1、空气钻井条件下的录井技术方法空气钻井起源于 20世纪 50年代 ,其第一发展高峰始于 20世纪 60年代初 ,第二发展高峰始于 193年 ,在国外 (特别是加拿大、美国 )已广泛应用。近几年我国空气钻井技术的应用日趋成熟 , 206年 1月南方分公司在川东北探区重点探井 XX井成功的完成了空气钻井施工，之后在元坝地区勘探得到了广泛的应用，大幅度地提高了钻 井时效，节约了钻井成本。空气钻井是与常规钻井液钻井截然不同的一种钻井新工艺，给综合录井工作带来了极大的影响和挑战，如空气钻井条件下气体采 集、岩屑样品采集、岩屑描述鉴定、油气水层判断、工程异常监测预报等。录井应在空气钻井原理的基础上，从工艺、
2、手段及方法上 进行改进和调整 ,以适应空气钻井要求，保证录井资料质量。问题提出一、 空气钻井技术简介 二、 空气钻井条件下的录井方法 三 、空气钻井条件下的工程异常预报四、结束语 汇报内容 汇报内容一、 空气钻井技术简介 空气钻井在川东北应用一、 空气钻井技术简介 空气钻与钻井液钻井时效对比一、 空气钻井技术简介 优点： （ 1）空气密度低，明显降低对井底的压力，有利于提高钻速。同时可作为动力源实现冲击回转（空气潜孔锤） 钻进，大幅度提高基岩井钻井速度。（ 2）空气对不稳地层和复杂岩矿层、漏失层钻进具有明显效果。 （ 3）空气在井内循环流速快，能迅速将井底岩屑（样）输至地表，而且返出的岩屑没有
3、经过钻井液的污染，能够完全 保证井下地层的代表性，有利于及时判明井底情况。 （ 4）压缩空气容易产生，在干旱缺水、高寒冰冻、供水困难等地区钻探施工，减少用水成本。 （ 5）空气在井内的循环方式可以根据需要采用正循环或反循环。 空气钻井主要是用压缩空气代替常规钻进时用水或泥浆循环的一种欠平衡钻井技术。通过在川东北已钻探多口井实钻证明， 与常规钻井技术相比，具有以下优点：一、 空气钻井技术简介 空气钻井工艺流程示意图一、 空气钻井技术简介 空气钻井与常规钻井循环流程对比常常常常规规规规钻钻钻钻井井井井空空空空气气气气钻钻钻钻欠欠欠欠平平平平衡衡衡衡钻钻钻钻一、 空气钻井技术简介 空气钻井井场一、
4、空气钻井技术简介 空气钻井增压机组计算条件： 井眼尺寸 12 1/4 、钻头不装喷嘴、地层不出水、地面海拔高度 1053米一、 空气钻井技术简介 空气钻井井控装置 空气钻井排砂口与废液池 一、 空气钻井技术简介 空气钻钻井工程施工流程 （ 1）试压 （ 2）气举（ 3）纠斜（ 4） 划眼 （ 5）接单根 一、 空气钻井技术简介 二、 空气钻井条件下的录井方法 三 、空气钻井条件下的工程异常预报四、结束语 汇报内容 汇报内容二、 空气钻井条件下的录井方法 空气钻井与常规钻井在综合录井方面存在较大的差异。通过对几 口井现场录井工作的实践，笔者认为空气钻井工艺的使用对综合录井的影响主要表现在以下几个
5、方面： (1)综合录井工程参数录取 (2)迟到时间理论计算及实物测定 (3)岩屑样品采集、鉴定(4)油气水层资料的收集 (5)综合录井异常预报二、 空气钻井条件下的录井方法(1) 综合录井仪设备配置： 要求与常规钻井液钻井配置一样。主要包括：钻台一路传感器（扭矩、悬重、套压、立压、转速、绞车）、循环罐一路传感 器（泵冲、进口与出口泥浆密度、温度、电导、池体积、出口流量、泵冲传感器以及电动脱气器）及硫化氢传感器。 虽然钻井液传感器在空气钻井中不使用，但井内出现特殊情况时将马上进行钻井液转换，故要求严格按规范要求安 装、标定、保养以备用。1、综合录井工程参数的录取二、 空气钻井条件下的录井方法(2
