气举反循环钻探技术在国内外的应用现状
气体反循环钻井技术发展现状
第３卷 １
Ｖ０ ． １ ３１
第 ５期
Ｎｏ ５ ．
钻
采
工
艺
ＤＲＩ ＬＩ Ｌ ＮＧ ＆ Ｐ ＲＯＤＵＣＴ ＯＮ ＥＣＨＮ０Ｌ Ｉ Ｔ ０ＧＹ
气 体 反 循 环 钻 井 技 术 发 展 现 状
韩 烈 祥 ，孙 海 芳
（ 国石 油 川庆钻 探 工程 有 限公 司钻 采 工 艺技 术研 究 院） 中
韩烈祥等．气 体反循环钻井技术发 展现状． 钻采 工艺 ，０ ８ ３ （ ） １— ２ ０ ，１ ５ ： ５ 摘 要 ：气体钻 井技 术与常规钻 井相 比在发 现与保护储层 、 少钻 井工程 复杂和极 大地提 高钻 井速度等 方面 减 表 现 出明显优势 ， 是 气体钻 井设备投 资大、 但 占地 多、 运行 能耗 高也限制 了其 广泛应 用的 范围。而 气体反 循环钻 井
具有 消除 了井漏复杂 、 降低 了对动力和钻 井液的需 求量 ， 能完全 回收 未受 污染 的钻 屑或 连 续取 心 、 降低 地层 污染 ，
以及 更好、 更及 时地发现产层、 减少地层产液对钻探 工 艺的影 响等许 多优 点。气体 全井反循 环 钻井技 术在找 矿 系 统、 井、 水 水文地质 以及 大井径 工程施工的钻探 中广泛应 用。文章 介绍 了国内外反循 环钻 井工 艺及 工具技 术的发 展 现状 ， 为该技 术引进并更好地在石 油工业 中发挥效益提供 重要 参考。
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ８—０ ０ ６— ２
、
反 循 环 中 心取 样 钻 探 方 法 简 介
钻 井 时循 环介 质从 井 底携 带 岩屑 或岩 心 由钻杆
中心上 返 至地表 的 方法 称 为反 循 环 中心 取 样 钻 探 ，
反循环钻井技术
反循环钻井【摘 要】 钻井液从井筒环空流入，经钻头、钻具内眼返出为反循环钻井。
反循环钻井技术具有减少地层漏失、保护油气层、岩样代表清晰等优点。
反循环钻井分为气举反循环、空气反循环、泵吸反循环等。
气举反循环钻井技术从装备上需要空气压缩机、储气罐、气盒子、双壁钻具、混气器、反循环钻头等，现场利用原钻机连接上述设备进行作业，应用结束拆走设备后不影响正常钻井作业，利用反循环钻井原理，进行了捞砂工艺的研究及工具的研制。
通过试验及现场应用，设备配套实用，漏层连续钻进400余米，效果良好。
1 气举反循环钻井概述气举反循环钻井，是将压缩空气通过气水龙头或其它注气接头（气盒子），注入双层钻具内管与外管的环空，气体流到双层钻杆底部，经混气器处喷入内管，形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上升，一面膨胀，其所产生的膨胀功变为水的位能，推动液体流动；压缩空气不断进入内管，在混合器上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混气器下部是比重大的钻井液。
如图1所示，h 1为钻具内混合钻井液高度，密度为ρ1；h 2为钻具内未混合的钻井液高度，密度为ρ2；H 为环空钻井液高度，密度为ρ，由于ρg H ＞ρ1g h 1+ρ2g h 2，环空钻井液进入钻具水眼内，形成反循环流动，并把井底岩屑连续不断的带到地表，排入沉砂池。
沉淀后的泥浆再注入井眼内，如此不断循环形成连续钻进过程。
钻井液循环流程见图2：沉砂池—环空—钻头—钻具内水眼—混气器（与注入空气混合）—双壁钻具内水眼—水龙带—排液管线—沉砂池。
优点及用途（1）能实现地质捞砂目的气举反循环钻井液流在钻具内直接上返，携带岩屑能力强，岩样清晰，在漏失地层钻进时能实现捞砂等地质目的。
（2）提高漏层钻井效率气举反循环钻井时，钻头处的钻井液对井底产生抽汲作用，岩屑被及时带走，减少压实效应，在漏层钻井时，可减少岩屑重复破碎、能提高机械钻速，增加钻井效率。
（3）可减少或消除钻井液的漏失，保护储层由于反循环钻井时环空压耗小，作用于地层的压力小，所以在易漏地层钻进时，可减少或消除钻井液的漏失，保护储层，并节约大量钻井液材消耗。
探讨钻井工程技术现状及发展趋势
