定向井空气钻井和测量技术应用

仲蕾 刘鑫

摘 要：定向井空气钻井是目前较为先进的钻井新技术，在低气压以及断层裂缝地质层的开采中定向井的作用很大，其钻井工作也是非常重要的一项工作。空气钻井与传统的钻井技术相比中应用表现出了不小的优势，得到了业界的广泛使用。对于大量的缺水高原地区以及其他不能使用钻井冲洗液的地方都有着很大的意义。本文对空气钻井、动力马达、泡沫技术钻井以及测量技术等进行了分析。

关键词：空气钻井;测量技术;随钻测量

前言：

定向井空气钻井是用气体作为循环介质来进行常规作业的钻井方式，目前，空气钻井可以提高工作效率以及减少钻井所用时间，还能解决低气压储备的问题，运用空气钻井使用泡沫技术、动力马达和随钻测量系统可以减少钻井冲洗液的使用。定向井空气钻井的应用，使施工的安全含量大大提高了，施工的成本也得到了有效的控制。

一、定向井空气钻井技术

（一）空气动力马达

定向井运用空气动力马达，空气动力马达的用途主要是运用空气，把气体压缩，使气体压强增高，通过高气压来带动空气钻使用的钻头工作，钻头运动，就会带动地层的岩石，然后把岩石进行削减，在进行钻井工作时，还可以把产生的岩石碎屑带到地面，让人们更好的观察岩石的品类，还可以预防这些碎屑对钻井带来的危害。动力马达的优点也有很多：在任何地质环境都可以工作，作业中产生的温度相对其他马达较低，动力马达的转动速度可以根据控制的变化而变化，就算超负荷工作导致停机，也不会对空气动力马达造成很严重的损害，因此可以選择这种安全系数高的空气动力马达工作。空气动力马达可以随时停机随时启动，十分适合使用频繁的工作场地，而且改变方向也很容易。对于其他马达来说，操作更加简单，更加的灵活，正是因为操作简单，它的结构也很容易了解，寿命相对较长。空气马达在工作中不受外界的影响，不论是在水中或者阴暗潮湿的地方都会工作，具有防水、防潮以及防爆的能力。

（二）空气泡沫流体

利用泡沫流体钻低压油气区的井，可以较好地解决泥浆泄露、油气危害及影响产能等要害问题，很好的保护和正确评价油气资源。对于地层破裂、有裂缝及容易发生油气漏失的地方使用空气泡沫钻井更容易 ，更可以提高工作效率，通过高气压来带动空气钻使用的钻头工作，钻头运动，就会带动地层的岩石，然后把岩石进行削减，把岩石碎屑粉末带出到地面，通过讲没有固体颗粒的空气泡沫汇入高气压的气体中，可以起到润滑空气钻钻头和润滑动力马达的作用，这样，既不会使油层污染，也不会发生因为钻井作业而引起的地质下陷事故发生。而且还有效的避免了传统钻井中运用泥浆污染环境的问题，充分发挥了传统钻井技术没有发挥的优势。运用泡沫钻井技术在低压油气区内的探查、扩大边缘成果十分明显，所以在低压油气区，空气泡沫钻井是具有很大的发展空间和发展前景。

（三）空气钻井技术的优势

空气钻井的优势在国际钻井技术领域已经很明显，通常在定向井钻井施工中采用空气泡沫进行驱动空气动力马达，解决了裂缝性碳酸层钻井测量问题。  使用空气钻井技术钻井工作速度会增加，大大提高了钻井的工作效率;使用空气钻井会因为空气钻井的气压降低，会使钻出的井眼相对其他技术的井眼直;定向井空气钻井可以减少钻井的半径问题;解决了放钻头的位置不正确的问题，也减少了卡住钻头的问题;由于运用的压缩空气来运行钻井，使得定向井的偏离问题得到解决，减少了钻井偏离问题;空气钻井对一些特殊的地质地层钻进有明显效果，就使得在大多数地质下钻井的井眼的大小较为规则;常规的钻井技术是使用的水或者是混凝土泥浆，而定向井空气钻井使用的是空气，那么就减少了承载水或者混凝土泥浆的物体，减少了人工成本同时也提高了工作效率;空气钻井运用的介质是空气，空气在钻井内流速快，可以快速地将地层的岩石样本带到地面上，可以很快的辨别地层的情况;运用空气钻井，在一些高原地区或者用水困难的地方，可以减少用水成本。

二、定向井的测量技术应用

（一）随钻测量系统的优势

随钻测量系统是通过超声波来进行作业施工的，在作业过程中，通过超声波来定位载体，有效的提高了测量系统的准确性。通过钻柱和钻头等介质传输出来，由单一材料或多种材料混合而成的钻具连接形成的钻柱，连接着地面和地底，为声波传输提供了一个良好的不会受到钻井液以及外界底层特性影响的传输通道。相对来说，井下流体和地层会随着不同地质变化和岩石层的变化而改变，因此声波随钻测量主要利用的是钻柱来构建传输信息通道。井下和地面两方面双向传输组成了随钻测量系统，井下超声波传输信号系统主要由驱动电路、信号产生电路、转换器、接通电源等主要部件组成。其中转换器就是负责将电能转化成声能进而把信息传输给地面的，井下的电能主要靠电池和井下发电机提供，电池体积比较小，方便人工携带，如果需要设置发电机，那么设置在井下的发电机大多为涡轮发电机，涡轮发电机可以更快的开始发电工作。

（二）随钻测量系统的应用

使用定向井空气钻井测量技术进行测量，可以准确的保证测量结果符合要求，由于不在使用水或者泥浆来测量信息，开始使用随钻测量系统开始测量，随钻测量方法可以保证定向井空气钻井在作业过程中的测量工作以及数据传送工作能够快速进行。由于随钻技术是利用电磁波传送信息，它的传送速度是普通泥浆测量系统的几倍，而且空气钻井钻进速度高于普通泥浆，随钻测量系统还具备双向的信息传输能力，整套设备没有多余的部件，每一个零件都在工作，可以降低系统的损耗能力。随钻测量系统还具有很多的传感器，可以及时快速的把信息反馈回来，也保证了测量的正确性。所以定向井测量技术的应用很有必要。

结论

本文通过对定向井空气钻井的分析，空气钻井技术运用泡沫技术和空气动力马达的使用，减少了对空气的污染程度，提高了实际作业中的工作效率，根据空气泡沫技术与空气马达的使用采用随钻测量技术，在低气压以及断层裂缝性的地质环境都可以工作。在定向井空气钻井工作中泡沫技术、空气动力马达和随钻测量系统，它们共同工作，使得钻井作业有效提高了效率，也保证了钻井过程的安全，降低了人工生产成本，或得更好地经济效益。

参考文献：

[1]郭治良，朱化蜀，李果等.低渗气藏气体钻井关键技术研究[J].西部探矿工程，2017，29（07）：42-45+49.

[2]潘涛，仲蕾.欠平衡定向井技术研究与应用探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2017，37（11）：185-186.

[3]王海炜，杨国光，杨拓.关于定向井空气钻井和测量技术的分析[J].化工管理，2016（09）：65.