氣基流體鉆井裝備配套技術(shù)

劉偉陳若銘楊剛孫亞平宗澤斌程爽

1.西部鉆探工程有限公司鉆井工程技術(shù)研究院；2.中國(guó)石油天然氣管道局設(shè)計(jì)院

氣基流體鉆井裝備配套技術(shù)

劉偉1陳若銘1楊剛1孫亞平1宗澤斌1程爽2

1.西部鉆探工程有限公司鉆井工程技術(shù)研究院；2.中國(guó)石油天然氣管道局設(shè)計(jì)院

引用格式：劉偉，陳若銘，楊剛，孫亞平，宗澤斌，程爽. 氣基流體鉆井裝備配套技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2016，38（4）：432-437.

氣基流體鉆井在提高機(jī)械鉆速、防漏止漏、發(fā)現(xiàn)及保護(hù)油氣藏等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣。實(shí)踐表明，性能優(yōu)良、應(yīng)用可靠、配套科學(xué)的設(shè)備、裝置及工具是氣基流體鉆井順利實(shí)施的基礎(chǔ)。對(duì)該項(xiàng)技術(shù)所需的鉆井動(dòng)力設(shè)備及裝置、井口控制設(shè)備及裝置、相關(guān)入井工具的性能、原理、特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用要求進(jìn)行了探討及介紹。對(duì)空氣鉆井、氮?dú)忏@井、霧化鉆井、泡沫鉆井及充氣鉆井液鉆井現(xiàn)場(chǎng)所需的設(shè)備、裝置及儀器的擺放安置、規(guī)劃布局、配套要求等分別進(jìn)行了闡述及分析。最后，對(duì)氣基流體鉆井裝備配套的發(fā)展提出了認(rèn)識(shí)及建議。

氣基流體鉆井；裝備配套；動(dòng)力設(shè)備；井口控制設(shè)備；入井工具

氣基流體鉆井是應(yīng)用純氣體或氣液混合物作為循環(huán)介質(zhì)的鉆井技術(shù)，包括空氣鉆井、氮?dú)忏@井、霧化鉆井、泡沫鉆井及充氣鉆井液鉆井等［1-2］。該項(xiàng)技術(shù)最初是針對(duì)堅(jiān)硬難鉆地層和漏失嚴(yán)重地層而嘗試使用的一項(xiàng)鉆井技術(shù)，后來(lái)在油氣層保護(hù)中亦得到了較好應(yīng)用，被公認(rèn)為是縮短鉆井周期、降低鉆井成本和解放油氣層的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于低壓、枯竭、水敏、低滲、可鉆性差及易漏失地層。另外，氣基流體鉆井還可應(yīng)用于氣舉、洗井和油氣增產(chǎn)作業(yè)中。

氣基流體鉆井技術(shù)的實(shí)施必須依托性能優(yōu)良的設(shè)備來(lái)支撐，其配套裝備由動(dòng)力設(shè)備及裝置、井口控制設(shè)備及裝置、配套入井工具三部分組成。目前，氣基流體鉆井動(dòng)力設(shè)備還未完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，發(fā)動(dòng)機(jī)等主要配件還需依賴進(jìn)口。西部鉆探鉆井工程技術(shù)研究院分別于1987年、2004年、2012年相繼購(gòu)置多套氣基流體鉆井裝備，在設(shè)備、管匯、工具、儀器及儀表的配套應(yīng)用方面均取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，設(shè)備保障能力大幅度提升。

1　氣基流體鉆井動(dòng)力設(shè)備及裝置Power equipment and auxiliary facilities for gas-based fluid drilling

1.1壓縮機(jī)

