元壩12井是中石化部署在四川盆地川東北巴中低緩構造帶的一口重點預探井，由中石化勝利石油管理局西南石油工程管理中心70111隊施工，該井設計井深7045米，以飛仙關組-長興組為主要目的層，兼探侏羅系自流井組大安寨段、三疊系須家河組、雷口坡組及嘉陵江組，在元壩12井空氣鉆井施工中克服了井下垮塌、轉換泥漿漏失等諸多困難，該井空氣鉆井的順利進行大大縮短了施工周期，給鉆井生產提速并節約了鉆井成本。

該井2008年2月14日8時搬遷，18日8時開始安裝，3月19日9時至31日10時30分鉆導眼，4月11日5時一開空氣鉆井。

首次鉆進初戰告捷

鉆頭程序：φ660.40mm×206.97m+φ444.5mm×2006.08m+φ314mm×2749.78m.

套管程序：φ508mm×205.97m+φ339.7mm×2004.67m。

首次鉆進：本井4月11日5時30分至4月17日2時14分應用空氣鉆井工藝進行一開鉆進。

鉆具組合：Φ444.5mmST517GK川石三牙輪鉆頭×0.42m+Φ229mm×105MPa×730×730浮閥×0.92m+JZ-YS229-Ⅱ雙向減震器×4.65m+731×830×0.37m+Φ279.4mmDC×27.43m+831×730×0.37m+Φ228.6mmDC×53.12m+731×630×0.48m+Φ203.2mmDC×53.43m+631×520×0.48m+Φ139.7mmHWDP×100.28m+Φ139.7mmDP×591.66m+Φ189mm×105MPa×520×521箭型止回閥×0.46m+Φ139.7mmDP×m。

設計一開井段202～2002米，實鉆一開井段206.97～2006.08m，鉆井參數：鉆壓：12～15KN，轉速：55～60rpm，空氣排量：3000L/S，立壓：2.66MPa。

首次鉆進一開空氣鉆用時5.86天，使用鉆頭一只，進尺1799.11m，純鉆時123.35h，機械鉆速14.59m/h，最高日進尺363m。鉆頭起出時部分切削齒和保徑齒高度僅磨損3/8，無崩齒、碎齒。最大井斜1.643°/1925m，平均井徑為444.93mm，井徑擴大率0.1%，井身質量良好，證明空氣鉆井不僅能大大提高機械鉆速，還能有效延長鉆頭和鉆具的使用壽命，而且因為所需鉆壓小，所以能保持良好的井身質量。轉換泥漿也非常成功，井壁穩定，保證了后續一開鉆快速順利完成。

本井一開在元壩地區444.5mm井段創下了多項技術指標：1.元壩區塊單日最高進尺363m（4月13日）；2.一開完鉆時間最短（5.86天）；3.單只鉆頭完成一開且平均機械鉆速最高（14.59m/h）；4.單只鉆頭最高進尺1799.11m。

444.5mm井眼轉換泥漿情況：2008年4月18日8時下光鉆桿（至H1630m），至12時40分替入橋漿90方，密度1.2～1.25泥漿404方，總量494方，其中漏失127方；井漏情況：2008年4月18日8時空氣鉆后，空井替入鉆井液時發生井漏；漏失井段：1935.00～1962.75m；漏失層位:上沙溪廟組，巖性：淺灰色粉砂巖、褐色泥巖；鉆井液總池體積由494.05↘64.33m3（其中環空：302.7m3），體積變化量為127.02m3，平均漏速10～19m3/h；漏失鉆井液性能：密度1.25g/cm3，粘度75s；8時至12時45分加入堵漏材料SDL：5.0t，SDL-1：1.0t，SDL-2：3.0t，SDL-3：1.5t，WSD：0.5t；至18日15:30循環，返漿正常，無漏失現象。漏失原因：空氣鉆后，空井替入鉆井液引起。

一開空氣鉆累計純鉆時間118.53h，累計進尺1,799.11m，平均機械鉆速15.18m/h，平均機械鉆速和鉆達層位達到了預期目的。

二次鉆進險象環生

二次鉆進： 空氣鉆井二開自5月10日開始。

鉆具組合：314mm錘頭×0.33m＋DHD112空氣錘×2.00m+630×731接頭×0.48m+730×730回壓閥×0.92m+228.6mm鉆鋌2柱×53.12m+731×630接頭×0.48m+203.2mm鉆鋌1柱×26.53m＋203.2mm隨鉆震擊器×7.25m＋203.2mm鉆鋌1柱×26.59m+631×520接頭×0.48m+139.7mm加重鉆桿5柱×136.69m+139.7mm鉆桿×1772.11m＋521×520下旋塞×0.41m＋521×520箭型止回閥×0.45m＋139.7mm鉆桿。

鉆井參數：鉆壓：10～40KN；轉速：30rpm；氣量：150～180m3/min；立壓：2.4～3.5MPa。

施工過程：5月10日19時起鉆完，19時40分試空氣錘，運轉正常，7時下鉆，8時空氣鉆進。5月13日鉆進至井深2,728.53m后，井下垮塌嚴重，（上提刮擦16噸，下放遇阻8噸，扭矩值最大值達到了11.46KN.m，增大氣量反復活動鉆具解卡），8時鉆進。5月14日鉆進至井深2,749.78m，井下垮塌繼續加劇，10時鉆進，8時45分循環，23時30分起鉆（起出空氣錘由314mm磨小為311.4mm），分析井下垮塌嚴重。 

