如何在空氣鉆井條件下進(jìn)行地質(zhì)錄井工作

徐嵐峰

摘 要：石油作為工業(yè)的血液成為世界各國所依賴的能源，其在國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要的地位。我國對(duì)于石油的需求量在逐年遞增，這就促使成我國加大了對(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 空氣鉆井原理簡介

石油勘探過程中需要使用鉆頭來與巖層之間進(jìn)行摩擦來將巖層鉆透，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采用壓縮空氣進(jìn)行冷卻的，通過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，在這一過程中，由于壓縮空氣具有一定的壓力，其在返回的過程中會(huì)帶有一定的巖屑，通過對(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，一般來說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濾器和排氣管之間，同時(shí)設(shè)置好相應(yīng)的過濾裝置，同時(shí)為了增加過濾裝置的使用壽命，需要在過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程中通過向鉆具持續(xù)不斷的注入壓縮空氣來將鉆探過程中所產(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)過空氣稀釋的，致使普通的空氣樣本分析儀無法對(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)將測得的數(shù)據(jù)與周圍其他的一些天然氣井測得的數(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)測和監(jiān)測

在進(jìn)行地下油氣井的出水預(yù)測的過程中，需要將空氣鉆井所測得的數(shù)據(jù)與周邊其他的一些井的測量數(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)巖屑的潮濕情況來進(jìn)行具體的分析，同時(shí)在進(jìn)行空氣鉆井的過程中，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程中都面臨著較大的阻力，通過這些現(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法再繼續(xù)將井中的水量吹出。在進(jìn)行井下鉆屑的檢測過程中，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

在進(jìn)行空氣鉆井的過程中需要做好對(duì)于可燃性氣體的檢測工作，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

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)。文章通過對(duì)空氣鉆井技術(shù)的原理以及空氣鉆井過程中需要注意的問題進(jìn)行了介紹。

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