Compressor

壓縮機(jī)類型分連續(xù)流式和間歇流式2種。連續(xù)流式壓縮機(jī)主要包括離心式和軸流式，其工作原理為高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將氣體甩到邊緣，再經(jīng)導(dǎo)向葉片減速，從而獲得較高壓力，其特征是壓縮機(jī)出口處壓力增加，則氣體排量將減少。間歇流式壓縮機(jī)工作原理為通過(guò)機(jī)械部件的相對(duì)移動(dòng)，縮小密封性能良好的腔室，從而實(shí)現(xiàn)氣體增壓，其特征是出口端的壓力變動(dòng)不會(huì)顯著改變氣體排量，壓力加大則功率加大。氣基流體鉆井中，常用的氣體動(dòng)力設(shè)備是空壓機(jī)和增壓機(jī)，二者通常均選用間歇流式壓縮機(jī)。

（1）空壓機(jī)一般選用間歇流式的螺桿壓縮機(jī)，其工作原理為2個(gè)互為公母轉(zhuǎn)子的螺旋狀軸（螺桿）在殼體內(nèi)相互嚙合，相對(duì)彼此高速反向旋轉(zhuǎn)，不斷形成密閉且不斷縮小的腔室而產(chǎn)生高壓氣體。其最高輸出壓力一般在2.4 MPa左右。性能優(yōu)良的空壓機(jī)均配備有冷卻系統(tǒng)，輸出氣體溫度可降至合適范圍（54～66 ℃）。排量和有效功率是其性能的重要衡量指標(biāo)。

（2）增壓機(jī)是一種間歇流式（容積式）壓縮機(jī)，其功能是將空壓機(jī)輸出的具有一定壓力、流量的氣體進(jìn)行進(jìn)一步增壓。鉆井用氣體增壓機(jī)一般選用間歇流式的往復(fù)式壓縮機(jī)，同不可壓縮液體常用的往復(fù)泵一樣，也分單作用式和雙作用式，其最高輸出壓力比螺桿式高，可達(dá)40 MPa以上。往復(fù)式壓縮機(jī)分潤(rùn)滑型和非潤(rùn)滑型2種。潤(rùn)滑型壓縮機(jī)是通過(guò)吸入含有潤(rùn)滑油的氣流，或利用油泵將潤(rùn)滑油注入到活塞襯套中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸內(nèi)運(yùn)作的活塞提供潤(rùn)滑的目的。非潤(rùn)滑型壓縮機(jī)的每個(gè)活塞圓周都有活塞環(huán)和耐磨帶，可不用潤(rùn)滑。

1.2膜制氮設(shè)備

Membrane-separation nitrogen-producing device

膜制氮設(shè)備由微粒過(guò)濾器、烴過(guò)濾器、水過(guò)濾器及空心纖維膜濾器組成，可從壓縮空氣中直接制取氣態(tài)氮。壓縮空氣被注入膜制氮設(shè)備后，經(jīng)上述過(guò)濾器可去除空氣中的灰塵、水及壓縮機(jī)潤(rùn)滑油等污染物，最后進(jìn)入到空心纖維膜濾器。該裝置由眾多直徑很小的空心纖維（特殊材質(zhì)聚合物）組成。在空氣沿空心纖維向前流動(dòng)時(shí)，由于膜對(duì)氣體的吸附效果不同，氧氣分子和水蒸氣分子通過(guò)纖維管壁擴(kuò)散的速度比氮?dú)夥肿涌斓枚?，從而被先排放至大氣中。而氮?dú)獾臄U(kuò)散速度相對(duì)較慢，可被集中收集利用。

膜制氮工藝簡(jiǎn)單，供氣連續(xù)，是一種經(jīng)濟(jì)方便的制氮方式。但該設(shè)備的特性易受溫度和壓力影響，不同設(shè)備所需的最佳工作壓力和工作溫度不同，所獲取的氮?dú)饧兌纫膊煌?，目前可控制的純度范圍一般?2%～99.9%。

