徐嵐峰

摘 要：石油作為工業(yè)的血液成為世界各國(guó)所依賴的能源，其在國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要的地位。我國(guó)對(duì)于石油的需求量在逐年遞增，這就促使成我國(guó)加大了對(duì)于石油的勘探開發(fā)力度，同時(shí)隨著科技的進(jìn)步，大量的新技術(shù)與新工藝得以在石油勘探開發(fā)中使用，從而促進(jìn)了石油勘探行業(yè)的發(fā)展。在石油的勘探過(guò)程中，空氣鉆井技術(shù)以其性價(jià)比較高在石油勘探技術(shù)中廣為使用。文章將就如何做好空氣鉆井條件下的地質(zhì)錄井新方法進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：空氣鉆井；勘探錄井；氣體采集分析

前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，大量的新技術(shù)與新工藝得以在石油勘探技術(shù)中使用，而隨著石油勘探的深度越來(lái)越深，使得一些原先能使用的油井鉆探錄井技術(shù)逐漸地?zé)o法適應(yīng)新時(shí)期對(duì)于空氣鉆井的需求。需要加大技術(shù)創(chuàng)新工作，使得空氣錄井能夠更好的完成對(duì)于地質(zhì)的錄井工作，從而確保石油生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

1 空氣鉆井原理簡(jiǎn)介

石油勘探過(guò)程中需要使用鉆頭來(lái)與巖層之間進(jìn)行摩擦來(lái)將巖層鉆透，由于高速旋轉(zhuǎn)的鉆頭與巖層之間的摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量，致使鉆頭具有較高的溫度，過(guò)高的溫度將會(huì)導(dǎo)致鉆頭的性能發(fā)生明顯的下降，影響使用壽命，需要對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的鉆頭進(jìn)行一定的冷卻，使其能夠在較為合適的溫度下進(jìn)行工作。鉆頭的冷卻一般是通過(guò)采用壓縮空氣進(jìn)行冷卻的，通過(guò)從鉆具中注入一定的壓縮空氣，使其與鉆頭相接觸從而帶走鉆頭多余的熱量，完成冷卻后的壓縮空氣將會(huì)沿著鉆井的井壁返回到地面，在這一過(guò)程中，由于壓縮空氣具有一定的壓力，其在返回的過(guò)程中會(huì)帶有一定的巖屑，通過(guò)對(duì)這些巖屑進(jìn)行收集降塵處理后，進(jìn)而對(duì)這些采樣的樣本進(jìn)行分析，從而可以得出相應(yīng)的巖層的數(shù)據(jù)。相對(duì)于普通的鉆井技術(shù)，空氣鉆井能夠具有更高的鉆井速度，一般來(lái)說(shuō)能夠較普通鉆井速度提升20%以上，從而節(jié)省大量的資金，同時(shí)，空氣鉆井技術(shù)使用的壓縮空氣能夠在鉆井鉆探到油氣層時(shí)降低油井發(fā)生井漏的風(fēng)險(xiǎn)，從而避免再對(duì)環(huán)境造成影響。

2 對(duì)于鉆井巖屑的采集

由于在鉆井的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的巖屑，這些巖屑都會(huì)隨著壓縮空氣返回到地面上，這些返回的巖屑都是顆粒較小呈粉塵狀的，從而對(duì)巖屑的收集帶來(lái)了一定的困難，可以采用在排沙管線的位置安裝一個(gè)閥門，在閥門的一端安裝具有縫隙較小的收集袋，從而可以在需要收集的時(shí)候?qū)㈤y門打開，待袋子中收集到足夠的沙子后再關(guān)閉閥門。同時(shí)，需要將硅膠筒安裝在過(guò)濾器和排氣管之間，同時(shí)設(shè)置好相應(yīng)的過(guò)濾裝置，同時(shí)為了增加過(guò)濾裝置的使用壽命，需要在過(guò)濾管線之間添加一定的干燥裝置，從而完成對(duì)于井中所排出的粉塵進(jìn)行較為全面的過(guò)濾。

