元坝12井是中石化部署在四川盆地川东北巴中低缓构造带的一口重点预探井，由中石化胜利石油管理局西南石油工程管理中心70111队施工，该井设计井深7045米，以飞仙关组-长兴组为主要目的层，兼探侏罗系自流井组大安寨段、三叠系须家河组、雷口坡组及嘉陵江组，在元坝12井空气钻井施工中克服了井下垮塌、转换泥浆漏失等诸多困难，该井空气钻井的顺利进行大大缩短了施工周期，给钻井生产提速并节约了钻井成本。

该井2008年2月14日8时搬迁，18日8时开始安装，3月19日9时至31日10时30分钻导眼，4月11日5时一开空气钻井。

首次钻进初战告捷

钻头程序：φ660.40mm×206.97m+φ444.5mm×2006.08m+φ314mm×2749.78m.

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

首次钻进：本井4月11日5时30分至4月17日2时14分应用空气钻井工艺进行一开钻进。

钻具组合：Φ444.5mmST517GK川石三牙轮钻头×0.42m+Φ229mm×105MPa×730×730浮阀×0.92m+JZ-YS229-Ⅱ双向减震器×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箭型止回阀×0.46m+Φ139.7mmDP×m。

设计一开井段202～2002米，实钻一开井段206.97～2006.08m，钻井参数：钻压：12～15KN，转速：55～60rpm，空气排量：3000L/S，立压：2.66MPa。

首次钻进一开空气钻用时5.86天，使用钻头一只，进尺1799.11m，纯钻时123.35h，机械钻速14.59m/h，最高日进尺363m。钻头起出时部分切削齿和保径齿高度仅磨损3/8，无崩齿、碎齿。最大井斜1.643°/1925m，平均井径为444.93mm，井径扩大率0.1%，井身质量良好，证明空气钻井不仅能大大提高机械钻速，还能有效延长钻头和钻具的使用寿命，而且因为所需钻压小，所以能保持良好的井身质量。转换泥浆也非常成功，井壁稳定，保证了后续一开钻快速顺利完成。

本井一开在元坝地区444.5mm井段创下了多项技术指标：1.元坝区块单日最高进尺363m（4月13日）；2.一开完钻时间最短（5.86天）；3.单只钻头完成一开且平均机械钻速最高（14.59m/h）；4.单只钻头最高进尺1799.11m。

444.5mm井眼转换泥浆情况：2008年4月18日8时下光钻杆（至H1630m），至12时40分替入桥浆90方，密度1.2～1.25泥浆404方，总量494方，其中漏失127方；井漏情况：2008年4月18日8时空气钻后，空井替入钻井液时发生井漏；漏失井段：1935.00～1962.75m；漏失层位:上沙溪庙组，岩性：浅灰色粉砂岩、褐色泥岩；钻井液总池体积由494.05↘64.33m3（其中环空：302.7m3），体积变化量为127.02m3，平均漏速10～19m3/h；漏失钻井液性能：密度1.25g/cm3，粘度75s；8时至12时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循环，返浆正常，无漏失现象。漏失原因：空气钻后，空井替入钻井液引起。

一开空气钻累计纯钻时间118.53h，累计进尺1,799.11m，平均机械钻速15.18m/h，平均机械钻速和钻达层位达到了预期目的。

二次钻进险象环生

二次钻进： 空气钻井二开自5月10日开始。

钻具组合：314mm锤头×0.33m＋DHD112空气锤×2.00m+630×731接头×0.48m+730×730回压阀×0.92m+228.6mm钻铤2柱×53.12m+731×630接头×0.48m+203.2mm钻铤1柱×26.53m＋203.2mm随钻震击器×7.25m＋203.2mm钻铤1柱×26.59m+631×520接头×0.48m+139.7mm加重钻杆5柱×136.69m+139.7mm钻杆×1772.11m＋521×520下旋塞×0.41m＋521×520箭型止回阀×0.45m＋139.7mm钻杆。

钻井参数：钻压：10～40KN；转速：30rpm；气量：150～180m3/min；立压：2.4～3.5MPa。

施工过程：5月10日19时起钻完，19时40分试空气锤，运转正常，7时下钻，8时空气钻进。5月13日钻进至井深2,728.53m后，井下垮塌严重，（上提刮擦16吨，下放遇阻8吨，扭矩值最大值达到了11.46KN.m，增大气量反复活动钻具解卡），8时钻进。5月14日钻进至井深2,749.78m，井下垮塌继续加剧，10时钻进，8时45分循环，23时30分起钻（起出空气锤由314mm磨小为311.4mm），分析井下垮塌严重。 

