空气钻井技术1

美国录码（ 美国录码（NUMA）公司的空气锤 ）
空气钻井时，钻台上的立压、悬重、扭矩、 转盘这些工程参数可正常采集。而泵冲、电 导、温度、密度、池体积、流量等这些与钻 井液钻井相关的传感器均无法安装、无法采 集。
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空气钻井时可用三牙轮钻头，也可以用PDC钻 头钻进，但一般采用空气锤钻头钻进，效果更 佳。 气锤钻头是由空气锤和空气钻头两部分组成， 高压气体通过钻杆进入空气锤钻头，一部分高 压空气从空气锤中心通孔到钻头水眼吹出，用 于携带岩屑，另一部分高压空气进入空气锤环 形空间气室用于推动空气锤内活塞上下运动做 功，从而对井底岩石进行高频冲击，使岩石发 生体积破碎,实现旋转冲击式快速钻进。
2.井底清洗及冷却条件好，延长了钻头使用寿命，节省了钻 头用量； 3.使用空气锤钻头钻压小、转速低、扭矩小，防斜效果更加 良好； 4.可有效避免井漏等井下复杂情况的发生，有利于环境保护
空气钻井的缺点
主要在以下两个方面： 1、空气钻井是欠平衡钻井，因而当遇到地层出水、 油气侵显示时，便不能够平衡地层压力，要立即转 换成钻井液钻井方式。所以即使在空气钻井时也要 配置好压井泥浆，随时准备转换钻井方式。 2、空气钻井费用高，空气钻井每天耗油量是8吨至 10吨。
空气钻井的适用范围
①不出水和出水量较少的坚硬地层； 不出水和出水量较少的坚硬地层； 严重漏失的地层； ②严重漏失的地层； 地层压力低且分布规律清楚的地层； ③地层压力低且分布规律清楚的地层； 自然环境严重缺水地区； ④自然环境严重缺水地区； 老油气田的加密井； ⑤老油气田的加密井； 煤层气开采。 ⑥煤层气开采。
空气钻井工艺流程图
空气 空压机 冷凝器
钻井泵来自百度文库
立管
增压机
钻柱内
排砂管线
循环罐
钻头
环空
井口
基液回收 污水池 常规钻井液钻井 空气钻井
首先, 首先,空压机对空气进行初级 加压,降温、 加压,降温、除水后经过增 压机增压将高压气体通过立 管三通压入钻具。 管三通压入钻具。 空气通过钻头时对钻头 进行冷却，同时清洗井底， 进行冷却，同时清洗井底， 携带岩屑返回井口。 携带岩屑返回井口。接着进 入排砂管线，最后到岩屑池。 入排砂管线，最后到岩屑池。
空气锤的结构 左图为无阀式空气锤示意图 1-上接头 2-逆止塞 上接头 逆止塞 3-密封垫 4-外壳 密封垫 外壳 5-环空气道 6-下排气眼 环空气道 下排气眼 7-空气锤下气道 8-下腔 空气锤下气道 下腔 9-限位阀 10-钻头 限位阀 钻头 11-外壳接头 12-塞座 外壳接头 塞座 13-弹簧 14-节流塞 弹簧 节流塞 15-配气尾杆 16-上腔 配气尾杆 上腔 17-空气锤下气道 18-上排气眼 空气锤下气道 上排气眼 19-中排气眼 20-上气槽 中排气眼 上气槽 21-活塞 22-下气槽 活塞 下气槽 23-缸体 24-钻头尾管 缸体 钻头尾管 25-弹簧圈 26-花键接头 弹簧圈 花键接头
空气钻井技术
2011-3-13
时间:2011-03-02 全球石油网 本文来自: 全球石 油网 详细出处参 考 http://www.cippe. net/news_sec/17 717.htm
塔里木油田启动空气钻井设备安装现场
常规钻井所面临的问题 在常规钻井过程中经常遇到加钻压困难、井斜及 钻速低等问题，这些问题制约了钻井速度的提高， 影响了勘探开发的效益。归纳起来问题主要有以 下几点： (1)深部地层钻速太低 (2)复杂地层、深井井斜突出 (3)钻大尺寸井眼钻速低 空气钻井可有效解决上述问题