1.3固相及液相注入裝置

Solid and liquid injection devices

泡沫及霧化鉆井作業(yè)中，需向井筒內(nèi)注入氣體和基液，有時(shí)還需加入定量的防腐劑和緩蝕劑，這就需要應(yīng)用基液泵，是一種往復(fù)式的柱塞泵。氣基流體鉆井對(duì)基液泵的要求是排量控制精度高、抗腐蝕能力強(qiáng)、可長(zhǎng)時(shí)間在高壓力條件下工作等。

氣基流體鉆井作業(yè)中，如地層鹽水侵入井筒，則可根據(jù)實(shí)際情況注入定量固相干燥劑，以維持鉆井作業(yè)的順利進(jìn)行。如鉆柱與井壁間的摩擦較大，危及鉆具安全時(shí)，則需視情況加入固相潤(rùn)滑劑。上述情況下均需應(yīng)用固相注入裝置。

1.4泡沫生成裝置

Foam-generating facility

泡沫生成裝置的作用是促使氣體和基液充分混合、接觸，以便形成結(jié)構(gòu)及性能相對(duì)穩(wěn)定的鉆井用泡沫。該裝置一般安裝于氣液混合物即將進(jìn)入立管的高壓管線上，按其構(gòu)造可分為孔隙式、渦輪式、同心管式和螺旋式?，F(xiàn)場(chǎng)常用的是孔隙式，如圖1所示。

1.5氣體流量計(jì)

Gas flowmeter

氣體流量計(jì)用于計(jì)量注入井筒內(nèi)的氣體流量。其類型主要有差壓式、渦輪式、腰輪式、超聲波式及旋進(jìn)式等。施工人員可根據(jù)井身結(jié)構(gòu)、鉆具組合、注入氣體性質(zhì)、基液性能、地面海拔等參數(shù)，計(jì)算出所需氣體流量及注入壓力范圍，再據(jù)此配置相應(yīng)類型及級(jí)別的氣體流量計(jì)。當(dāng)2種級(jí)別的流量計(jì)均可滿足氣體流量范圍時(shí)，可優(yōu)選小量程流量計(jì)，以提高測(cè)量精度。

圖1　孔隙式泡沫發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure of pore-type foam generator

氣基流體鉆井通常使用差壓式氣體流量計(jì)，其工作原理為計(jì)量?jī)啥尾煌軓降臍怏w壓力、溫度，再結(jié)合已知的孔板直徑、氣體類型等參數(shù)計(jì)算出氣體排量。這種流量計(jì)具有穩(wěn)定性好、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。使用關(guān)鍵是應(yīng)及時(shí)排除變速裝置承壓室的積水。

1.6動(dòng)力端輔助裝置

Auxiliary device on power end

包括管匯及閥件，用于引導(dǎo)氣液流體進(jìn)入立管?？諌簷C(jī)和膜制氮設(shè)備出口接低壓管線，增壓器和基液泵出口接高壓管線。所有動(dòng)力設(shè)備管線出口端還應(yīng)接單流閥、閘閥。低壓管匯、高壓管匯還應(yīng)分別接泄壓閥、安全閥、壓力表、溫度計(jì)等。

所有管匯應(yīng)盡量平置于同一水平面上［3-4］，軟管線接頭處應(yīng)安裝安全鏈并固定牢靠，硬管線接頭處、長(zhǎng)管線中間處還應(yīng)配墊枕木。作業(yè)期間，所有管線嚴(yán)禁敲砸搬運(yùn)，且全部管匯區(qū)應(yīng)設(shè)為警戒區(qū)。

2　井口控制設(shè)備及相關(guān)裝置Wellhead controller and related devices

2.1旋轉(zhuǎn)控制頭

Rotary control head

氣基流體鉆井中，旋轉(zhuǎn)控制頭的主要作用是導(dǎo)流，即將環(huán)空混合流體（氣相、液相及固相）導(dǎo)入外排管線。當(dāng)油氣侵入井眼時(shí)，亦可起到井控防噴作用。

