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摘 要：空气钻井与常规钻井液钻井相比，可以显著提高钻井速度，避免地层伤害，避免地层漏失。但是由于空气钻井实际应用时间较短，还存在诸多技术难点。根据大量文献资料，专门针对空气钻井中的井斜控制、地层出水的处理、岩层的识别、井下燃爆的控制、保护钻具的措施、空气钻井取心的措施、空气钻井条件下的环境保护措施等技术难点做了详细总结。
关键词：空气钻井 技术难 综述
一、井斜控制难度大
虽然空气钻井比常规钻井液钻井造成井斜的可能性要小，但空气钻井钻速高，一旦发生井斜，井壁倾斜极快，难以控制。研究表明，造成井斜的原因主要有[1～2]：1.1空气钻井工具造斜规律没有掌握，国内外以前对空气锤、空气螺杆等工具的造斜规律未进行较为系统的研究；1.2在井斜存在的情况下，如果钻具靠在下井壁上，就会使井壁下侧的空气流速减慢，下井壁的钻屑无法及时被带走，就会将钻头“垫”向井壁上侧，最终导致井斜越来越大。
二 、处理地层出水的能力差[2]
钻井过程中，如果是在干、硬地层，环空中的钻屑始终是粉尘，在空气足够的情况下，井筒钻屑极易携带，可保证井眼清洁。但如果地层水流入井眼，就会使岩屑水化后形成泥饼环，泥饼环附着在井壁和钻具上，最终导致卡钻。地层出水也会使裸眼的泥、页岩水化膨胀，造成井眼缩径或高速气流冲刷井壁，导致井壁坍塌。如何有效地解决这一问题，需要引起重视。
三、井下着火难以及时发现[2]
空气钻井过程中，当压缩空气中的氧和烃液或天然气混合后，只要一遇到钻具摩擦产生的火星等点火源，即刻就会发生井下着火甚至爆炸。由于燃烧通常发生在井眼底部，地面人员难以及时观察到，因此对井下着火的监测有一定的难度。
四、对不稳定地层不适用
不稳定地层主要包括流变性或架构不稳定地层、破碎性（包括弱胶结）不稳定地层、异常地应力不稳定地层、塑性或蠕变性地层[ 4]。因为井筒内空气柱几乎对地层无作用力，因此靠静液柱压力来平衡坍塌压力的不稳定地层不适合采用空气钻井技术[1]。在实施空气钻井前，需要对地层进行井壁稳定性分析。
五、气侵早期监测难度大[ 4]
由于环空气流上返速度快（可达20～30m/s），因此一旦地层流体侵入井眼，将会在非常短的时间内到达井口。如果是天然气或硫化氢等气体侵入，则危险系数非常大。目前国内外还没有能够在近钻头处早期监测和识别气侵工具的报道。在空气钻井现场，加强地质录井的监测工作特别重要。
六、空气钻井的钻具易腐蚀、冲蚀和发生断裂[4～5]
空气钻井中，由于钻具直接与氧及多种腐蚀性的化学剂接触（雾化钻井中），故腐蚀较钻井液钻井更为严重，如果钻进酸性地层（含有CO2和H2S），则腐蚀问题就会尤为突出。此外，地层研磨性颗粒的高速冲击对钻杆的冲蚀作用也很强。腐蚀和冲蚀带来的后果是引起钻具断裂及钻具早期失效报废等事故，发生钻具断裂的原因还有：钻柱旋转与井壁的碰撞比较大、钻具振动比常规钻井液钻井严重、共振引起钻柱失效、钻具本身的质量问题等。
七、空气钻井取心难度大[6]
由于循环介质为空气，没有钻井液的润滑，易使空气钻井取心筒悬挂轴承在较短时间内失效；7.2 由于缺少钻井液的冷却和润滑，岩心爪长期与岩心摩擦形成高温，易造成岩心爪提前损坏，割心成功率难以保证；7.3 由于空气钻井返出的岩屑都是粉末状微小颗粒，没有钻井液的减震效果好，使得取心时井底钻具振动比较剧烈，如果上部陆相地层硬度大、易碎，尤其是在胶结相对疏松的地层，则岩心很容易破碎、脱落，难以形成，造成取心收获率低。
八、空气钻井条件下的环境保护问题较为突出[7～8]
