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1 绪言
1.1 宗旨和术语
1.2 工程计算和单位制
1.2.1 物理机理
1.2.2 基本单位和用法
参考文献
2 气体与钻井液钻井的对比
2.1 旋转钻井
2.2 循环系统
2.2.1 正循环
2.2.2 反循环
2.3 钻井液钻井和空气钻井的对比
2.3.1 优点和缺点
2.3.2 流动特征
参考文献
3 地面专用设备
3.1 井场
3.2 注气管汇
3.2.1 泄压管线
3.2.2 涤气器
3.2.3 注液泵
3.2.4 固体颗粒注入装置
3.2.5 阀门
3.2.6 压力表
3.2.7 体积流量计
3.3 井口装置
3.3.1 旋转控制头
3.3.2 防喷器组
3.4 排屑管线
3.4.1 排屑管线
3.4.2 燃烧池
3.4.3 主、次喷管
3.4.4 岩屑取样器
3.4.5 除尘器
3.4.6 天然气检测器
3.4.7 点火装置
参考文献
4 井下设备
4.1 旋转钻柱
4.1.1 标准钻柱
4.1.2 双壁钻柱
4.2 钻头
4.2.1 刮刀钻头
4.2.2 牙轮钻头
4.2.3 空气锤钻头
4.2.4 钻头分类
4.3 井下钻具组合
4.3.1 钻铤
4.3.2 稳定器和扩眼器
4.3.3 井下测量设备
4.4 钻杆
4.4.1 标准API钻杆
4.4.2 加重钻杆
4.5 安全设备
4.5.1 浮阀
4.5.2 方钻杆旋塞阀
4.6 钻柱设计
参考文献
5 压缩机与氮气发生器
5.1 压缩机的分类
5.2 不同标准气体单位
5.3 连续流（动力型）压缩机
5.3.1 离心式压缩机
5.3.2 轴流式压缩机
5.4 容积式压缩机
5.4.1 往复式压缩机
5.4.2 旋转式压缩机
5.4.3 容积式压缩机优点
5.5 压缩机轴功率要求
5.5.1 基本的单级轴功率要求
5.5.2 多级轴功率要求
5.6 原动机输入功率要求
5.6.1 压缩机系统组成
5.6.2 往复式压缩机系统组成
5.6.3 旋转压缩机系统组成
5.6.4 燃料消耗
5.6.5 小结
5.7 压缩机系统示例
5.7.1 小型往复式初级和增压压缩机系统
5.7.2 四级往复式压缩机系统
5.7.3 旋转初级压缩机和往复压缩机系统
5.8 现场膜制氮气发生器
5.8.1 氧气浓度极限
5.8.2 膜分离设备效率
参考文献
6 正循环钻井模型
6.1 基本假设
6.2 模型推导
6.2.1 气体重量流量
6.2.2 环空三相流
6.2.3 钻头两相流
6.2.4 钻柱两相流
6.3 充气液钻井模型
6.4 稳定泡沫钻井模型
6.5 空气和气体钻井模型
参考文献
7 反循环钻井模型
7.1 基本假设
7.2 模型推导
7.2.1 气体的重量流量
7.2.2 钻柱内三相流
7.2.3 钻头三相流
7.2.4 环空两相流
7.3 充气液钻井模型
7.4 稳定泡沫钻井模型
7.5 空气和气体钻井模型
参考文献
8 空气、气体及不稳定泡沫钻井
8.1 深井钻井设计流程
8.2 最小体积流量和压缩机配置
8.2.1 理论研究
8.2.2 工程实践
8.2.3 工程设计图表
8.3 井底压力和注入压力
8.4 注水与地层出水
8.4.1 井底状态下气体的饱和
8.4.2 消除黏性
8.4.3 防止烃类爆燃
8.5 原动机燃油消耗