旋轉(zhuǎn)控制頭按工作壓力級(jí)別可分為低壓式（5 MPa以下）、中壓式（5～10.5 MPa）和高壓式（10.5 MPa以上）。按密封方式可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。被動(dòng)密封式旋轉(zhuǎn)控制頭通過(guò)膠芯與入井工具之間的過(guò)盈配合來(lái)實(shí)現(xiàn)封閉，井口套壓有助于密封。其優(yōu)勢(shì)有：構(gòu)造簡(jiǎn)易，安裝便捷，維護(hù)方便、使用可靠。其缺點(diǎn)有：需配合應(yīng)用六方鉆桿、對(duì)鉆具尺寸要求較高。主動(dòng)式是通過(guò)液壓油迫使膠芯緊靠鉆具來(lái)實(shí)現(xiàn)密封，可替代環(huán)形防噴器。其優(yōu)勢(shì)有：可密封不同尺寸的入井工具，不必同六方鉆桿配合應(yīng)用。相對(duì)于被動(dòng)式，其缺點(diǎn)有：構(gòu)造復(fù)雜、拆安繁瑣，需空井眼換膠芯等。

氣基流體鉆井作業(yè)中，環(huán)空井筒壓力通常較低，可應(yīng)用低壓式旋轉(zhuǎn)控制頭。但需向井筒施加回壓，或地層流體進(jìn)入井眼，或應(yīng)用反循環(huán)方式鉆井時(shí)，井口套壓較高，這時(shí)可選用高壓力級(jí)別的旋轉(zhuǎn)控制頭。WILLIAMS7100型旋轉(zhuǎn)控制頭如圖2所示。

圖2　Williams旋轉(zhuǎn)控制頭結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure of Williams rotary control head

2.2欠平衡用節(jié)流管匯

Choke manifold for underbalanced drilling operation

氣基流體鉆井過(guò)程中，環(huán)空混合物一般經(jīng)排砂管線排出，但如實(shí)施充氣鉆井液鉆井、泡沫鉆井，或地層油氣侵入井筒時(shí)，可視情況將環(huán)空混合物導(dǎo)入欠平衡用節(jié)流管匯進(jìn)行處置，用于控制井口回壓及混合物返出流量等。

相比較于常規(guī)節(jié)流管匯，欠平衡用節(jié)流管匯需經(jīng)防H2S處理，具備雙液控節(jié)流閥，且兩側(cè)管徑較大，通徑大于100 mm。氣基流體鉆井作業(yè)中還需配備節(jié)流管匯操控臺(tái)，可通過(guò)井隊(duì)氣源提供的動(dòng)力來(lái)調(diào)節(jié)液控節(jié)流閥閥位，以實(shí)現(xiàn)定量施加回壓，控制井筒壓力分布狀況的目的。

2.3液氣分離器

Liquid-gas separator

當(dāng)應(yīng)用充氣鉆井液方式鉆井，或地層天然氣侵入鉆井液時(shí)，均需進(jìn)行地面脫氣，以確保泥漿泵上水效率，維持井筒壓力穩(wěn)定，這就需要應(yīng)用液器分離器。

液氣分離器主要有開底式和封底式2種。開底式無(wú)底，下半部潛入鉆井液中。封底式有底，如圖3所示，其工作原理為：當(dāng)帶壓的液、氣、固三相混合物沿管線從分離器上部進(jìn)入后，容積瞬間放大，混合物中的大氣泡會(huì)首先脹裂，繼而滑脫聚集，向上運(yùn)移，并從分離器頂部管線排出。含小氣泡的高密度混合物因重力作用走向下游，在折流板處數(shù)次翻滾后，小氣泡亦可再次實(shí)現(xiàn)分離。液相可從中部出口返出，固相可從底部出口定時(shí)排出。分離器的工作壓力等于游離氣體在出氣管線處的摩擦阻力，如該阻力大于分離器內(nèi)部靜液柱壓力，將出現(xiàn)“短路”，即未分離的混氣鉆井液也將從出液口返出，表明分離器處理能力不足。在這種情況下，在設(shè)計(jì)上可增大分離器整體尺寸，在操作中，可通過(guò)控制井口回壓或調(diào)整出液口U型管高度應(yīng)對(duì)。