6、)气测录井： 对气体采用入水除尘、干燥处理后进入色谱仪。1、综合录井工程参数的录取二、 空气钻井条件下的录井方法(3)气体监控： 空气钻井必须增加可燃气体（即天然气）、有毒气体及非烃（氢气、二氧化碳）的实时监测装置。 1、综合录井工程参数的录取气测采集监测的系统结构示意图西南石油学院气测监测的过滤装置二、 空气钻井条件下的录井方法(4)硫化氢检测仪和硫化氢监测， 现场需 24连续监测硫化氢浓度，采用固定式硫化氢监测仪，探头数不少于 5只 ，空气钻必须在岩屑采集处安装一只固定式硫化氢监测仪 。现场至少应配备 5台便携式硫化氢监测仪，录井人员应配带携带式硫化氢监测仪，用来监测工作区域硫化氢的泄漏和
7、浓度变化。 1、综合录井工程参数的录取二、 空气钻井条件下的录井方法(1）理论计算： 气体钻井使用压缩气体作为循环介质，其理论计算和实测方法明显有别于常规钻井。 气体钻井条件下迟到时间的理论计算主要针对不同的注气量、气体密度、井筒直径、返出岩屑直径和密度、排砂管线大小等参数，建立了相应的数学模型， 计算出实时的迟到时间。 据前人研究成果，气体钻井状态下的岩屑运移属于气固多相流中的颗料和颗粒群运动，它适用于颗粒运动的 B.B.O方程。在垂直井筒中，岩屑上升的力主要为上升气流对岩屑的冲击力、气体粘性对岩屑的拖拽 力以及岩屑加速时的上升惯性力，而岩屑下沉的力主 要是浮重。真实垂直井筒内的岩屑在上升气
8、流中多呈螺旋向上或 “Z”字型向上或翻滚向上的复杂轨迹，最终得到的是气流冲击升力与岩屑浮重相平衡的均速直 线运动的模型（即 Stokes公式）。 2、迟到时间理论计算及实物测定二、 空气钻井条件下的录井方法(1）理论计算： Stokes公式： (1) 岩屑运移速度：(2) 其中： d岩屑直径； c岩屑密度； g气体密度； g重力加速度 CD形状阻力因子； v岩屑匀速直线运动的平衡速度。 现 场 多 次 利 用 上 述 公 式 进 行 理 论 计 算 时 发 现 与 实 测 迟 到 时 间 相 差 较 大 ，可能与部分参数无法准确取值有关（如 CD 参数）。2、迟到时间理论计算及实物测定 ( )
9、gdvdc gcDg = 322 6421gcdv g gcD = 34二、 空气钻井条件下的录井方法(2）理论计算（经验公式）： 笔者参照泥浆介质理论计算迟到时间公式计算出气体迟到时间再加上附加值 t，得出如下经验公式： T岩屑 T气体 t 其中： T岩屑 岩屑迟到时间（单位 min）；T气体 气体迟到时间（单位 min，用环空体积与气体流量计算出）； t 岩屑滞后气体的附加值（单位 min， 当前井深/100） 经多口井现场验证，与实测迟到时间较为吻合。 2、迟到时间理论计算及实物测定二、 空气钻井条件下的录井方法(3）实测： 实测迟到时间则利用空气钻井井眼规则、井筒干净等特点，在起下钻、
10、接单根时测出钻头到底注入空气和岩屑返出的时间差值，就是该井深在目前状态下的岩屑迟到时间。 在 XX井、 XX井等多口井现场录井工作中，采用记录钻头到底后开始钻进至岩屑返出时间的方法，测出了迟到时间。用经验公式计算的迟到时间和实测的迟到时间相差较小（小于 0.5min）。 通过现场验证及与测井资料对比，证实迟到时间的采用准确，录取 的各项资料真实可靠。 2、迟到时间理论计算及实物测定二、 空气钻井条件下的录井方法(3）实测： 在 XX井现场录井工作中，采用（该井设备能力为 130m3/min）记录钻头到底后开始钻进至岩屑返出时间的方法，测出了迟到时间，建立了迟到时间图版。理论计算的迟到时间和实测
