如何在空气钻井条件下进行地质录井工作

徐岚峰

摘 要：石油作为工业的血液成为世界各国所依赖的能源，其在国家的经济发展中占有重要的地位。我国对于石油的需求量在逐年递增，这就促使成我国加大了对于石油的勘探开发力度，同时随着科技的进步，大量的新技术与新工艺得以在石油勘探开发中使用，从而促进了石油勘探行业的发展。在石油的勘探过程中，空气钻井技术以其性价比较高在石油勘探技术中广为使用。文章将就如何做好空气钻井条件下的地质录井新方法进行介绍。

关键词：空气钻井；勘探录井；气体采集分析

前言

随着经济的发展以及科技的进步，大量的新技术与新工艺得以在石油勘探技术中使用，而随着石油勘探的深度越来越深，使得一些原先能使用的油井钻探录井技术逐渐地无法适应新时期对于空气钻井的需求。需要加大技术创新工作，使得空气录井能够更好的完成对于地质的录井工作，从而确保石油生产的顺利进行。

1 空气钻井原理简介

石油勘探过程中需要使用钻头来与岩层之间进行摩擦来将岩层钻透，由于高速旋转的钻头与岩层之间的摩擦会产生大量的热量，致使钻头具有较高的温度，过高的温度将会导致钻头的性能发生明显的下降，影响使用寿命，需要对高速旋转的钻头进行一定的冷却，使其能够在较为合适的温度下进行工作。钻头的冷却一般是通过采用压缩空气进行冷却的，通过从钻具中注入一定的压缩空气，使其与钻头相接触从而带走钻头多余的热量，完成冷却后的压缩空气将会沿着钻井的井壁返回到地面，在这一过程中，由于压缩空气具有一定的压力，其在返回的过程中会带有一定的岩屑，通过对这些岩屑进行收集降尘处理后，进而对这些采样的样本进行分析，从而可以得出相应的岩层的数据。相对于普通的钻井技术，空气钻井能够具有更高的钻井速度，一般来说能够较普通钻井速度提升20%以上，从而节省大量的资金，同时，空气钻井技术使用的压缩空气能够在钻井钻探到油气层时降低油井发生井漏的风险，从而避免再对环境造成影响。

2 对于钻井岩屑的采集

由于在钻井的过程中会产生大量的岩屑，这些岩屑都会随着压缩空气返回到地面上，这些返回的岩屑都是颗粒较小呈粉尘状的，从而对岩屑的收集带来了一定的困难，可以采用在排沙管线的位置安装一个阀门，在阀门的一端安装具有缝隙较小的收集袋，从而可以在需要收集的时候将阀门打开，待袋子中收集到足够的沙子后再关闭阀门。同时，需要将硅胶筒安装在过滤器和排气管之间，同时设置好相应的过滤装置，同时为了增加过滤装置的使用寿命，需要在过滤管线之间添加一定的干燥装置，从而完成对于井中所排出的粉尘进行较为全面的过滤。

3 岩屑采集的延迟时间

由于主要是对井中排出的压缩空气中的岩屑进行收集并进行检验的，在这一收集的过程中，钻井的孔径、注入的气量以及注入气体的密度等的不同都会对岩屑的排出速度造成一定的影响，根据以上变量的不同可以建立起一定的数学模型，来对岩屑的延迟时间进行一定的计算，从而确保岩屑拾取、归位和气体检测的需要。延迟时间主要计量的是从注入压缩空气开始到收集到岩屑位置为止这一段时间。

4 岩屑样品的分析

相较于原先使用泥浆作为冷却与带出钻渣的钻井方式，空气钻井由于与岩层的摩擦较为充分，导致掉落下的岩屑多为粉末状的物质，从而对后期的岩屑描述造成了极大的困扰：（1）由于岩屑形成了粉末状的物质，导致无法对岩层的颜色、质量以及所处的状态等得出直观的描述；（2）只能对采样的岩屑进行分析来得出岩层中所含有的物质。