圖3　封底式液氣分離器示意圖Fig.3 Structure of liquid-gas separator with bottom enclosed

2.4撇油系統(tǒng)

Oil skimming system

撇油系統(tǒng)一般由撇油罐和儲(chǔ)油罐構(gòu)成。撇油罐的功能是將井筒返出的原油從鉆井液中脫離出來(lái)；儲(chǔ)油罐的功能是將脫離的原油進(jìn)行儲(chǔ)存。撇油罐的工作原理為：在罐體內(nèi)設(shè)置流體通道，盡量延伸混合液（原油和鉆井液）的流動(dòng)路徑，增加運(yùn)移時(shí)間，利用不同物質(zhì)性能和密度的差異，促使地層原油盡可能多的脫離出來(lái)。為加強(qiáng)原油脫離效率，可視情況添加破乳劑。

2.5排放系統(tǒng)

Discharging system

排放系統(tǒng)通常由排氣管線、排砂管線、取樣器、防回火接頭和遠(yuǎn)程點(diǎn)火裝置組成。

氣基流體鉆井作業(yè)中，純氣體鉆井、氮?dú)忏@井、霧化鉆井、泡沫鉆井的環(huán)空混合物可導(dǎo)入排砂管線。充氣鉆井液的環(huán)空混合物可引入液氣分離器，分離出的氣體導(dǎo)入排氣管線。上述2種管線的通徑均應(yīng)大于上游管線內(nèi)徑，且管線布局均應(yīng)處于下風(fēng)口。排砂管線為防止巖屑顆粒的沖擊損壞，應(yīng)在轉(zhuǎn)彎處加厚，或加鉛板，或增設(shè)氣流緩沖空間。取樣器安置于排砂管線中上端部位，其功用為收集地層巖屑，以供地質(zhì)分析用。防回火接頭安裝于排氣管線下游端，其功用為避免出口端點(diǎn)燃的天然氣火焰反竄入近井口管線中，以規(guī)避井口燃爆風(fēng)險(xiǎn)。遠(yuǎn)程點(diǎn)火裝置一般由電能遠(yuǎn)程點(diǎn)火器和柴油霧化點(diǎn)火裝置組成。電能遠(yuǎn)程點(diǎn)火器如圖4所示，其工作原理為：電能或太陽(yáng)能發(fā)出的電流接通激發(fā)器，產(chǎn)生高壓脈沖電流，促使點(diǎn)火電容高壓放電，形成火花，可點(diǎn)燃霧化柴油。

3　相關(guān)入井工具Related bottom-hole assembly

3.1鉆頭

Drill bit

圖4　電能自動(dòng)點(diǎn)火裝置示意圖Fig.4 Automatic electric igniter

氣基流體鉆井作業(yè)中，鉆頭外排齒易磨損變短，其耗損量主要決定于鉆頭的保徑設(shè)計(jì)和所鉆地層的特性。鉆頭破巖一般以純滾動(dòng)沖擊為主，應(yīng)優(yōu)選軸承粗、牙齒大、保徑性能優(yōu)的鉆頭，建議優(yōu)選鑲尺或硬質(zhì)合金齒鉆頭。小井眼鉆井中，可應(yīng)用單牙輪鉆頭。純氣體鉆井作業(yè)中，鉆頭一般不宜安裝噴嘴，且應(yīng)封住位于最優(yōu)保徑功用牙輪之間的水眼，以強(qiáng)化破巖翻轉(zhuǎn)效果。純氣體鉆井，如選用PDC鉆頭，則應(yīng)采用大排量氣體循環(huán)，并保持氣流通暢，避免地層垮塌及地層出水所造成的環(huán)空封堵。氣基流體鉆井用鉆頭的切削構(gòu)造類同于普通鉆頭，區(qū)別主要在于軸承冷卻和流體通道的布局設(shè)計(jì)。