3 巖屑采集的延遲時(shí)間

由于主要是對(duì)井中排出的壓縮空氣中的巖屑進(jìn)行收集并進(jìn)行檢驗(yàn)的，在這一收集的過(guò)程中，鉆井的孔徑、注入的氣量以及注入氣體的密度等的不同都會(huì)對(duì)巖屑的排出速度造成一定的影響，根據(jù)以上變量的不同可以建立起一定的數(shù)學(xué)模型，來(lái)對(duì)巖屑的延遲時(shí)間進(jìn)行一定的計(jì)算，從而確保巖屑拾取、歸位和氣體檢測(cè)的需要。延遲時(shí)間主要計(jì)量的是從注入壓縮空氣開始到收集到巖屑位置為止這一段時(shí)間。

4 巖屑樣品的分析

相較于原先使用泥漿作為冷卻與帶出鉆渣的鉆井方式，空氣鉆井由于與巖層的摩擦較為充分，導(dǎo)致掉落下的巖屑多為粉末狀的物質(zhì)，從而對(duì)后期的巖屑描述造成了極大的困擾：（1）由于巖屑形成了粉末狀的物質(zhì)，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)巖層的顏色、質(zhì)量以及所處的狀態(tài)等得出直觀的描述；（2）只能對(duì)采樣的巖屑進(jìn)行分析來(lái)得出巖層中所含有的物質(zhì)。

5 使用空氣鉆井技術(shù)對(duì)油氣井中的天然氣進(jìn)行分析比較

相較于原先使用泥漿灌注到鉆井的鉆井方式，使用空氣鉆井的方式能夠在鉆探的過(guò)程中通過(guò)向鉆具持續(xù)不斷的注入壓縮空氣來(lái)將鉆探過(guò)程中所產(chǎn)生的粉塵等排出井外，而當(dāng)鉆探到天然氣層時(shí)，由于持續(xù)不斷的注入壓縮空氣致使鉆井中長(zhǎng)期處于負(fù)壓狀態(tài)，天然氣等氣體可以極為容易的被輸送至地面，但是在井底氣體被帶入到地面的過(guò)程中，由于空氣等其他氣體的混入致使從地面進(jìn)行采樣的氣體是經(jīng)過(guò)空氣稀釋的，致使普通的空氣樣本分析儀無(wú)法對(duì)采樣氣體進(jìn)行分析，只有使用靈敏度較高的空氣分析儀才能夠完成對(duì)采樣氣體的全面分析，從而對(duì)地下天然氣層的儲(chǔ)量得出一個(gè)較為精確的數(shù)字。同時(shí)由于天然氣的相關(guān)顯示層級(jí)在使用空氣鉆井的時(shí)候較低，所以應(yīng)當(dāng)將測(cè)得的數(shù)據(jù)與周圍其他的一些天然氣井測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比，從而得出一個(gè)較為合理、準(zhǔn)確的數(shù)值。

6 井下出水的預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)