5 使用空气钻井技术对油气井中的天然气进行分析比较

相较于原先使用泥浆灌注到钻井的钻井方式，使用空气钻井的方式能够在钻探的过程中通过向钻具持续不断的注入压缩空气来将钻探过程中所产生的粉尘等排出井外，而当钻探到天然气层时，由于持续不断的注入压缩空气致使钻井中长期处于负压状态，天然气等气体可以极为容易的被输送至地面，但是在井底气体被带入到地面的过程中，由于空气等其他气体的混入致使从地面进行采样的气体是经过空气稀释的，致使普通的空气样本分析仪无法对采样气体进行分析，只有使用灵敏度较高的空气分析仪才能够完成对采样气体的全面分析，从而对地下天然气层的储量得出一个较为精确的数字。同时由于天然气的相关显示层级在使用空气钻井的时候较低，所以应当将测得的数据与周围其他的一些天然气井测得的数据进行相应的对比，从而得出一个较为合理、准确的数值。

6 井下出水的预测和监测

在进行地下油气井的出水预测的过程中，需要将空气钻井所测得的数据与周边其他的一些井的测量数据进行充分比对，并结合其他各井的数据和资料，主要是指井中的出水的位置和出水量的大小，同时需要对地层出水的情况进行充分的判断，可以根据岩屑的潮湿情况来进行具体的分析，同时在进行空气钻井的过程中，相关地层的出水量的大小会导致钻井中的相关测量数值的变化，并可以根据地层出水量的大小将地层出水的情况分为三个等级：（1）出水量较少的地层，在这一层级的地层的出水量一般要小于0.477立方米每小时，在进行钻井的过程中，如果注入压缩空气而带回的钻屑量较少，增大压缩空气的注入量和注入压力带出更大的钻屑，而钻具在工作时转动的扭矩变大，钻具的上提和下放的过程中都面临着较大的阻力，通过这些现象可以反映出遭遇到了出水量较少的地层。造成以上现象的原因是由于渗出的水与钻屑相结合而导致在钻具上形成了一层较为厚实的泥浆，从而致使钻井的孔径缩小，增大了钻井的难度。（2）出水量中等的地层，在这一层级的地层中，一般出水量控制在7.95立方米每小时，地层中的中等出水量使其不易形成泥团等影响钻井的现象，这是由于在压缩空气注入较为充分、合理的情况下，可以将排出的水以气泡等的形式吹送至地面，但是由于存在水敏性不稳定地层的钻井，有可能会形成较为严重的塌井问题，表现为出现明显的压力升高，井下钻屑不继续上返，钻具的钻速持续降低等现象。（3）出水量较大的地层，在这一层级的地层中，地层大流量出水的危险性较高，由于出现大量的水会造成井中的岩层结构等发生一定的松动，从而造成岩层坍塌的危险性持续增大，而且，压缩机所产生的压缩空气压力也无法再继续将井中的水量吹出。在进行井下钻屑的检测过程中，工作人员需要对钻屑、压缩空气的工作情况进行持续的监控，确保钻井工作的顺利进行。

7 对于井下可燃性气体的检测

在进行空气钻井的过程中需要做好对于可燃性气体的检测工作，因为，如果井下出现大量的可燃性气体，一旦遇到高温将会造成钻井孔的井壁的严重破坏，从而对钻井工作造成严重的影响。同时由于地层中存在着大量的可燃性气体，在空气钻井的过程中一旦这些可燃性气体与空气相接触，当可燃性气体的浓度达到一定的程度后就会极大的增大燃爆的危险性。为了对井下的气体进行持续性的检测可以使用红外一氧化碳分析仪与井下综合录井仪等配套使用，确保井下的可燃性气体的浓度在可控的范围内。

8 结束语

空气钻井技术是科技快速发展而产生的一种新的钻井工艺，其具有钻井速度快、钻井效率高等优点，但是在提高钻井效率的同时也对地质录井工作提出了不小的挑战。文章通过对空气钻井技术的原理以及空气钻井过程中需要注意的问题进行了介绍。

参考文献

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[2]李永杰，陈一健，等.井下燃爆监测技术在气体钻井中的应用[J].天然气工业，2008，9.

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