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1、中国石油大学（华东）成人(网络)教育毕业论文 中国石油大学（华东）现代远程教育 毕业设计（论文）题 目： 气基流体空气钻井技术 年级专业层次： 中原07秋石油工程专升本 学生姓名： XXX 学 号： XXXXXX 指导教师： XXXXXX 称： 教授 导师单位： 中国石油大学（华东）石油工程学院 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间：2006年6月15日毕业设计（论文）任务书发给学员 1设计(论文)题目： 气基流体空气钻井技术 2学生完成设计(论文)期限：2009年 6 月 15 日3设计(论文)课题要求： 1）气基流体空气钻井的基本概念和循环系统 2）空气钻井技术的国内外研究现
2、状 3）空气钻井的关键技术与实例简介 4）气体钻井技术的改进 4实验（上机、调研）部分要求内容： 无。 5文献查阅要求：1）查阅气基流体空气钻井技术的相关资料 2）查阅气基流体空气钻井技术所需设备与与相关技术的各种资料 6发出日期： 2009 年 2 月 19 日7学员完成日期：2009年 6 月 15 日指导教师签名： 学 生 签 名： 附注：1、任务书应附于完成的设计（论文）中，并与设计（论文）一并提交答辩委员会；2、除任务书外，学生应从指导教师处领取整个设计（论文）期间的工作进度日程安排表（包括各阶段的工作量及完成日期）；3、任务书须由指导教师填写。审批意见：系主任签名： 年 月 日中国
3、石油大学(华东)成人(网络)教育毕业论文摘 要过去，对气基流体(空气、雾化液等)作为气体钻井循环流体缺乏深入的理论研究和现场应用经验。为适应新的气基流体钻井方式及钻井工艺技术的进步，开展了气基流体空气的应用技术的研究。空气作为循环流体，它在钻井过程中的主要作用是将井下的钻屑举升到井口并带出井眼，如果空气量不够，则难以有效地将井下钻屑携带出来，这样钻屑就会在井内沉降并在井底聚积造成卡钻。介绍了气基流体空气的携岩机理、空气量的计算方法、空气循环系统以及气基流体空气、雾液在现场的应用效果、空气钻井国内外应用现状、优缺点及所用的设备.并阐述了空气钻井的一些关键技术,如钻具腐蚀问题、钻遇水层问题、固井等
4、,最后介绍了空气钻井技术的改进技术1.关键词: 气体钻井;气基流体;空气钻井; 携岩机理 ;钻具腐蚀 ;钻遇水层 固井i中国石油大学(华东)成人(网络)教育毕业论文目 录前 言. 3第1章 气基流体空气钻井的基本概念和循环系统. 41.1基本概念. 41.2 空气量的大小与井眼净化的关系41.2.1 空气携岩机理. 41.2.2 钻屑形状与下沉速度的关系. 51.2.3 空气注入量的确定. 61.3 气基流体(空气雾液)的循环系统8第2章 空气钻井技术的国内外研究现状102.1 空气钻井在国内外应用现状102.2 国内外关于空气钻井理论研究与参数计算的发展与现状112.3 空气钻井的优缺点比较
5、122.4 空气钻井设备介绍132.5气体钻井所必需的条件井眼条件.13第3章空气钻井的关键技术与实例简. 163.1 空气钻井与钻具腐蚀163.1.1 腐蚀物质与腐蚀形式. 163.1.2 防治措施. 173.2 空气钻井地层出水限定值183.2.1 地层出水对空气钻井的影. 183.2.2 地层出水后空气钻井方法. 193.3 空气钻固井技术实例223.3.1 平落0065井空井固井初. 223.3.2 主要技术难点. 233.3.3 空井固井施工技术. 253.3.4 现场施工技术. 263.3.5 固井技术总结. 27第4章 气体钻井技术的改进284.1控制气体体系的压力284.2 控