3.2井下三閥

Down-hole valves

氣基流體用井下三閥為回壓閥、旋塞閥和旁通閥。實(shí)鉆中，回壓閥和旋塞閥是鉆具組合的必備入井工具，而旁通閥可根據(jù)需要使用。

回壓閥按結(jié)構(gòu)可分為箭形、球形、蝶形和投入式4種。常用的為箭形回壓閥，如圖5所示。

圖5　箭型止回閥結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5 Structure of arrow-type check valve

其工作原理為：當(dāng)閥體下部壓力高于上部壓力時(shí)，閥芯上移，當(dāng)閥芯與閥座接觸后，即可實(shí)現(xiàn)鉆柱內(nèi)空間封閉?；貕洪y作用有：（1）避免鉆具內(nèi)部出現(xiàn)井涌；（2）避免環(huán)空巖屑堵塞鉆頭水眼；（3）接鉆具時(shí)，防止環(huán)空流體自鉆柱內(nèi)溢出；（4）弱化井下天然氣燃爆規(guī)模。旋塞閥是一種球閥，通常接于鉆柱頂部，是一種重要的內(nèi)防噴工具。不僅要承受鉆具的動(dòng)、靜載荷，還要受到閥內(nèi)流體的侵蝕。當(dāng)閥體下部壓力較高而關(guān)閉時(shí)，旋塞閥還要承受較高的軸向流體（氣體或液體）壓力。旁通閥一般連接于鉆具中的近鉆頭位置，其工作原理為：小排量泵送配套圓球至旁通閥密封環(huán)處，提高泵壓至推薦值，閥體內(nèi)銷釘被擠斷，密封環(huán)向下移動(dòng)，閥體側(cè)孔開啟。在氣基流體鉆井中，如中途測(cè)試及鉆頭水眼堵塞時(shí)，旁通閥可提供新的流體通道。

4　氣基流體鉆井配套設(shè)備地面布置Surface allocation of auxiliary devices for gas-based fluid drilling

圖6為氣基流體鉆井施工中常用的設(shè)備、裝置及儀器配套布置圖。

圖6　氣基流體鉆井配套裝備地面布置圖Fig.6 Surface allocation of auxiliary devices for gas-based fluid drilling

圖6所列的設(shè)備及裝置較為全面，可進(jìn)行空氣鉆井、氮?dú)忏@井、霧化鉆井、泡沫鉆井、充氣鉆井液鉆井等，其施工特點(diǎn)及適用條件各不相同。隨著循環(huán)流體中氣相比例的增加，機(jī)械鉆速將顯著提高，防漏止漏能力明顯增強(qiáng)，油氣藏發(fā)現(xiàn)、保護(hù)及評(píng)價(jià)的優(yōu)勢(shì)亦會(huì)凸顯（井底壓力降低）。但也應(yīng)看到，在氣相比例增加的同時(shí)，預(yù)防及抵抗井控風(fēng)險(xiǎn)的能力，抗衡力學(xué)因素造成井壁失穩(wěn)的能力，應(yīng)對(duì)地層出水造成復(fù)雜的能力卻均在下降。鉆井實(shí)施過(guò)程中，亦可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行工藝方式轉(zhuǎn)換，以確保鉆探作業(yè)順利開展。

