空气钻井技术及应用51页PPT
空气钻井录井技术
空气钻井的录井介绍一、空气钻井工艺简介1、纯气体钻井纯气体钻井一般使用两种气体做为载体：一是纯空气钻井，二是纯惰性气体钻井。
工艺要求：井底压力当量密度约为0-0.05g/cm3，环空返速要求最低为15m/s。
（1）纯空气钻井。
主要应用在提高非储层段的机械钻速和对付非储层段井漏上，钻遇油气层时井下着火和爆炸的可能性极大。
（2）纯惰性气体钻井。
有氮气钻井、天然气钻井、柴油机尾气钻井等方式。
惰性气体钻井一般应用在油气层段钻进中，目的是为了避免储层伤害，可及时、无遗漏的发现和评价油气层，提高单井油气产量和采收率。
2、充气钻井液钻井将空气或惰性气体和钻井液同时注入井内来降低流体液柱压力，形成以钻井液为连续相的钻井循环流体为载体。
工艺要求：密度可根据充气量来调节，其液柱井底压力当量密度为0.70-0.80g/cm3左右较为合适；环空返速在0.8-8.0m/s较为合适。
二、气体钻井设备1、气体注入设备气体注入设备主要有空压机、增压机、制氮车、液氮泵车、邻井天然气、柴油机尾气发生装置等。
2、液体注入设备目前，注入液体的设备一般采用雾化泵、水泥车和钻井泵。
3、压力控制系统由井口装置、节流管汇、放喷管线、排砂管线、岩屑取样器、点火装置、防回火装置等设备组成。
井口装置要求在标准井口的基础上，加安装旋转控制头或旋转防喷器，主要起三方面的作用，一是井眼环空与钻台之间的封隔；二是提供安全有效的压力控制；三将井眼返出流体导离井口。
气体钻井过程中一般不控制回压，井口始终敞开或控制的井口回压一般小于2MPa，旋转控制头需要承受的压力很小。
4、井下工具为了安全钻井，气体钻井需要在钻具上安装浮阀等特殊工具。
（1）浮阀，安装在钻头或井下动力钻具之上，一般安装2个，防止空气、钻屑倒流和钻头堵水眼。
（2）单流阀，配合旋塞阀使用，安装在钻杆顶部，主要是为了缩短接单根时的放气时间和注气时间，防止钻头埋砂等复杂情况的发生。
（3）蝶阀，功能与单流阀相同，其特点是可通过测井仪器，钻进过程中测井时不须起钻将其取出。
空气钻井
空气钻井的应用于发展气体钻井，作为一种新型钻井方法，是一种以空气、氮气为循环介质，用气体压缩机等设备作为增压装置，用旋转防喷器作为井口控制设备的一种欠平衡钻井工艺。
气体钻进主要有循环压耗低、带砂能力强且迅速、井眼净化好、防止井漏、减少环境污染、机械钻速高缩短建井周期、有利于发现和保护浅气层、减少了对地面环境的污染等优点。
其缺点是，使用区域受到限制，需要大量专用配套设备，钻井事故复杂处理难度加大，在钻井到后期因空气锤震动，钻具易断等工艺缺陷空气钻井工艺是一种钻进效率比较高的技术手段，可以极大提高一口井的钻进时效，降低总的钻井作业成本。
但由于这种技术受客观情况影响比较大，不是任何场合均可以使用的，因此使用前必须对所施工的地层进行详细论证，对于不符合使用条件者不能勉强使用，对于部分条件适合于空气钻进技术要求的情况，应根据实际条件制定相应的技术措施，以便在施工时出现突发事件时能够确保安全。
从空气钻进与常规钻进两种工艺的对比情况看，空气钻进技术具有很好的经济效益，具有较好的推广应用价值，应当引起技术界的关注。
从空气钻井技术参数、应用条件、设备等方面对该技术进行简要介绍。
空气钻井的应用条件1、所钻地层平缓，地层倾角＜30°，无力学不稳定性应力垮塌，地层坍塌压力低。
2、所钻地层不出水，无浅层天然气，无膏盐层。
如今国内可以进行空气钻的比较多，其中较出名的是四川广汉的川庆钻探公司下属的钻采研究院。
而且他们配套的设备和一起相当完善，并有几十口井的空钻经验。
气体钻井也存在不少的限制因素，如：产水地层、含有塑性石膏等均会对气体钻进产生不利的影响，甚至不能采用气体钻进。
在气体钻进后或气体钻进过程中，为了进行一些特殊的施工作业，往往都需替入水基钻井液进行压井，以完成相应的施工作业或继续钻进。
此时，如何让一个干燥的、处于欠平衡状态的空井，在替入钻井液后，不发生垮塌、缩径、井漏、虚厚泥饼卡钻等复杂问题，尽快恢复正常钻进或其它施工作业，这就成了气体钻井后留给钻井液工作的最大难题。
空气锤钻井英文课件(Air Hammer Drilling)PPT精品文档35页
: 7 inch OD, maximum bit 10 inches •QL-120 : 11 inch OD, maximum bit 17 1/2 inches
The Ingersoll-Rand QL Series
• Maximizes efficiency and develops greater power than any other hammer.