空气钻井定义：
空气钻井是一种特殊的欠平衡钻井技术。它 是将压缩空气既作为循环介质，携带岩屑， 又作为破碎岩石的能量。
空气钻井的优点
1.显著提高机械钻速，缩短钻井周期；（与常规钻井相比，可提高 （与常规钻井相比，
钻速3-10倍，在气体钻井中，地层孔隙压力在负压差条件下产生向井内的“推 倍 在气体钻井中，地层孔隙压力在负压差条件下产生向井内的“ 钻速 推力”有促使井底岩石破碎（或崩离井底）的趋势。而泥浆钻井时， 力”，该“推力”有促使井底岩石破碎（或崩离井底）的趋势。而泥浆钻井时， 井筒中高的过平衡正压差产生由井内指向地层的压力， 井筒中高的过平衡正压差产生由井内指向地层的压力，阻碍钻头对地层的破碎 和已破碎岩体脱离井底。） 和已破碎岩体脱离井底。）
空气钻井主要设备
空气钻井的主要设备有:空压机、增压机、防喷 器组合、空气锤、钻头、各种管汇、控制阀、注 入泵、以及泥浆罐（储备泥浆，用于特殊情况下， 由空气钻井转为常规泥浆钻井时使用 ）、压力 计、温度计、流量计等等。
空气锤及配套钻头
空气锤钻井迄今为止已有50 多年的历史， 空气锤钻井迄今为止已有50 多年的历史，早期用于建 筑业，随后扩展到采矿、石厂开挖、 筑业，随后扩展到采矿、石厂开挖、钻凿水井及地基钻 三十年代中期开始发展起来的空气锤， 孔。三十年代中期开始发展起来的空气锤，经过不断改 进和完善，已经在一些发达国家广泛应用。 进和完善，已经在一些发达国家广泛应用。在上个世纪 五十年代末已经开始用于深井钻进。 五十年代末已经开始用于深井钻进。 （1）空气锤分类 按排气方式的不同，可分为中心排气式和旁侧排气式。 按排气方式的不同，可分为中心排气式和旁侧排气式。 按配气装置的不同，可分为阀式和无阀式。 按配气装置的不同，可分为阀式和无阀式。
压缩空气到达上接头1 推开逆止塞2 压缩空气到达上接头1，推开逆止塞2，进入 空气锤外壳4与缸体23之间的环空气道5 23之间的环空气道 空气锤外壳4与缸体23之间的环空气道5，然 后经缸体的下排气眼6和活塞下气槽22 22及活塞 后经缸体的下排气眼6和活塞下气槽22及活塞 下气道7进入空气锤下腔8，推动活塞21上行。 下气道7进入空气锤下腔8 推动活塞21上行。 21上行 当活塞下端与钻头10的尾管24脱开时，下腔 当活塞下端与钻头10的尾管24脱开时， 10的尾管24脱开时 内的压缩空气经尾管及钻头的通孔排往孔底。 内的压缩空气经尾管及钻头的通孔排往孔底。 此时，活塞上气槽20对准缸体的中排气眼19 20对准缸体的中排气眼19， 此时，活塞上气槽20对准缸体的中排气眼19， 压缩空气经活塞上气道17进入空气锤上腔16 17进入空气锤上腔16。 压缩空气经活塞上气道17进入空气锤上腔16。 由于处于上腔内的配气尾杆15 15已经进入活塞 由于处于上腔内的配气尾杆15已经进入活塞 上端中心通孔，将上腔封闭， 上端中心通孔，将上腔封闭，上腔内压力迅 速上升。 速上升。当活塞行至上死点后即开始高速下 冲击钻头上端。在活塞冲击钻头之前， 行，冲击钻头上端。在活塞冲击钻头之前， 尾杆与活塞脱离， 尾杆与活塞脱离，上腔内的压缩空气经活塞 中心通孔泄向孔底。在活塞冲击钻头时， 中心通孔泄向孔底。在活塞冲击钻头时，活 塞下气槽又与缸体下排气眼对准， 塞下气槽又与缸体下排气眼对准，压缩空气 重新进入空气锤下腔，此过程周而复始， 重新进入空气锤下腔，此过程周而复始，实 现对钻头以一定频率的连续冲击。 现对钻头以一定频率的连续冲击。