对压缩空气的压力进行实时监测，一旦出现问题，就必须立即采取措施，维持空气压力稳定。

在使用量上，通常都是液体泥浆的两倍压力。

还要注意的是润滑剂的使用，润滑剂能够保证钻井作业使用设备的连续运转，如果井下的空气非常干燥，在钻机转子和钉子之间就会出现非常大的摩擦力，这种摩擦会减少钻井设备的寿命和性能。

在钻井作业进行的过程中，要根据实际情况，选择合适的润滑剂，润滑剂的配方一般为液体皂使用1.8～3.8L，石墨铅粉要使用1.5～2.2kg，胶结剂要使用0.2～0.4kg，油要保证每小时0.4～0.6L/h。

要选择轴承密封较好，并且对空气机压力需求也不高的钻头。

还有一点必须要得到重视，就是在下井钻头中最好不设置喷嘴。

三、定向井测量技术分析
使用定向井测量技术进行准确测量，能保证钻井工作符合要求。

空气泡沫技术中，由于不再使用泥浆，因此，就无法再利用泥浆数据传输进行测量了。

只有使用MWD随钻测量系统进行测量工作，这种方法能够保证定向井钻井过程中的随钻测量、实时监控、数据传输等工作顺利进行。

MWD随钻测量系统是基于电磁波技术的，能够保证井下各种数据的测量，并且该系统的测量技术是传统泥浆脉冲测量系统测量速度的好几倍。

MWD随钻测量系统的基本参数：外径为44.45mm，能够同79.63～241.31mm的钻头相配合。

在MWD随钻测量系统中，具有非常多的传感器，包括测斜仪、工具面、震动频谱、伽马仪和方位仪等，这些传感仪保证了测量工作的准确性。

通过在定向井钻井中运用空气泡沫流体技术能降低泥浆污染，提升钻井效率，根据钻井中空气泡沫流体技术原理设计的Navi-drill井下空气动力马达和电磁波MWD随钻测量系统在碳酸盐岩裂缝性低压油气田定向井空气钻井方面具有的显著的技术优势，尤其是MWD随钻测量系统能通过测斜仪、导向传感器等测量工具，全面掌握定向井钻进工作程序，有效提高钻井效率，保证钻井安全，降低作业成本，经济效益显著。

参考文献
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[2]唐勇，王旭东，刘勇，等.超深海相定向井元坝205-2钻井技术[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2016，18(3)：54-56.。