氣基流體鉆井中，如實(shí)鉆情況或鉆井方式不同，則所需要的動(dòng)力設(shè)備及數(shù)量也不相同［5］。如：鉆遇天然氣儲(chǔ)層，可視情況選用純氮?dú)忏@井方式，以規(guī)避井下燃爆風(fēng)險(xiǎn)；井淺壓力低可不用增壓機(jī)；純氣體鉆井可不用基液泵，但所需壓縮機(jī)數(shù)量增多；鉆具摩擦因數(shù)較高或井眼潮濕時(shí)，可通過(guò)固體注入泵注入潤(rùn)滑劑或干燥劑。另外，井口控制設(shè)備及返出通道也不同，如：氣體鉆井、霧化鉆井、泡沫鉆井施工中，環(huán)空返出混合物可先進(jìn)入旋轉(zhuǎn)控制頭側(cè)孔，再經(jīng)排砂管線排出；充氣鉆井液施工中，返出混合物應(yīng)依次經(jīng)欠平衡用節(jié)流管匯、液氣分離器、出液管線及排氣管線排出。井筒壓力過(guò)高時(shí)，返出混合物可經(jīng)井隊(duì)用節(jié)流管匯及放噴管線直接排出。

5　認(rèn)識(shí)及建議Conclusions and recommendations

（1）氣基流體鉆井作業(yè)中，排砂管線和排氣管線方向應(yīng)為順風(fēng)或側(cè)風(fēng)方向，否則應(yīng)予以調(diào)整或布設(shè)防火墻；井場(chǎng)高處顯眼位置應(yīng)設(shè)風(fēng)向標(biāo)，且鉆臺(tái)上下應(yīng)各安裝1臺(tái)防爆排風(fēng)扇；地質(zhì)取樣口、排砂管線出口及鉆臺(tái)上下處均應(yīng)安裝可燃?xì)怏w和H2S檢測(cè)儀；鉆臺(tái)面以下、井場(chǎng)及排砂管線出口應(yīng)安裝照明設(shè)備；地面注氣管匯、泄壓管匯處為危險(xiǎn)地帶，應(yīng)設(shè)立警戒線及警示標(biāo)識(shí)；井場(chǎng)內(nèi)應(yīng)預(yù)先設(shè)置搶險(xiǎn)人員集結(jié)地和疏散口。

（2）隨著國(guó)家新環(huán)保法的出臺(tái)，企業(yè)必須在環(huán)境保護(hù)、污染防治等方面有所擔(dān)當(dāng)。研制了氣體鉆井巖屑處理裝置，以規(guī)避氣基流體鉆井中，巖屑粉塵彌漫于大氣所造成的環(huán)境污染及設(shè)備危害。目前該設(shè)備已完成廠房運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試，即將投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

（3）氣基流體鉆井作業(yè)中，設(shè)備是基礎(chǔ)，技術(shù)是關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)氣基流體鉆井在部分設(shè)備及裝置上尚有差距，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)優(yōu)良可靠配套裝備的研發(fā)力度。

［1］ 張曉東，汪凱，王延民， 陶赟，蔡光林，何石.庫(kù)車坳陷X井致密砂巖儲(chǔ)層氮?dú)忏@井實(shí)踐與認(rèn)識(shí)［J］.石油鉆采工藝，2015，37（2）： 24-26. ZHANG Xiaodong， WANG Kai， WANG Yanmin， TAO Yun， CAI Guanglin， HE Shi.Practice and understanding on nitrogen drilling of tight sandstone reservoir in Kuqa Depression Well X［J］. Oil Drilling & Production Technology， 2015， 37（2）: 24-26.

［2］ 張小寧，張紅衛(wèi)，張明坤，劉新云，李根生.泡沫鉆井水力參數(shù)優(yōu)化方法研究［J］.石油鉆采工藝，2014，36（6）：11-15. ZHANG Xiaoning， ZHANG Hongwei， ZHANG Mingkun， LIU Xinyun， LI Gensheng. Study on method for optimizing hydraulic parameters in foam drilling［J］. Oil Drilling & Production Technology， 2014， 36（6）: 11-15.