探讨钻井工程技术现状及发展趋势钻井工程技术是石油行业中的重要分支，其作用是开采油田、制造井眼和填充井眼。
它涉及多个领域，包括地质学、机械工程学、电子工程学和材料科学等。
随着技术水平的不断提高，钻井工程技术正在不断发展，各种新技术不断涌现，其发展趋势也在日益清晰。
一、现状分析当前，国内外油气勘探工作已进入高技术阶段，其中最具代表性的是深海和陆上超深井钻探，涉及井深超过7000米。
在这一背景下，各公司的钻井技术不断更新，产品也不断升级，以提高钻探效率和安全性。
现阶段的技术趋势是追求高效率和高质量。
因此，各种新技术和设备的应用变得越来越广泛。
例如：1.自动化技术：通过使用自动化技术，大大减少了人工操作的风险，同时提高了钻探的速度和精度。
2.智能设备：智能化技术已经成为钻井工程技术的重要组成部分。
智能设备可以更好地监测井深和井壁压力，以确保油气管线的安全。
3.立体成像技术：通过使用立体成像技术，可以更准确地检测井下地层的情况，从而更好地确定开采方案。
4.新型材料：新型材料的应用使得钻探设备更加耐用、安全和高效。
例如，镁合金和碳纤维等新材料正被广泛应用于各类钻井设备上。
二、发展趋势未来，钻井工程技术将继续向高效率、自动化和智能化方向发展。
以下是几个主要的趋势：1.自动化程度更高：自动化技术将变得更加成熟和普及，更多的人工将会被自动化系统代替。
从而可以保证开采效率和安全性。
2.更加智能化的设备：新一代的钻井设备将会更加智能化，它们能够进行更加精细的井下数据采集和控制，以提高生产效率和安全性。
3.更高效的井壁完整性维护：高效的井壁完整性维护将会成为未来发展的重点。
新技术和先进的设备将被广泛应用在井壁完整性维护上，从而提高钻探效率和井壁完整性。
总之，随着各种新技术和设备的不断涌现，未来的钻井工程技术将更加智能、高效、安全和可持续，为石油工业的发展提供更加坚实的支撑。
气举反循环钻井技术在超深地热井钻探中的应用
气举反循环钻井技术在超深地热井钻探中的应用
气举反循环钻井技术是目前国内外先进的钻井技术之一，该技术已应用于许多油气勘探与开采领域。
随着气举反循环钻井技术的不断发展和完善，其在超深地热井钻探中的应用也越来越广泛。
在传统的钻探方式中，钻头在井中旋转，往往会引起井底的泥浆循环。
而气举反循环钻井技术则采用气体作为钻井液，将气体从井口注入井身底部，通过压力差将钻屑和砂石带回井口，实现了钻探废液的直接排放。
这样，不仅能够减少环境污染，还可以节约钻井成本，提高钻探效率。
超深地热井的钻探深度非常深，通常都要超过5000米，而传统的钻探方式往往会因为地层情况复杂、钻头易卡住等问题导致工作效率低下。
但是，气举反循环钻井技术具有气体充填、无泥浆环流等特点，使得深度达到5000米以上的超深地热井钻探变得更加容易。
另外，气举反循环钻井技术还可以有效地防止地层塌陷和井漏等情况的发生。
由于气举反循环钻井技术采用气体充填井身，因此不会对地层造成过大的压力，防止了地层塌陷；同时，该技术还可以在井底形成压力差，使得井底处于正压状态，防止了井漏现象的发生。
总之，气举反循环钻井技术在超深地热井钻探中具有十分广泛的应用前景。
其可以有效地降低钻探成本、提高工作效率、减少环境污染，并且可以防止地层塌陷和井漏等问题的发生。
因
此，对于超深地热井钻探的工程来说，采用气举反循环钻井技术是一个不错的选择。
国内外气体钻井发展历程及现状
２ 世 纪 ８ 代 初 国 内 开始 研 究 气 体 钻井 的基 础 Ｏ Ｏ年 理论 ，Ｏ世纪 ８ ２ Ｏ年代 末新疆 局 进 口了我 国第一 套空 气 雾化 钻井装 备 （ 压机 ３台 ， 空 增压 机 ３台 、 化泵 １台 、 雾
空气锤 ２ ） 首先 在我 国开始 了气 体钻井工 业化应 用 。 套 ，
③研 发 出气 体钻 水 平井 技 术 ， 气螺 杆 、 空 电磁 波 随 钻测 量技术 ；
常规钻井的 ５ 倍左右； 气体钻井能够提高单只牙轮钻头 进尺， 平均 单 只 牙 轮钻 头进 尺 为 ２ ０ 是 常 规 钻 井 的 ９ ｍ， ２ ～４倍 。为 推动 国 内气 体 钻 井技 术 进 一 步发 展 ， 国 对 内气 体钻井 的现状 进行 了研究 。 １ 国 内外 气体钻 井发展 历程