纯空气钻井阶段，大量粉尘随高速气流从排砂管出口和岩屑取样口排出，在风力作用下扩散于井场及其周围，会对钻井现场作业人员造成伤害，如引起尘肺病，而且微小粉尘还会干扰设备操作者的视野，不利于操作安全，同时还会增加机械磨损，影响精密仪器使用寿命；空气钻自带的取样装置位于钻台下方，对于取样者而言，存在安全隐患，而且岩屑依靠其重力落入储岩屑筒，岩屑代表性差；空气钻井施工中，每次起钻至单向阀时就会小喷一次，不但污染环境还存在安全隐患。8.2 当地层出水纯空气钻井无法继续时，采用泡沫钻井同样可以达到纯空气钻进的效率，但是泡沫钻井液存在以下主要缺陷：用水量较大；需要多种处理剂，成本较高；泡沫半衰期长、稳定性高且难以消除，易造成大量堆积，不能及时变成泡沫基液，无法循环再利用，只能排进废水池，增加了钻井成本；泡沫破裂后发泡剂、稳泡剂等成分有一部分会随气体弥漫于空气中，对空气造成污染，不利于井场作业人員的身体健康。
参考文献
[1]余红波.空气钻井技术难点及对策[ J] .硅谷,2010,（5）:100～100
[2]赵延新.空气钻井技术的现状与改进方法[ J] .价值工程,2011,（32）:48～49
[3]任双双,刘刚,沈飞.空气钻井的应用发展[ J] .断块油气田,2006,13（6）:62～64
[4]侯树刚,舒尚文,李铁成,等.空气钻井安全钻进特性分析[ J] .石油钻探技术,2007,35（6）:50～53
[5]徐鸿志,王瑞和,宋有胜,等.空气钻井条件下钻柱振动特性研究[ J] .天然气工业,2011,31（6）:66～70
[6]黄松伟.普光气田空气钻井取心技术[ J] .石油钻探技术,2009,37（3）:110～113
[7]卿元华,王锡山,何中凯,等.空气钻井条件下的油气田环境保护[ J] .油气田环境保护,2011,( 5）:67～68
[8]郑晓霞,喻晨,李春吉,等.空气钻井钻具排气装置[ P] .中国:ZL 200920249405.3,2010.12.01
关键词：空气钻井 技术难 综述
一、井斜控制难度大
虽然空气钻井比常规钻井液钻井造成井斜的可能性要小，但空气钻井钻速高，一旦发生井斜，井壁倾斜极快，难以控制。研究表明，造成井斜的原因主要有[1～2]：1.1空气钻井工具造斜规律没有掌握，国内外以前对空气锤、空气螺杆等工具的造斜规律未进行较为系统的研究；1.2在井斜存在的情况下，如果钻具靠在下井壁上，就会使井壁下侧的空气流速减慢，下井壁的钻屑无法及时被带走，就会将钻头“垫”向井壁上侧，最终导致井斜越来越大。
二 、处理地层出水的能力差[2]
钻井过程中，如果是在干、硬地层，环空中的钻屑始终是粉尘，在空气足够的情况下，井筒钻屑极易携带，可保证井眼清洁。但如果地层水流入井眼，就会使岩屑水化后形成泥饼环，泥饼环附着在井壁和钻具上，最终导致卡钻。地层出水也会使裸眼的泥、页岩水化膨胀，造成井眼缩径或高速气流冲刷井壁，导致井壁坍塌。如何有效地解决这一问题，需要引起重视。
三、井下着火难以及时发现[2]
空气钻井过程中，当压缩空气中的氧和烃液或天然气混合后，只要一遇到钻具摩擦产生的火星等点火源，即刻就会发生井下着火甚至爆炸。由于燃烧通常发生在井眼底部，地面人员难以及时观察到，因此对井下着火的监测有一定的难度。
四、对不稳定地层不适用
不稳定地层主要包括流变性或架构不稳定地层、破碎性（包括弱胶结）不稳定地层、异常地应力不稳定地层、塑性或蠕变性地层[ 4]。因为井筒内空气柱几乎对地层无作用力，因此靠静液柱压力来平衡坍塌压力的不稳定地层不适合采用空气钻井技术[1]。在实施空气钻井前，需要对地层进行井壁稳定性分析。
