以空氣為工作介質,用空壓機對空氣先進行初級壓縮至112MPa后,再降溫、除水,然后再用增壓機將空氣繼續(xù)增壓至鉆井需要的工作壓力,并將增壓后的空氣從立管三通壓入鉆具,利用壓縮空氣完成冷卻鉆頭、攜帶巖屑的任務,在排砂管線上利用巖屑取樣器取得砂樣,利用除塵器消除鉆屑粉塵,純空氣鉆井工藝技術流程見圖1。

 

  注意事項和安全技術措施(1)根據所鉆井眼尺寸,準備好足夠數量的空氣壓縮機、增壓機,以確保能提供滿足空氣鉆井要求的足夠空氣量,同時準備好霧化泵、化學藥劑注入泵,在井下出水時,空氣鉆井不能滿足要求的情況下,及時轉化成霧化或泡沫鉆井[2]。

 

  圖1 純空氣鉆井工藝技術流程(2)施工前,對所有地面設備、井口設備及地面管匯進行試壓。試壓必須按設備的最高工作壓力進行,試壓合格后才能開鉆。

 

  (3)施工前,應對現場相關人員進行技術措施、施工步驟、安全注意事項等內容的培訓。同時,現場操作人員要接受井控、消防、HSE培訓,并持證上崗。

 

  (4)入井鉆具必須安裝2只以上鉆具止回閥,一只接在鉆頭上,另一只接在井口附近的鉆柱上。在有條件的井隊,還應在鉆鋌與鉆桿之間裝一只井下防火閥。同時,在空氣鉆井時,每鉆進50~100 m應在鉆具上加接一只鉆具止回閥。

 

  (5)空氣鉆進期間,應注意立管壓力及井下情況,發(fā)現立壓突然升高、扭矩變化、憋跳嚴重、上提鉆具遇卡等井下異常現象時,應立即停鉆,活動鉆具,循環(huán)觀察并及時處理。

 

  (6)空氣鉆進過程中,若發(fā)現地層出水,應立即停鉆,加大空氣排量循環(huán)觀察。若出水量較小,則降低機械鉆速鉆進觀察,確認空氣鉆進安全后,摸索出合理的鉆進參數繼續(xù)鉆進。若出水量較大,空氣鉆進難以確保正常鉆進和井下安全時,應立即轉化為其他(霧化、泡沫或充氣)氣體型流體鉆進。

 

  (7)接單根或起鉆前必須充分循環(huán)洗井,確認排巖管線返出的鉆屑量明顯降低后,方可停止向井下注氣。

 

  (8)卸單根前,應按正確的順序開關閥門,放掉鉆具和立管內的全部壓縮空氣,方能拆卸方鉆桿,以確保人身安全和設備安全。

 

  (9)在供氣設備及高壓管匯區(qū)域嚴禁非操作人員出入,防止意外引起的人身傷害。

 

  (10)空氣鉆井過程中,應加強烴類物質的監(jiān)測,同時井場及氣體出口周圍50 m內嚴禁煙火。

 

  (11)在氣液分離器、循環(huán)罐、鉆臺上下等關鍵部位,按欠平衡鉆井相關規(guī)程要求另外增加干粉、泡沫滅火機各數臺。

 

  (12)空氣鉆井期間執(zhí)行24 h干部值班制度,出現情況及時處理。

 

  (13)現場工程技術人員應密切聯(lián)系、相互配合,對可能出現的異常情況要有充分的準備和處理措施。

 

  (14)必須制訂空氣鉆井緊急情況下的處理及救援預案,預案應指明安全區(qū)、危險區(qū)、人員緊急撤離路線等。

 

  目前空氣鉆井主要應用于中低壓地層,由于我國大部分油田都處于開發(fā)后期,地層壓力大都存在不同程度地下降,這就為空氣鉆井提供了用武之地。近年來隨著大量低滲透油氣藏投入開發(fā),如何保護此類油氣藏成為人們關注的焦點。

 

  空氣鉆井由于具有欠平衡鉆井的性質,所以對于保護低滲透油氣藏來說具有比傳統(tǒng)鉆井方式明顯的優(yōu)勢。同時空氣鉆井還具有大幅度節(jié)約鉆頭、降低鉆井成本、環(huán)境污染小等其他特點。充分認識空氣鉆井的優(yōu)缺點,合理選擇應用,利用空氣鉆井具有如此多的技術和經濟上的優(yōu)勢,它必將在我國有著越來越廣泛的應用前景。