11、的迟到时间相差不大，在现场多应用实测 法。2、迟到时间理论计算及实物测定4.1 4.7300 306 3.5 4.1250 3005 2.7 3.5200 25041.9 2.7150 2003 1.4 1.9100 1502 1.4762 1001迟到时间（分钟）井段（米）序号 XXX井空气钻井条件下实测迟到时间表二、 空气钻井条件下的录井方法(1）岩屑样品采集：3、岩屑样品采集、鉴定岩屑采集装置示意图二、 空气钻井条件下的录井方法(1）岩屑样品采集：在排沙管线上预装了取砂样接口。录井队自己设计加工了取样装置，取样装置 为两端开口带阀门控制的布袋或铁容器，容积 20 l左右，一端密封固定接在
12、排沙管上，另一端带阀门，便于采集岩屑。容器必须要能承受一定压力，而且 密封性好，不透灰尘。3、岩屑样品采集、鉴定二、 空气钻井条件下的录井方法(1）岩屑样品采集：3、岩屑样品采集、鉴定二、 空气钻井条件下的录井方法(2）岩屑鉴定： 现场地质人员要掌握区域资料和邻井地质资料。 通过多口井分析总结，提炼出一套实用的岩屑鉴定描述方法。 1）常规录井方法 颜色粗分法 分选筛法 仔细观察、研磨法 稀盐酸泡洗法 钻时卡层法 。 2）岩屑实物仪器检测法 伽马仪录井 岩屑显微图像识别技术 X射线荧光岩屑识别技术 3、岩屑样品采集、鉴定气气气气体体体体钻钻钻钻井井井井常常常常规规规规钻钻钻钻井井井井二、 空气钻
13、井条件下的录井方法(2）岩屑鉴定： 颜色粗分法： 川东元坝地区，根据区域资料和邻井资料，上、下沙溪庙组泥岩以棕红色、紫红色为基 调，砂岩以灰色为基调，一般为灰色、 浅灰色、绿灰色，可以根据这个特点将岩屑岩性的大方向划分出来。3、岩屑样品采集、鉴定图例细砂岩 泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 泥质粉砂岩 灰质粉砂岩 白云质粉砂岩中砂岩 差气层 油页岩 熔结凝灰岩 流纹岩 凝灰岩 油斑油迹 荧光 油层 含油水层 气层 干层 水层兴 隆 1井 地 层 综 合 评 价 图 地 层 钻时 0 30 地面伽马 0 250 GR 30 150 SP -10 70 深度 m 现场剖面 解释剖面 RS 0.1 1000
14、RD 0.1 1000 钻压 0 30 转盘转速 0 60 钻井 工况沙 溪 庙 组凉 高 山 组165017017501801850190195020020502102150202502302350240空 气 钻XX井地层综合图 井地层综合图 井地层综合图 井地层综合图灰色岩段 灰色岩段 灰色岩段 灰色岩段 混合岩段 混合岩段 混合岩段 混合岩段紫红色岩 紫红色岩 紫红色岩 紫红色岩 段 段 段 段 混合岩段 混合岩段 混合岩段 混合岩段灰色岩段 灰色岩段 灰色岩段 灰色岩段紫红色岩 紫红色岩 紫红色岩 紫红色岩 段 段 段 段紫红色岩 紫红色岩 紫红色岩 紫红色岩 段 段 段 段灰色岩段
15、 灰色岩段 灰色岩段 灰色岩段二、 空气钻井条件下的录井方法(2）岩屑鉴定： 分选筛法 ： 利用 0.1 0.1m孔径的分选筛，筛取比较大、棱角明显真岩屑，并用清水将岩屑清洗干净、烘干，利用放大镜、双目镜进行碎屑岩成分、分选、磨圆等描述，提高岩屑描述的质量 。3、岩屑样品采集、鉴定二、 空气钻井条件下的录井方法(2）岩屑鉴定： 仔细观察、研磨法 ： 这是砂泥岩岩屑鉴定中的常用方法，特别是在砂泥颜色很接近的情况下。而在空气钻的岩屑现场鉴定中，此方法更是主要手段之一。简单点我们可以直接用手来感觉，看看是否有砂砾感，较为正规的方法 则是准备一块普通玻璃和一块光滑的铁器把岩屑加水用铁器的光滑面来研磨以 此来鉴别砂泥岩。 3、岩屑样品采集、鉴定