8.6 小结
参考文献
9 充气液钻井
9.1 深井钻井设计
9.2 充气液钻井作业
9.2.1 钻杆注入方式
9.2.2 环空注入方式
9.2.3 优点和缺点
9.3 最小体积流量
9.3.1 理论研究
9.3.2 工程实践
9.4 无摩阻和有摩阻的计算实例
9.4.1 无摩阻近似值
9.4.2 均相多相流的主要和次要摩阻损耗
9.4.3 主要、次要摩阻损耗和流体阻滞作用
9.5 小结
参考文献
10 稳定泡沫钻井
10.1 稳定泡沫的流变性
10.1.1 稳定泡沫的实验筛选
10.1.2 实验筛选的经验算法
10.2 深井钻井设计
10.3 稳定泡沫钻井作业
10.4 最小体积流量
10.5 无摩阻和摩阻计算实例
10.5.1 无摩阻近似解
10.5.2 主要和次要摩阻损耗
10.6 小结
参考文献
11 专用井下钻井设备
11.1 井下空气锤
11.2 容积式液压马达
11.3 小结
参考文献
12 欠平衡钻井
12.1 引言
12.2 垂直井
12.2.1 欠平衡钻井实例
12.2.2 空气、气体和不稳定泡沫
12.2.3 充气液
12.2.4 稳定泡沫
12.2.5 气体型流体
12.3 定向井
12.3.1 定向控制与测量
12.3.2 膜制氮气钻水平井
12.3.3 斜井（或者水平井）钻井方程
12.4 小结
参考文献
附录A 单位和量纲，转换系数
附录B 大气的年平均状态参数
附录C 第8章计算实例的MathCad TM解法
附录D 第9章计算实例的MathCad TM解法
附录E 第10章计算实例的MathCad TM解法
附录F 第11章计算实例的MathCadTM解法
附录G 正循环钻井所需最小体积流量
威廉 C.莱昂斯著等编写的《空气与气体钻井手册(第3版)》从气体与钻井液钻井的对比入手，介绍了地面专用设备、井下设备、压缩机与氮气发生器、专用井下钻井设备等，重点讲解了空气钻井、气体钻井、不稳定泡沫钻井、稳定泡沫钻井、充气钻井液钻井、欠平衡钻井等内容。并且总结了大量公式、图表和计算实例以方便读者阅读。
《空气与气体钻井手册(第3版)》适合从事钻井工作的现场技术人员、研究人员及高校相关专业师生参考。
海上石油钻井是在大陆架海区，为勘探开发海底石油和天然气而进行的钻探工程。钻探深度一般为几千米。目前，最深的海上石油钻井可达6000多米。海上石油钻井与陆地相比，主要有四点不同：一是如何在水面之上平稳地...
你打的是不是水平井啊 ？ 这个钻具组合是定向钻具组合。
空气钻井揭开天然气产层时关于回压的控制
空气钻井揭开天然气产层时关于回压的控制
空气钻井过程中,由于要保证将井底岩屑完全携带出环空,因此井口一般不施加回压。但是当钻遇产层的时候,如果地层出气量过高,过大的气体流速有可能将压井液体完全携带出环空,将会对随后的压井、完井施工造成困难。所以在产气量达到一个临界值的时候,就应该对井口施加回压适当的控制井底出气量。
空气欠平衡钻井设备在元坝气田开发中的作用
空气欠平衡钻井设备在元坝气田开发中的作用
通过对国内使用空气钻井设备使用情况分析,论述空气欠平衡钻井设备在元坝气田开发中的作用,对使用中的问题给出改进措施。
气体钻井是以压缩空气(或氮气)既作为循环介质又作为破碎岩石能量的一种欠平衡钻井技术。
以气体(或氮气)为循环介质，用气体压缩机等设备作为增压装置，用旋转防喷器作为井口控制设备的一种欠平衡钻井工艺，用于石油、天然气钻井。
