第8章2：气体钻井技术.

实际第二峰开始于 93 年，比作者们预测的早 ，且上升迅速，呈现明显的热点技术趋势。
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不同的发展动力
对应于两个发展峰值，有两次不同的发展动力，如图：
勘探开发 非常规 15% 经济效益 克服困难 60% 其它30% 勘探开发 70%
应用25%
经济效益： 提高钻速,降低 直接钻井成本 克服困难： 严重漏失,欠压 高度水敏性等。
裂缝孔隙性，约20~30个
孔，缝，洞型，炭酸盐岩 约50个 变质岩，火成岩，约20~30个 （非孔隙性油气藏至少占总储量的三 分之一）
老油田 改造挖潜 降低成本 提高效益
动用难拿储量 老油田 改造 挖潜 应用 范围
世界上NON~OPEC产量的三分之一， 我国至少一半，压力递减，含水上升。
降低 成本 提高 效益
发 展
起源
关键点：
起源于50年代，空气钻井， 充气钻井和泡沫钻井。
国内起源于 60 年代的天然气 钻井。
发 展
第一发展高峰始于 60 年代初，理论上应延至 80年代末。 实际第一峰受油价，投资，转移，市场心理 因素的影响，出现相应的跌谷和颠峰。 理论上第一谷应在80年代中至90年代中末。
降低成本,提高效益,是最具普遍性的需求。 储层保护 提高探井勘探成功率和精度 开发井提高单井产能和最终采收率。 提高钻速，降低成本 制服漏，塌，卡等，缩短周期。 提高钻速，降低钻井成本在非储层段（尤 其上部大井眼井段），非常重要。
应用范围究竟多大
尚无准确定论
最保守估计：
至少占总储量的三分之一必须靠UBD
第一次推动力
第二次推动力
第一推动力是工程目的为主：打快，打好， 降低成本。 第二推动力是满足新形势下勘探开发需求为 主。能够满足未来勘探开发主战场需求 的钻井技术，就一定有生命力。
非常规： 缺水环境（高 山，沙漠),极地， 地热,大井眼等。
可能的应用范围
低压,低渗 油占总资源量的50%，动用程度低于10% 油气资源 气，我国不详，美国为常规气的5倍。 动用 难拿 储量 应用 范围 稠油，世界上三倍于常规油 非常规 油气资源 煤层气，我国接近于天然气。 复杂岩性 油气藏 孔隙性，约40~50个
去拿。我国钻井设备改造至少应占三分之
一，美、加在1996年就达25%，15thWPC
预言，最终将超过50%，美国仅空气钻井
一项占年进尺的16.7%，故我国差距极大。 主要在四川，一年也就20多口井。
概论 目前的主要用途：
提高钻速（井底压力低压持效应小） 解决井下复杂（井漏、水敏性坍塌等） 发现和保护气层
第8章：特殊工艺钻井理论和技术
气体钻井技术及其应用
主要内容
1. 2. 3. 4.
概论（发展、用途） 气体钻井方式、工艺流程 气体钻井组织与实施
四川地区气体钻井的研究与应用
一、概论
定义：
气体钻井是以气体作为循环介质代替钻井液的钻井技术 1953 年，美国的 EI paso 天然气公司首次利用空气作钻井 液在犹他州成功地钻成了第一口油气井。自那时起，利用空气 或天然气来进行油气井钻探的方法在全球范围得到广泛应用， 采用空气和天然气钻井技术已能钻达5000m的深度。 气体钻井技术在国外（特别是加拿大、美国）已得到广泛 应用。
数据监测及 采集设备
气体产生及 注入设备
钻具附件
防爆接头 内防喷器 减振器 震击器 减阻器
地面分离及 环保设备
空气钻头 锤击钻头 反循环钻头
井下空气锤 钻头
气体钻井的实施，需 要一系列的装备、工 具，分五大部分。
井下工具及 钻具附件
4、纯空气钻井井场布置图：
5、纯空气钻井工艺要点：
按设计要求根据确定的最大注气量和注入压力选择注入设 备、管汇和仪器。设备安装就位后应进行严格的试压试运转 按设计要求制定详细的岗位分工和应急预案，在施工中严 格落实 气举过程中注意注入压力的变化，如压力过高应控制井口 回压，防止出现意外和污染事故的发生 钻进过程中注意注入压力变化、岩屑返出情况的变化、钻 具旋转和上提下放阻力变化情况。如果出现异常情况应停止 钻进充分洗井，或调整注入量，保持井眼畅通 如果需要测井、固井等作业需要替入完井液，则注意注替 过程中控制井口压力和返出量
旋转防喷器 空气锤
检测仪表
井口控制及不压井起下装置
气体 监测 系统 井口旋转头 注入 监测 系统 增压器 发泡器 雾化液注 入系统 基液 化学剂 井口组合 排出 监测 系统 多相分离
惰 气 空 气 空压机
强行起下钻装置 液体回收
综合录井
注入 排出 钻进 起下钻 随钻试井
工作液回收 井下防喷器 原油回收
概 论
优点：
极大的降低了对产层的地层损害 消除了井漏对钻井作业的影响 可获得更高的钻进速度（井越深，其效果越明显）
可提高钻头使用寿命
对付硬地层钻进的能力显著提高 工作条件和环境变得更为清洁 与泥浆钻井相比，由于气体钻进速度更快，花费的时间更小 ，故可降低钻井作业的总成本
一、概论
缺点：
对地层压力的控制能力降低。因此气体钻井作业一般限于
那些储层孔隙压力较低的地区
气体钻井局限于那些地层岩石较老且致密的地带，因为井
内几乎不存在流体压力来支撑井壁并防止其坍塌


对付大量地层水侵入环空的能力是有限的
由于环空中含砂气流的冲刷作用，钻杆的磨损会加剧 在钻进期间，井内的流体几乎不可能对钻柱提供缓冲作用
二、气体钻井方式、工艺流程
分类：
空气钻井 氮气钻井 天然气钻井 尾气钻井 纯气体钻井


雾化钻井
泡沫钻井（气相可以是空气、氮气、天然气） 充气钻井（气相可以是空气、氮气、天然气、尾气）
气体钻井方式、工艺流程 1、纯气体钻井
纯气体钻井就是用纯气体作为循环介质的钻 井技术，包括纯空气钻井，氮气钻井、天然气钻 井和尾气钻井。 其中空气钻井主要用于非产层（其原因在于空 气钻产层存在井下燃爆的危险），而氮气钻井、 天然气钻井和尾气钻井主要用于产层。
纯空气钻井
1、空气钻井技术适用地质条件： 坚硬、干燥的地层
非常规裂缝地层
水敏性强的地层
严重缺水的地区
纯空气钻井
2、纯空气钻井地面流程图：
空压机组 冷却设备 气体流量计
除尘器
立管
增压机
排砂管
旋转防喷 器
空气、钻屑 岩屑池
砂样取样 器
井口装置
3、纯空气钻井主要设备：
空压机
增压机
空气输送管线及阀门 钻具止回阀 排砂管线