本趟采用空气锤钻进：纯钻时间37.04h，累计进尺733.8m，平均机械钻速20.00m/h，空气锤累计平均机械钻速达到预期效果，但由于提前遇到井下垮塌严重，空气锤没有达到预期的2,900m。后决定下入314mmHJT537GK三牙轮钻头进行划眼。5月17日16时下钻至井深2,472.82m， 17时30分至1时划眼井段2,473.68~2,510.00m（下钻至2484.14m遇阻5吨，上提立柱，接旋转防喷器开120方气量循环，立压1.5MPa，反复划眼到底后仍有沉砂，增大气量至150方继续划眼，立压1.5MPa↑1.8MPa；划眼至2,510.00m，上下活动钻具困难，转盘扭矩增大，立压1.8MPa↑1.95MPa，增大气量至180方，立压1.95MPa↑2.2MPa，反复活动钻具多次，上提8吨，下放5吨，立压2.2MPa↓2.1MPa。为确保井下安全，起钻替泥浆）。

本趟采用牙轮钻头钻进，由于井下垮塌严重，未能取得进尺。但由于及时转换了泥浆，避免了出现井下复杂事故，为下步的欠平衡泥浆钻进奠定了良好的基础。

转换泥浆：2008年5月18日22:00下光钻杆带5〞铣齿完（至2703.98m），24时以小排量（20～25L/s）替入堵漏领浆40m3，5月19日6时替入密度1.35～1.40g/cm3，粘度45～60s钻井液200m3，出口见返，增大排量循环，冲洗井壁。正常循环2周后，下钻通井到井底。

四川盆地川东北巴中低缓构造带元坝Ⅰ块长兴-飞仙关组礁滩异常体西翼。空气钻井（206.97～2749.78m）钻遇地层为蓬莱镇组、遂宁组、上沙溪庙组，地层岩性为浅灰色细砂岩、紫红色泥岩、浅灰色粉砂岩、褐灰色粉砂岩、褐色泥岩（见表1）。

高效的气体钻井钻头

通过表2数据分析：444.5mm井眼取得了较高的生产时效，空气钻井总时间155:00 h:min；生产时间155:00 h:min，占钻井总时间的100%；进尺工作时间143:41h:min，s占生产时间的91.41%；纯钻时间118:22h:min，占进尺工作时间76.37%。

通过表3数据分析：314mm井眼空气钻井总时间222h，本井由于地震耽误了三天，且起下钻的时间长，导致本开生产时效低，其中纯钻时间在空气钻井总时间的比例仅为17.02%，远远低于一开的纯钻时效。

应用效果 

通过表4数据分析：元坝12井444.5mm井眼气体钻井井段平均机械钻速为15.18m/h，314mm井眼气体钻井井段平均机械钻速20.00m/h，两个井眼段机械钻速都接近于元坝1井相同井眼段的两倍，只有444.5mm井眼段的机械钻速比元坝3井低，达到了中石化南方公司采用气体钻井技术缩短建井周期、降低钻井综合成本，加快天然气资源的勘探开发速度的目的。

空气钻井工艺将成首选

元坝12井采用气体钻井技术之后，我们认为，推广利用气体钻井工艺，完善工艺技术，则必能极大提高机械钻速，使川东北工区的钻井提速真正变成现实。气体钻井对于常规钻井在提高机械钻速上的巨大优势是无可比拟的，总的来说，气体钻井主要有以下优势：

能显著提高机械钻速，元坝12井一开空气钻进尺1799.11m，最高日进尺363m，纯钻时123.35h，机械钻速14.59m/h，气体钻井的机械钻速是常规钻井的4~8倍；延长钻头的使用寿命，空气钻结束后，钻头起出时部分切削齿和保径齿高度仅磨损3/8，无崩齿、碎齿。一般常规钻井的牙轮钻头使用寿命为80~120h，气体钻井时牙轮钻头能使用140~160h，从而增加了纯钻时效，也增加了进尺；能保持良好的井身质量，由于气体钻井时钻压很小，所以不易发生井斜，为后续施工提供良好的条件。元坝12井转换钻井液后对空气钻井段电测显示：最大井斜1.643°/1925m，平均井径为444.93mm，井径扩大率0.1%，井身质量良好；返出的岩屑不会造成环境污染。

当然，气体钻井也有一些亟待解决的难题：钻遇地层出水时，易造成井壁失稳，需要及时转化为泡沫钻井或钻井液钻井；钻遇易垮地层时，容易造成井下复杂；空气钻井时可能造成井下燃爆，造成钻具事故；随着井深增加，气体携沙越来越困难，对设备的要求较高。

随着气体钻井工艺的越来越成熟，以及川东北地区地质资料越来越丰富详细，在陆相地层使用气体钻井将会越来越安全可靠，将逐渐得到广泛应用，成为钻井提速措施的首要选择。