空气锤钻井技术研究|小型空气锤

　　【摘 要】国内外对空气钻井的井壁稳定性、最小体积流量、地层出水和井斜的控制、提高钻速的机理等方面作了深入的研究，但对空气锤钻井技术理论方面还属于空白。为了弄清楚带空气锤的空气钻井破岩机理，本文做了一定的研究工作，希望能够为空气锤现场作业提供依据和帮助。

　　【关键词】空气钻井；空气锤；破岩机理

　　空气钻井是以空气作为循环介质的欠平衡钻井，由于具有大幅度提高机械钻速、有效保护储层的特点，加上各油气田为了加快钻探开发的步伐，在我国正得到大力的推广应用，同时空气锤钻井在空气钻井中的优越性日益显现。因此，有空气锤钻井的破岩机理、影响因素等理论值得进一步探讨和研究。

　　1.基本概念

　　空气锤是将持续性输入的高压气体能量转化为间歇性的脉冲力输出的一种机械。而空气锤钻井技术就是利用高压气体介质传递能量实现空气锤对岩石的高频率冲击做功而进行破岩的钻井方式。

　　2.破岩机理

　　空气锤钻井是在空气旋转破岩的基础上，利用空气锤的高频冲击提高破岩效率的一种冲击旋转钻井技术，兼容了空气钻井和冲旋钻井的优点。井底岩石主要是在钻压、冲击力和旋转剪切力的共同作用下产生破碎的，同时具有破岩主要有以下特点：

　　（1）动载与静载联合。接在钻头上的空气锤产生高频冲击通过钻头传递给岩石，牙齿与岩石的接触表面在极短时间内产生了很大的冲击作用力。通常在几十微秒，由零上升到几十千牛，又迅速降低到零。冲击点的作用力来不及重新分配，应力便很快接近或超过岩石的强度极限，产生裂纹并形成扩展，出现体积破碎 ……此处隐藏3056个字…… 处理井下复杂：井下遇阻、遇卡、以及钻进时严重蹩跳、井漏、井喷等问题，由于空气锤没有切屑功能，不宜进行划眼倒划眼，处理这些问题还存在一定的困难。一般在复杂地层或是地层易于出现井下复杂问题时换成气体牙轮钻头钻进。

　　（3）不能进行气举作业：空气锤在悬吊状态下不工作，如果气举液体容易进入空气锤内部而使得空气锤无法正常工作。在钻井过程中，由采用泥浆钻进改成空气锤钻进时，由于空气锤不能直接下入钻井液中气举，得换成牙轮钻头气举。相对费时费钻井成本。

　　（4）储层钻进安全性差：井底欠压值太大，处于无控制的欠平衡状态，导致储层速敏、出砂，甚至坍塌，尤其是钻遇高压、高产储层，井控安全性较差。因此空气锤钻井技术对井控设备的要求较高。

　　参考文献

　　[1]莱昂斯,郭薄云,赛德尔.空气和气体钻井手册[M].曾义金,樊洪海译.北京:中国石化出版社,2006.

　　[2]吴仕荣，邓传光，周开吉.空气钻井地层出水限定值的探讨[J].钻采工艺，2006,29(5):7-8.

　　[4]项德贵,孙梦慈,陈志学等.空气钻井井斜控制问题的探讨[J].钻采工艺，2005,28(12):1-3.

　　[5]李玉飞,孟英峰.空气钻井提高钻速机理研究[J].石油钻探技术,2006，34(4):9-11.