近年来 ， 国内各油 田积极 推 广应 用 气 体钻 井 技 术 ， 取 得 了喜人 的成绩 ， 国 内石油 天然气 的勘探 开发 注入 为
了新 的活力 ， 起到 了应 有 的作用 。以大 庆 油 田为 例 ， 共
质 除空气 外 ， 出现 了氮气 、 然 气及 以其 为组 分 的气 又 天 液 混合流 体 。气 体钻 井 的钻 进范 围扩展 到储层 段 ， 不但 作 为钻井 提速或 者应 对井漏 的手段 ， 而且 成为 发现和保 护 油气层 的最佳 方法 。
④开展 了分析井 壁稳 定 、 出水 预测 的技术研 究 ； ⑤研究建 立 了空 气钻 井 的理论 体系 、 发 了专用 软 研
件。
据 统计 ， 一 阶段 美 国气 体钻井 的全 年进尺 比例 占 这 钻井 总进尺 的 １ ． （ 国能 源部 ， ９ ６ 。 ６７ 美 １８ ） 第 二 阶段从 ２ 世 纪 ８ Ｏ Ｏ年代 至今 ， 这一 阶段循 环介
钻井技术现状差距及发展方向
二、近几年钻井技术取得的主要进展
1、积极开展技术研究、引进及推广工作
聚
磺
（1）针对南方海相（建深1井）
钻
超深井面临的高温高压问题，开展
井
了抗高温聚磺钻井液体系研究，其
液
技
流变性、抑制性、抗温能力等关键
术
技术指标达到要求。
二、近几年钻井技术取得的主要进展
1、积极开展技术研究、引进及推广工作
（ 2）水基成膜钻井液技术--针对江汉油区、 南方海相地层不稳定及油气层保护的问题，开展 了水基成膜钻井液技术研究，该体系具有良好的 防塌、携砂、防卡及保护油气层等功能，且具有 流变参数合理等特点。
名名名
112 鄂B南W西方-1川海00相东0型超北深井低井下压钻变及井位易工稳漏艺定气技器术井研防制漏防窜固井技术
223 水G塔J基河Y-成地70区膜型复钻液合井动盐液管层技具快术试速研钻压究井装技置术研究
334 准钻大噶斜井尔度液长盆用稳地强斜承力段钻降定区滤向块失井深钻润井滑技优剂术快产研钻品究井开技发术与研应究用
地层损害机理及快速诊断
关
损害测试方法
健 技
暂堵和解堵技术
术
欠平衡保护
深井油气层保护
钻井技术现状、差距及发展方向
国内外钻井技术现状
目
钻井公司技术现状及进展
录
差距及努力方向
二、近几年钻井技术取得的主要进展
近几年完成的科研项目
2005年
2006年
2007年
序序序号 号号1
项项 项
目目目
江汉油田调整井固井技术研究
钟深1井完钻井深 4800.60m，3817.00m侧钻成 功后，连续钻穿潜江组 528.50m的盐膏层（其中纯 盐层厚269.50m）。
例析气举反循环钻进技术的应用
例析气举反循环钻进技术的应用1、应用背景锦州市位于辽西，是国家经济发展的交通要道。
项目区西邻锦州港，东接盘锦市，南邻辽东湾，地势平坦，交通方便；距锦州市区20公里，距在建的锦州湾机场20公里，滨海大道直达项目区。
近两年，锦州市委、市政府积极响应辽宁省委、省政府提出的“建设中国温泉旅游第一大省”的号召，目前在锦州市临海区域内已勘探到温泉资源丰富。
该区域因与锦州城市南扩战略和建设沿海城市紧密配合，地理位置优越，因而将给该地温泉旅游的开发建设带来无限商机。
施工区存在“硬、脆、碎、漏”等复杂地层，且为地热井超深孔，因此，在该区引进气举反循环钻进技术，能够减少施工中复杂地层极易发生的孔内事故，同时具有提高钻进时效、钻头使用寿命长等优点。
2、施工区地段地热地质条件本区在地质构造上位于天山～阴山纬向复杂构造带与新华夏系第三隆起带的交接复合部位，与渤海坳陷相邻，属太古代古隆起区。
地质构造主要受新华夏系构造体系控制，锦州～哈尔套断裂带由工作区西侧呈NE向通过，受其影响本区构造十分发育，燕山晚期断裂及岩浆活动强烈，燕山晚期断裂切割了纬向构造，沿构造带有细晶花岗岩出露，各构造体系的断裂都具有二次或多次活动的特点，上地幔软流层或岩浆沿断裂带上拱，岩浆余热为地下热水的形成提供了热源。
3、施工区地层岩石钻探施工性能该区地层属太古界建平群大营子组（Ard）及火山岩系建造。