本趟采用空氣錘鉆進：純鉆時間37.04h，累計進尺733.8m，平均機械鉆速20.00m/h，空氣錘累計平均機械鉆速達到預期效果，但由于提前遇到井下垮塌嚴重，空氣錘沒有達到預期的2,900m。后決定下入314mmHJT537GK三牙輪鉆頭進行劃眼。5月17日16時下鉆至井深2,472.82m， 17時30分至1時劃眼井段2,473.68~2,510.00m（下鉆至2484.14m遇阻5噸，上提立柱，接旋轉防噴器開120方氣量循環，立壓1.5MPa，反復劃眼到底后仍有沉砂，增大氣量至150方繼續劃眼，立壓1.5MPa↑1.8MPa；劃眼至2,510.00m，上下活動鉆具困難，轉盤扭矩增大，立壓1.8MPa↑1.95MPa，增大氣量至180方，立壓1.95MPa↑2.2MPa，反復活動鉆具多次，上提8噸，下放5噸，立壓2.2MPa↓2.1MPa。為確保井下安全，起鉆替泥漿）。

本趟采用牙輪鉆頭鉆進，由于井下垮塌嚴重，未能取得進尺。但由于及時轉換了泥漿，避免了出現井下復雜事故，為下步的欠平衡泥漿鉆進奠定了良好的基礎。

轉換泥漿：2008年5月18日22:00下光鉆桿帶5〞銑齒完（至2703.98m），24時以小排量（20～25L/s）替入堵漏領漿40m3，5月19日6時替入密度1.35～1.40g/cm3，粘度45～60s鉆井液200m3，出口見返，增大排量循環，沖洗井壁。正常循環2周后，下鉆通井到井底。

四川盆地川東北巴中低緩構造帶元壩Ⅰ塊長興-飛仙關組礁灘異常體西翼。空氣鉆井（206.97～2749.78m）鉆遇地層為蓬萊鎮組、遂寧組、上沙溪廟組，地層巖性為淺灰色細砂巖、紫紅色泥巖、淺灰色粉砂巖、褐灰色粉砂巖、褐色泥巖（見表1）。

高效的氣體鉆井鉆頭

通過表2數據分析：444.5mm井眼取得了較高的生產時效，空氣鉆井總時間155:00 h:min；生產時間155:00 h:min，占鉆井總時間的100%；進尺工作時間143:41h:min，s占生產時間的91.41%；純鉆時間118:22h:min，占進尺工作時間76.37%。

通過表3數據分析：314mm井眼空氣鉆井總時間222h，本井由于地震耽誤了三天，且起下鉆的時間長，導致本開生產時效低，其中純鉆時間在空氣鉆井總時間的比例僅為17.02%，遠遠低于一開的純鉆時效。

應用效果 

通過表4數據分析：元壩12井444.5mm井眼氣體鉆井井段平均機械鉆速為15.18m/h，314mm井眼氣體鉆井井段平均機械鉆速20.00m/h，兩個井眼段機械鉆速都接近于元壩1井相同井眼段的兩倍，只有444.5mm井眼段的機械鉆速比元壩3井低，達到了中石化南方公司采用氣體鉆井技術縮短建井周期、降低鉆井綜合成本，加快天然氣資源的勘探開發速度的目的。

空氣鉆井工藝將成首選

元壩12井采用氣體鉆井技術之后，我們認為，推廣利用氣體鉆井工藝，完善工藝技術，則必能極大提高機械鉆速，使川東北工區的鉆井提速真正變成現實。氣體鉆井對于常規鉆井在提高機械鉆速上的巨大優勢是無可比擬的，總的來說，氣體鉆井主要有以下優勢：

能顯著提高機械鉆速，元壩12井一開空氣鉆進尺1799.11m，最高日進尺363m，純鉆時123.35h，機械鉆速14.59m/h，氣體鉆井的機械鉆速是常規鉆井的4~8倍；延長鉆頭的使用壽命，空氣鉆結束后，鉆頭起出時部分切削齒和保徑齒高度僅磨損3/8，無崩齒、碎齒。一般常規鉆井的牙輪鉆頭使用壽命為80~120h，氣體鉆井時牙輪鉆頭能使用140~160h，從而增加了純鉆時效，也增加了進尺；能保持良好的井身質量，由于氣體鉆井時鉆壓很小，所以不易發生井斜，為后續施工提供良好的條件。元壩12井轉換鉆井液后對空氣鉆井段電測顯示：最大井斜1.643°/1925m，平均井徑為444.93mm，井徑擴大率0.1%，井身質量良好；返出的巖屑不會造成環境污染。

當然，氣體鉆井也有一些亟待解決的難題：鉆遇地層出水時，易造成井壁失穩，需要及時轉化為泡沫鉆井或鉆井液鉆井；鉆遇易垮地層時，容易造成井下復雜；空氣鉆井時可能造成井下燃爆，造成鉆具事故；隨著井深增加，氣體攜沙越來越困難，對設備的要求較高。

隨著氣體鉆井工藝的越來越成熟，以及川東北地區地質資料越來越豐富詳細，在陸相地層使用氣體鉆井將會越來越安全可靠，將逐漸得到廣泛應用，成為鉆井提速措施的首要選擇。