• Their use will result in 15% to 30% higher rate of penetration over competitors’ hammers.
IR QL Air Hammer Power Cycle
Front Porting Closes.
Air in Drive Chamber continues to compress.
Return Volume porting closes and air in Return Chamber expands pushing Piston upward.
Major Parts
Distributor Guide Piston
Check Valve Valve Pressure Close Port Drive Volume Blow Port Piston Return undercut
Exhaust Tube
Return Chamber
Bit
IR QL Air Hammer Power Cycle
Circulating
Bit Off Bottom
Air is metered through blow holes in Cylinder.
空气钻井之空气锤钻井技术
空气钻井之空气锤钻井技术空气锤钻进技术属气体钻井技术的一个分支，它是将压缩空气既作为洗井介质，又作为破碎岩石的能量。
在油田气体钻井中应用空气锤钻进技术能显著提高机械钻速，并且随着钻井深度的增加对钻速影响很小；空气锤钻进要求的扭矩和钻压较低，可以减少井内钻杆的磨损和折损事故的发生；另外，井底清洗及冷却条件好，延长了钻头的使用寿命，因此，在许多方面优于目前油田使用的常规气体钻进技术。
国外空气钻井中也遇到井斜问题,如壳牌公司在加拿大洛基山进行钻井作业,遇到的主要问题也是地层太硬且存在严重的井斜问题。
可近几年来,随着空气锤钻井技术逐渐得以完善,解决了空气钻井中井斜问题。
通过采用空气钻井和空气锤钻井技术,显著提高了机械钻速。
因空气锤完全依靠空气锤活塞作用在钻头上的震击作用而不是钻压吃入地层,其作用就是用低转速(通常为20～30r/min)和极小的钻压震击岩石,钻具处于悬吊状态,从而使得钻头振动减少到最低限度,保持高钻速又不会造成井斜。
应用于油田气体钻井的空气锤的结构与工作原理1、空气锤的结构由中国石油勘探开发研究院研制并应用于油田气体钻井中的空气锤采用了无阀式中心排气结构。
中心排气结构可以保证有足够的气量直达井底，起到冷却钻头、清洗井底的作用；无阀式结构的配气气路简单，减少了气体压力的损失，有效地提高了冲击效果。
2、空气锤的工作原理图1为无阀式中心排气空气锤的结构示意图。
其工作原理为压缩空气经后接头1、逆止阀2进入配气座3的腔体中，然后压缩气体分两路前进，一路通过逆止阀上的径向和轴向孔，进入配气座、活塞和钻头的中心通孔，在井底冷却钻头和喷吹岩屑。
另一路经配气座上端的径向孔，进入外套管5与气缸4之间的环形空间，此时，压缩空气进入上腔A的通道受阻，只能经气缸下端的排气槽口、活塞与外套管之间的环形空间，进入空气锤下腔B，压缩空气推动活塞6上行。
当活塞下端中心通孔与钻头9上端的尾管7脱开时，空气锤下腔内的压缩空气经尾管、钻头的中心通孔排向井底，此时，压缩空气进入下腔的通道受阻，只能经气缸与活塞之间的环形缝隙，进入空气锤上腔，由于处于上腔内的配气座的尾杆已插入活塞上端中心通孔，将上腔封闭，腔内压力迅速上升。