1、所钻地层平缓，地层倾角<30°，无力学不稳定性应力垮塌，地层坍塌压力低。
2、所钻地层不出水，无浅层天然气，无膏盐层。
1.显著提高机械钻速，缩短钻井周期。
2.井底清洗及冷却条件好，延长了钻头的使用寿命，节省了钻头用量。
3.使用空气锤钻头,钻压小,转速低,扭矩小，防斜效果更加良好。
4.可有效地避免井漏等井下复杂情况的发生,有利于环境保护。
五、缺点
1.空气钻井是欠平衡钻井，因而当遇到地层出水、油气侵显示时便不能够平衡地层压力，要立即转换成钻井液钻井方式。所以即使在空气钻井时同也要配置好压井泥浆，随时准备转换钻井方式。
2.空气钻井费用高，空气钻井每天的耗油量是8~10t。
空气钻井时，钻台上的立压，悬重，扭矩，转盘这些工程参数可以正常采集。而泵冲，电导，温度，密度，池体积，流量等这些与钻井液钻井相关的传感器均无法安装，无法采集。
空气钻井时实测迟到时间是很困难的，因为空气钻井整个循环系统是封闭的。所以一般通过理论计算得出，即采用如下公式:
迟到时间=外环空体积/排量
因为空气钻井的排量较钻井液钻井时的排量大得多(一般达到130m3/min)，所以迟到时间很小,即使井深在2600米，迟到时间也只有两分钟。
空气钻井较常规钻井具有钻压小、转速低、 立压小、钻时小、迟到时间小、排量大的特点。
在空气钻井时，以空气作为循环介质，岩屑和气体都通过排沙管线排出。所以岩屑和气样都是在排沙管线上收集的。在排沙管线收集气样和岩屑相对简单，被压缩空气吹出岩屑是干燥的，省去了洗样和烘干这两个步骤，直接装入砂样百格盒。通过排沙管线排出的气样直接接气管线过虑收集。
新式岩屑收集装置:从排沙管线收集来的岩屑经阀门到岩屑收集筒，岩屑收集筒下端连接阀门，阀门下为岩屑存储筒。阀门安装2个，分别为进样阀门和取样阀门。阀门的开启和关闭由计算机发送信号完成。
气样是在排砂管线上收集的，所以气样中含有大量的岩屑粉末，必须经过沉淀，过滤，干燥后才能进入色谱分析。
在排沙管线焊上一个接头，用来接气管线。接头上必须要有可调节气量大小的闸门开关，气管线要备两根(一根备用)，室外的装置如图;依次为两个过滤壶，沉淀瓶，干燥筒，沙芯滤球。
经过以上步骤，可以保证进入室内的气样比较纯正。
空气钻井时由于空气锤钻进为"旋冲式"破岩，循环返出的岩屑都呈粉末状，这无异于加大了岩屑识别的难度，特别是泥岩和砂岩识别的难度。
泥砂都呈粉末状，砂岩手捻颗粒感也不强，肉眼区分很困难。可以利用放大镜放大岩屑倍数来看，砂岩有明显的石英，长石颗粒，片状云母，而泥岩没有。
其次利用临井资料得到的不同层位砂泥岩颜色，也可以有助于砂泥岩判断。灰岩和云岩的识别一般利用采用滴稀盐酸的方法来鉴别。但注意云岩和冷的稀盐酸反应微弱，但云岩的粉末和稀盐酸反应较强，给鉴定带来困难。最可靠的方法是取样利用碳酸盐分析仪分析1g岩屑粉末岩样中灰质云质和泥质含量多少，可以准确快速定名。
利用空气或天然气作为钻进时循环的流体，是为了钻开低压油（气）层、严重漏失层或坚硬而不含水的地层而发展起来的。由于绝对干燥的地层很少，为克服地层中的水将钻屑湿润、粘合成团，造成排屑困难，在气体中注入泡沫剂形成“泡沫流体”。或者将泥浆与空气同时泵入井中，形成“充气泥浆”。气体钻井可以提高钻速，并有利于保护油、气层，但因受气体本身特性和地层含水的影响，限制了它的使用范围。
空气钻井气体钻井