在進(jìn)行地下油氣井的出水預(yù)測(cè)的過(guò)程中，需要將空氣鉆井所測(cè)得的數(shù)據(jù)與周邊其他的一些井的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行充分比對(duì)，并結(jié)合其他各井的數(shù)據(jù)和資料，主要是指井中的出水的位置和出水量的大小，同時(shí)需要對(duì)地層出水的情況進(jìn)行充分的判斷，可以根據(jù)巖屑的潮濕情況來(lái)進(jìn)行具體的分析，同時(shí)在進(jìn)行空氣鉆井的過(guò)程中，相關(guān)地層的出水量的大小會(huì)導(dǎo)致鉆井中的相關(guān)測(cè)量數(shù)值的變化，并可以根據(jù)地層出水量的大小將地層出水的情況分為三個(gè)等級(jí)：（1）出水量較少的地層，在這一層級(jí)的地層的出水量一般要小于0.477立方米每小時(shí)，在進(jìn)行鉆井的過(guò)程中，如果注入壓縮空氣而帶回的鉆屑量較少，增大壓縮空氣的注入量和注入壓力帶出更大的鉆屑，而鉆具在工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩變大，鉆具的上提和下放的過(guò)程中都面臨著較大的阻力，通過(guò)這些現(xiàn)象可以反映出遭遇到了出水量較少的地層。造成以上現(xiàn)象的原因是由于滲出的水與鉆屑相結(jié)合而導(dǎo)致在鉆具上形成了一層較為厚實(shí)的泥漿，從而致使鉆井的孔徑縮小，增大了鉆井的難度。（2）出水量中等的地層，在這一層級(jí)的地層中，一般出水量控制在7.95立方米每小時(shí)，地層中的中等出水量使其不易形成泥團(tuán)等影響鉆井的現(xiàn)象，這是由于在壓縮空氣注入較為充分、合理的情況下，可以將排出的水以氣泡等的形式吹送至地面，但是由于存在水敏性不穩(wěn)定地層的鉆井，有可能會(huì)形成較為嚴(yán)重的塌井問題，表現(xiàn)為出現(xiàn)明顯的壓力升高，井下鉆屑不繼續(xù)上返，鉆具的鉆速持續(xù)降低等現(xiàn)象。（3）出水量較大的地層，在這一層級(jí)的地層中，地層大流量出水的危險(xiǎn)性較高，由于出現(xiàn)大量的水會(huì)造成井中的巖層結(jié)構(gòu)等發(fā)生一定的松動(dòng)，從而造成巖層坍塌的危險(xiǎn)性持續(xù)增大，而且，壓縮機(jī)所產(chǎn)生的壓縮空氣壓力也無(wú)法再繼續(xù)將井中的水量吹出。在進(jìn)行井下鉆屑的檢測(cè)過(guò)程中，工作人員需要對(duì)鉆屑、壓縮空氣的工作情況進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)控，確保鉆井工作的順利進(jìn)行。

7 對(duì)于井下可燃性氣體的檢測(cè)

在進(jìn)行空氣鉆井的過(guò)程中需要做好對(duì)于可燃性氣體的檢測(cè)工作，因?yàn)椋绻鲁霈F(xiàn)大量的可燃性氣體，一旦遇到高溫將會(huì)造成鉆井孔的井壁的嚴(yán)重破壞，從而對(duì)鉆井工作造成嚴(yán)重的影響。同時(shí)由于地層中存在著大量的可燃性氣體，在空氣鉆井的過(guò)程中一旦這些可燃性氣體與空氣相接觸，當(dāng)可燃性氣體的濃度達(dá)到一定的程度后就會(huì)極大的增大燃爆的危險(xiǎn)性。為了對(duì)井下的氣體進(jìn)行持續(xù)性的檢測(cè)可以使用紅外一氧化碳分析儀與井下綜合錄井儀等配套使用，確保井下的可燃性氣體的濃度在可控的范圍內(nèi)。

8 結(jié)束語(yǔ)

空氣鉆井技術(shù)是科技快速發(fā)展而產(chǎn)生的一種新的鉆井工藝，其具有鉆井速度快、鉆井效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是在提高鉆井效率的同時(shí)也對(duì)地質(zhì)錄井工作提出了不小的挑戰(zhàn)。文章通過(guò)對(duì)空氣鉆井技術(shù)的原理以及空氣鉆井過(guò)程中需要注意的問題進(jìn)行了介紹。

參考文獻(xiàn)

[1]歐陽(yáng)昌.淺談定向井空氣鉆井及測(cè)量技術(shù)[J].石油科技論壇，2004，2.

[2]李永杰，陳一健，等.井下燃爆監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣體鉆井中的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè)，2008，9.

[3]李永杰，孟英峰，等.井下燃爆監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣體鉆井中的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè)，2008，28.