多分支井钻井技术50页PPT
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗，好之者不如乐之者。——孔子
多分支井钻井技术
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
精简版空气锤钻井技术
转速过小，空气锤两次冲击之间的 扇形区域较小，容易导致空气锤钻 头齿重复破碎，影响机械钻速； 空气锤钻头重复破碎容易导致空气 锤钻头齿掉入已钻的凹坑内，导致 钻头齿的埋齿，严重时导致断齿掉 齿。
2020/4/13
中国石油勘探开发研究院工程技术研究所
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空气锤钻井对转速要求
根据现场空气锤应用经验，一般转速根据以下公式加载：
R=b*ROP
其中： R：转速，r/h; b:转速系数， r/m,一般取96； ROP：钻进机械钻速，m/h；
空气锤机械钻速为30 m/h 钻进时，推荐加载转速应为2880r/h，即为： 48 r/min。
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空气锤钻井对气量要求
立压与气量： ● 立压的主要作用是克服压缩空气在循环过程中的沿程损失和局部损 失。 ● 立压过低，空气锤的冲击频率和冲击能都较低，影响钻速。立压过 高，对空压机的要求将提高。同时在换单杆时注气的时间较长，影响 钻井周期。一般立压大概在1.5-3Mpa之间最好。 ● 气量的作用是为空气锤提供活塞运动的能量和井底携屑以及冷却钻 头。气量的选取首先应满足所钻井眼所需的气量,其次根据所需气量 和井眼大小来选择匹配。注气量一般在80-270m3/min不等。
根据现场空气锤应用经验，一般钻压根据以下公式加载：
F=a*D
其中： Ｆ：钻压，kN; a:钻压系数， kN/mm,一般取0.09； D：钻头的尺寸，mm；
当然上述公式也不是绝对的，现场作业时只是作为推荐值。一般维 持在推荐值左右为好。
312mm的空气锤钻头钻进时，加载钻压推荐值应为312*0.09， 即为：28KN，即为2.8T。
空气锤钻井技术定义
精简版空气锤钻井技术
钻
2 KQC系列空气锤及其成果
井
技
3 国内空气锤钻井技术应用
术
研
4 空气锤钻井技术展望
究
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第二部分 KQC系列空气锤研制及其成果
内容
KQC系列空气锤概况 KQC系列空气锤基本型号 KQC系列空气锤性能参数 KQC系列空气锤研究成果
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长寿命空气锤研究
改进易失效零部件：为使空气锤延长空气锤的使用寿命，对空气锤容易失效 的零部件进行了失效分析并改进； 加强空气锤的润滑：加强空气锤的润滑机理研究，保证空气锤良好的润滑性 能； 加强钻头钢体破坏研究：加强对钻头钢体进行破坏机理研究，对钢体应力集 中部位进行了结构改进设计； 加强钻头齿研究：对钻头齿材料进行优选，并经特殊工艺处理，加工出不种 材料复合而成的钻头齿，使钻头不仅有良好的抗冲击韧性，而且硬度高、耐 磨性强，在提高保径效果的同时提高了钻头的使用寿命。 单只钻头的最高进尺记录已经达到1899.35m.