五、气侵早期监测难度大[ 4]
由于环空气流上返速度快（可达20～30m/s），因此一旦地层流体侵入井眼，将会在非常短的时间内到达井口。如果是天然气或硫化氢等气体侵入，则危险系数非常大。目前国内外还没有能够在近钻头处早期监测和识别气侵工具的报道。在空气钻井现场，加强地质录井的监测工作特别重要。
六、空气钻井的钻具易腐蚀、冲蚀和发生断裂[4～5]
空气钻井中，由于钻具直接与氧及多种腐蚀性的化学剂接触（雾化钻井中），故腐蚀较钻井液钻井更为严重，如果钻进酸性地层（含有CO2和H2S），则腐蚀问题就会尤为突出。此外，地层研磨性颗粒的高速冲击对钻杆的冲蚀作用也很强。腐蚀和冲蚀带来的后果是引起钻具断裂及钻具早期失效报废等事故，发生钻具断裂的原因还有：钻柱旋转与井壁的碰撞比较大、钻具振动比常规钻井液钻井严重、共振引起钻柱失效、钻具本身的质量问题等。
七、空气钻井取心难度大[6]
由于循环介质为空气，没有钻井液的润滑，易使空气钻井取心筒悬挂轴承在较短时间内失效；7.2 由于缺少钻井液的冷却和润滑，岩心爪长期与岩心摩擦形成高温，易造成岩心爪提前损坏，割心成功率难以保证；7.3 由于空气钻井返出的岩屑都是粉末状微小颗粒，没有钻井液的减震效果好，使得取心时井底钻具振动比较剧烈，如果上部陆相地层硬度大、易碎，尤其是在胶结相对疏松的地层，则岩心很容易破碎、脱落，难以形成，造成取心收获率低。
八、空气钻井条件下的环境保护问题较为突出[7～8]
纯空气钻井阶段，大量粉尘随高速气流从排砂管出口和岩屑取样口排出，在风力作用下扩散于井场及其周围，会对钻井现场作业人员造成伤害，如引起尘肺病，而且微小粉尘还会干扰设备操作者的视野，不利于操作安全，同时还会增加机械磨损，影响精密仪器使用寿命；空气钻自带的取样装置位于钻台下方，对于取样者而言，存在安全隐患，而且岩屑依靠其重力落入储岩屑筒，岩屑代表性差；空气钻井施工中，每次起钻至单向阀时就会小喷一次，不但污染环境还存在安全隐患。8.2 当地层出水纯空气钻井无法继续时，采用泡沫钻井同样可以达到纯空气钻进的效率，但是泡沫钻井液存在以下主要缺陷：用水量较大；需要多种处理剂，成本较高；泡沫半衰期长、稳定性高且难以消除，易造成大量堆积，不能及时变成泡沫基液，无法循环再利用，只能排进废水池，增加了钻井成本；泡沫破裂后发泡剂、稳泡剂等成分有一部分会随气体弥漫于空气中，对空气造成污染，不利于井场作业人員的身体健康。
参考文献
[1]余红波.空气钻井技术难点及对策[ J] .硅谷,2010,（5）:100～100
[2]赵延新.空气钻井技术的现状与改进方法[ J] .价值工程,2011,（32）:48～49
[3]任双双,刘刚,沈飞.空气钻井的应用发展[ J] .断块油气田,2006,13（6）:62～64
[4]侯树刚,舒尚文,李铁成,等.空气钻井安全钻进特性分析[ J] .石油钻探技术,2007,35（6）:50～53
[5]徐鸿志,王瑞和,宋有胜,等.空气钻井条件下钻柱振动特性研究[ J] .天然气工业,2011,31（6）:66～70
[6]黄松伟.普光气田空气钻井取心技术[ J] .石油钻探技术,2009,37（3）:110～113
[7]卿元华,王锡山,何中凯,等.空气钻井条件下的油气田环境保护[ J] .油气田环境保护,2011,( 5）:67～68
[8]郑晓霞,喻晨,李春吉,等.空气钻井钻具排气装置[ P] .中国:ZL 200920249405.3,2010.12.01