［3］ 夏成宇，孫巧雷，于章麗，馮定，涂憶柳，王旭東.氣體鉆井連續(xù)循環(huán)短節(jié)旁通閥的設(shè)計(jì)與分析［J］.石油鉆采工藝，2014，36（6）：101-104. XIA Chengyu， SUN Qiaolei， YU Zhangli， FENG Ding，TU Yiliu， WANG Xudong.Nalysis and research on the bypass valve of continuous circulation sub for gas Drilling［J］. Oil Drilling & Production Technology，2014， 36（6）: 101-104.

［4］ 鄒康，王健功，楊赟達(dá)，艾志久，胡坤，孟璋劼.氣體鉆井對(duì)井口四通沖蝕磨損規(guī)律研究［J］.石油機(jī)械，2015，43（1）：21-26. ZOU Kang， WANG Jiangong， YANG Yunda， AI Zhijiu，HU Kun， MENG Zhangjie. Erosion and abrasion of wellhead spool induced by gas drilling［J］. China Petroleum Machinery， 2015， 43（1）: 21-26.

［5］ 郭先敏，侯芳.國(guó)外鉆井裝備與技術(shù)新進(jìn)展［J］.石油機(jī)械，2016，44（7）：20-26. GUO Xianmin， HOU Fang. Foreign drilling equipment and technology progress［J］. China Petroleum Machinery， 2016， 44（7）: 20-26.

（修改稿收到日期 2016-06-23）

〔編輯 薛改珍〕

Supporting technology for equiment of drilling with gas-based fluid

LIU Wei1， CHEN Ruoming1， YANG Gang1， SUN Yaping1， ZONG Zebin1， CHENG Shuang2
1. Drilling Engineering Technology Research Institute of West Drilling Engineering Company Limited， CNPC， Karamay， Xinjiang 834000， China；2. Design Institute of China Petroleum Pipeline Bureau， Langfang， Hebei 065000， China

Gas-based fluid drilling is used more and more widely in enhancing ROP， preventing and eliminating lost circulation， and finding and protecting hydrocarbon reservoirs. On-site applications show facilities， equipment and tools of good performances， in high reliability and rational combinations are necessary for smooth implementation of gas-based fluid drilling. In this paper， performance，principles， specific features and on-site application requirements of necessary power equipment， wellhead controller， relevant bottomhole assemblies and auxiliary facilities required by the drilling operation are discussed and presented. In addition， position， planning，configuration and matching requirements on equipment and facilities needed for air drilling， nitrogen drilling， mist drilling， foam drilling and aerated drilling operations have been elucidated. Finally， understandings and recommendations on necessary facilities of gas-based fluid drilling have been put forward.

drilling with gas-based fluid； matching facility； power equipment； wellhead controller； bottom-hole assembly

TE249

A

1000 - 7393（ 2016 ） 04- 0432- 06

10.13639/j.odpt.2016.04.005

LIU Wei， CHEN Ruoming， YANG Gang， SUN Yaping， ZONG Zebin， CHENG Shuang. Supporting technology for equiment of drilling with gas-based fluid［J］. Oil Drilling & Production Technology， 2016， 38（4）: 432-437.

中國(guó)石油天然氣股份有限公司重大科技專項(xiàng)“新疆和吐哈油田油氣持續(xù)上產(chǎn)勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”的子課題“復(fù)雜油氣藏優(yōu)快鉆井技術(shù)研究”（編號(hào)：2012E-34-13）

劉偉（1972-），2008年畢業(yè)于北京石油大學(xué)石油與天然氣工程專業(yè)，獲工程碩士學(xué)位?，F(xiàn)從事鉆井專業(yè)相關(guān)項(xiàng)目的科研及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)工作，高級(jí)工程師。通訊地址：（834000）新疆克拉瑪依市克拉瑪依區(qū)鴻雁路80號(hào)鉆井工程技術(shù)研究院欠平衡所。電話： 0990-6882260，18709901718。