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空气锤钻井对钻压要求
施加不合适的钻压的后果
钻压过大
钻压过大，空气锤钻头齿与岩石接 触过于紧密，不便于旋转，增加了 钻具的扭矩，增加钻具事故的可能 性；
钻头齿与岩石接触过于紧密，使得 钻头齿处于高度研磨状态，加重对 空气锤钻头齿的磨损，影响空气锤 钻头的使用寿命。
转速过小，空气锤两次冲击之间的 扇形区域较小，容易导致空气锤钻 头齿重复破碎，影响机械钻速； 空气锤钻头重复破碎容易导致空气 锤钻头齿掉入已钻的凹坑内，导致 钻头齿的埋齿，严重时导致断齿掉 齿。
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多分支井钻井技术50页PPT
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
钻井现场安全培训教材PPT(共 97张)
举例说明：清洗泥浆罐作业
场景设置：
开钻前需重新配浆，根据甲方钻井监督指令，钻井 队白班队伍需对1号泥浆罐进行入罐清洗作业（罐内 原有泥浆大部分已抽排到4号罐，仅剩少量残存泥浆 ），钻井队白班带班队长将此任务安排给副司钻任某 某及3名场地工杜某、王某、陈某。
验标定，发现疑似偏差
的情况也应及时标定。
b. 气体检测应由经过培训
合格取证有资质的人员
进行，根据规定持续或
间歇性抽点检测。
c. 某些现场气体检测仪属
于常用劳保用品需随身
携带，如川东北高含硫
天然气项目。
2）自携式正压空气呼吸器(SCBA):
自携式正压空气呼吸器是在有毒有害缺氧窒息等异常作业环境
下用于保护作业人员正常呼吸或预防中毒窒息情况发生的劳保
c. 长管越长阻力越大，当管长大于10米 时应安装送风机以减小呼吸阻力。
3）五点式双钩安全带、生命线: 五点式双钩安全带主要用于高处作业时防坠落。
a. 安全带应为双钩，在高处移动时双 钩可交替使用，确保任何时候至少 有一个钩在作用。
b. 安全带应为五点式，既两肩、腰、 两腿共五个着力点，这样可有效将 冲击力平均分布在躯体。
钻井现场安全培训
讲师 施鹏
目录
一、个人劳保佩戴及相关安全设施
钻完井现场劳保用品分为常用劳保用品和特殊劳保用品两 类，工帽、工服、工鞋等属于常用劳保用品，五点式双钩安全 带、自携式正压空气呼吸器等属于特殊劳保用品。
1.常用劳保用品： 常用劳保用品是使用频率较高的日常个人劳动保护用品，
最常见的是工帽（安全帽）、工服、工鞋、手套，但在不同环 境的作业现场还包括其它一些常用劳保用品，如西北某些省份 的野外作业现场蚊虫肆虐、太阳紫外线照射强烈，防蚊帽、防 晒霜也属于常用劳保用品。某些高含硫井现场硫化氢气体检测 仪也是常用劳保用品。
气体钻井技术及现场应用
气体钻井技术及现场应用吐哈钻采工艺研究院2005年8月26日气体钻井技术及现场应用吕金钢张克明李建忠秦静吐哈钻采工艺研究院新疆鄯善火车站 838202摘要气体钻井技术由于其多方面的优势，在国际石油钻井市场上发展迅速，最近几年，全球范围内得到广泛应用。
2003年以来，吐哈石油勘探开发指挥部承担了多项中国石油天然气集团公司气体钻井方面的研究和现场试验项目，进行了大量气体钻井技术的室内研究，并进行了玉门青西地区窿14井空气／雾化／泡沫钻井、吐哈红台地区红台2-15井纯氮气全过程欠平衡钻井、吐哈三塘湖地区马14井充空气钻井等多口井的现场应用，取得了良好的应用效果，体现了该技术良好的应用前景，促进了该技术的进一步推广应用。
关键词：气体钻井欠平衡钻井钻井方式全过程储层伤害油气采收率单井产量空气锤空气螺杆雾化泵现场试验一、气体钻井技术简介气体钻井技术就是采用以气体为主要循环流体的欠平衡钻井技术，相对于常规钻井，其优势主要表现在保护和发现储层、提高油气产量和采收率、提高钻井速度、减少或避免井漏等方面的优势。
（一）气体钻井方式1、纯气体钻井目前普遍应用的有2中，一是纯空气钻井，二是纯惰性气体钻井。
纯气体钻井井底压力当量密度可降低到0-0.05g/cm3；环空返速要求最低为15m/s。
（1）纯空气钻井。
主要应用在提高非储层段的机械钻速和对付非储层段井漏上，钻遇油气层时井下着火和爆炸的可能性极大；要求钻进的井段没有水层或地层出水较小；工艺相对较为简单。
（2）纯惰性气体钻井。
包括氮气钻井、天然气钻井、柴油机尾气钻井等，应用在油气层段的钻进，目的是为了避免储层伤害，可及时、无遗漏的发现和评价油气层，提高单井油气产量和采收率。
2、雾化钻井可进行空气／雾化钻井（存在井下爆炸的危险，在非油气层段应用）和惰性气体／雾化钻井。
同时通过注入管线向井内注入气体和发泡胶液，利用高速气流将注入的液体雾化，目的是在地层出水较小时提高流体的携岩能力，满足井底携砂要求，其注入的气量和压力都比纯气体钻井要大。