6、制压力钻井的目标294.2.1 液压系统. 294.2.2 气压系统. 294.2.3 气体流体钻井误解. 304.2.4 没有适当控制井眼压力所造成的问题. 304.3 井下空气分流器(DHAD)314.4 压力试验结果324.5 建议33结 论34参考文献35致 谢36iii前 言气体钻井技术就是以气体为主要循环介质的欠平衡钻井技术,主要有纯气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井和充气钻井液钻井1。气体钻井在国外应用已相当广泛，主要用于加快钻速，发现和保护气层，在低压破碎地层用气体钻井可以解决长段井漏问题。气体钻井首次使用是在19世纪中期，美国犹他州使用空气钻井技术进行钻井。此后，该技术被广泛应用于
7、世界各地油气井（包括煤层气）的钻探和开发上，特别是在阿巴拉契亚山脉地区新墨西哥圣胡安盆地西得克萨斯等油田和钻井液易漏失的洛基山脉地区，空气钻井得到广泛的应用2，截至2000年，美国约30%的钻井和完井作业采用该技术，最深井5791.2m2。30第1章 气基流体空气钻井的基本概念和循环系统1.1基本概念气基流体空气钻井是利用大气中的空气或雾化空气流体作为钻井的循环介质，通过特殊的气体钻井配套设备(空压机、增压机、空气锤、旋转防喷器及连接管汇等)将空气注入井下再携岩返至地面来进行钻井的一种工艺技术。气基流体空气是由空气、干燥剂、防腐剂以及其它添加剂按一定的比例混合组成。干空气和充空气、空气泡沫流体
8、钻井是可使地层压力小于1.0的地层实现欠平衡钻进的钻井技术，是目前使用较多的一种气体型流体。1.2 空气量的大小与井眼净化的关系气基流体空气钻井中使用的循环流体是空气，它在钻井过程中的主要作用是将井下的钻屑举升到井口并带出井眼。如果空气量不够，则难以有效地将井下钻屑携带出来，这样钻屑就会在井内沉降并在井底聚积造成卡钻。因而在空气钻井作业中，空气注入量(空气流速)是安全钻井的关键因素。1.2.1 空气携岩机理在空气钻井中，循环的空气对钻屑施加一个与钻屑重力方向相反的举升力，当举升力大于重力时，钻屑就沿井眼向上移动，相反钻屑就会沉降。由于钻屑自身重力不受空气流的影响，因而空气使钻屑向上运动有一个临
9、界速度，当空气在环空中的流动速度超过临界速度时，钻屑就向上运动。如果钻屑的自由沉降速度为Vt ，空气沿井眼环空向上的流速为Vf ，那么钻屑向上的运动速度Vc 可由下式表示：Vc = Vf-Vt (1-1)由公式(1-1)可知，钻屑的自由下沉速度越大，运移钻屑所需的空气流速越大。钻屑的自由下沉速度与钻屑直径、密度、形状和流体密度等因素有关。研究发现，球形微粒的自由下沉速度为： （1-2)在公示（1-2)中：dc为钻屑直径，mm；Cd为阻力系数；c为钻屑密度，gcm3；f为流体密度，gcm3。1.2.2 钻屑形状与下沉速度的关系携带岩屑的阻力系数与雷诺数有关，可由钻屑在流体中的运动速度确定。研究发
10、现，在空气钻井中，环空中的空气一般为紊流，这时钻屑的阻力系数与流动速度无关，为一定值。但阻力系数受钻屑形状的影响，扁平状钻屑的阻力系数为1.4，角状及次圆状钻屑的阻力系数为0.8。结合气体状态方程，可推导出扁平状钻屑的自由下沉速度为：（1-3）次圆角状钻屑的自由下沉速度为：（1-4）式中：T为井底温度，K；P为井底压力，MPa。钻屑的自由下沉速度主要由钻屑直径、形状、井底温度和压力决定。但没有考虑钻屑之间或钻屑与井壁之间的相互作用，而这些作用会引起钻屑下沉速度的降低。从公式(1-3)、公式(1-4)可以看出，钻屑的自由下沉速度随钻屑直径的增加而加大，钻屑尺寸越大，要带出钻屑所需的空气流速就越大。同时，携带圆球形钻屑所需空气量比扁平状钻屑所需空气量大。1.2.3 空气注人量的确定为了有效携带钻屑，需要预测