岩性以黑云母角闪片麻岩为主，次为变粒岩，总体颜色为深灰色，中粗粒变晶结构，片麻状构造，主要矿物成分为长石、石英、角闪石、黑云母，各种矿物成分在岩石中分布不均匀，局部变粒岩呈灰黑色，坚硬，岩层可钻性5-8级。
该区出露大量火山岩系，太古代混合岩（M1）、燕山早期黑云母花岗岩（R52）、燕山晚期辉绿岩脉（βμ53）、燕山晚期细晶花岗岩（r53），坚硬，岩层可钻性7-10级。
该区构造复杂，地层裂隙发育，破碎带多，极易造成钻井液严重漏失，漏失渗透系数K>13。
4、钻进方法及使用的设备4.1钻进方法在综合考虑了地质情况、硬岩层厚度大和地热井2200m超深钻探的特点要求之外，我队首次选则使用气举反循环钻进技术。
浅析气举反循环钻探技术的应用现状
浅析气举反循环钻探技术的应用现状[摘要]气举反循环钻探技术发展较晚，至今仍未得到全面的发展，但该工艺具有较强的实用性，在地质钻探工程施工中得到了广泛的应用，并取得了较好的成果，因此近年来气举反循环钻探技术的发展比较迅速。
本文研究中简单分析了气举反循环钻探技术在国内外的应用现状，对其工作原理、在地质钻探工程施工中有效解决的问题及存在的问题和解决对策进行了阐述，并提出了一些关于促进气举反循环钻探技术发展的建议，以满足用户需求。
[关键词]气举反循环钻探技术应用1气举反循环钻探技术在国内外的应用现状气举反循环钻探技术在国内的应用领域非常广泛，但与其他国家气举反循环钻探技术相比，我国目前地质勘探工作中所采用的气举反循环钻探技术总体水平还比较落后。
国内通常将气举反循环钻井技术应用于大孔径浅井钻井中，能够有效保护低压油气藏和解决井漏等问题，特别是进入开发后期，对于地层压力出现严重衰竭的油田非常有效。
反循环钻探技术在20世纪40至50年代时期开始在德国、荷兰兴起，后来在世界各地得到了广泛运用，并相继开发出了多种形式，反循环钻探技术在最初期只是用于采取岩矿屑。
在地质钻探中反循环钻探技术近几年来被成功应用到连续采取矿芯，在反循环钻探过程中，排出钻屑的能力强，孔底的钻屑重复破碎较少，能有效提高钻探效率，尤其是在大口径钻探中效果最好，这主要是由于在钻杆中心孔内冲洗介质高速度上升的原因[1]。
2气举反循环钻探技术的工作原理气举反循环主要是将压缩的空气通过供气管、双臂主动方钻杆、气盒子以及双臂钻杆的环状空间送到钻具的混合室中，之后空气再进入双臂钻杆内管内，使空气与内管中的岩屑岩粉及冲洗液混合，从而形成一种混合物，并且混合物的比重小于冲洗液，这样一来，降低了钻杆内液柱的压力，并在钻杆内外形成了压力差，钻杆内的混合物在钻杆柱外侧冲洗液压力的作用下逐渐上升，混合物经排渣管排出孔外后送至振动筛，而其中的岩屑岩粉会被振动筛有效的分离出来，冲洗液重新流至孔内形成循环。
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气举反循环钻探技术在国内外的应用现状
至今仍未得到全面的发展，但该工艺具有较强的实用性，在地质钻探工程施工中得到了广泛的应用，并取得了较好的成果，因此近年来气举反循环钻探技术的发展比较迅速。
本文研究中简单分析了气举反循环钻探技术在国内外的应用现状，对其工作原理、在地质钻探工程施工中有效解决的问题及存在的问题和解决对策进行了阐述，并提出了一些关于促进气举反循环钻探技术发展的建议，以满足用户需求。
1.钻探技术在国内外的应用现状
气举反循环钻探技术在国内的应用领域非常广泛，但与其他国家气举反循环钻探技术相比，我国目前地质勘探工作中所采用的气举反循环钻探技术总体水平还比较落后。
国内通常将气举反循环钻井技术应用于大孔径浅井钻井中，能够有效保护低压油气藏和解决井漏等问题，特别是进入开发后期，对于地层压力出现严重衰竭的油田非常有效。
反循环钻探技术在20世纪40至50年代时期开始在德国、荷兰兴起，后来在世界各地得到了广泛运用，并相继开发出了多种形式，反循环钻探技术在最初期只是用于采取岩矿屑。
在地质钻探中反循环钻探技术近几年来被成功应用到连续采取矿芯，在反循环钻探过程中，排出钻屑的能力强，孔底的钻屑重复破碎较少，能有效提高钻探效率，尤其是在大口径钻探中效果最好，这主要是由于在钻杆中心孔内冲洗介质高速度上升的原因[1]。