空气钻井是以压缩空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。

空气钻井是通过地面的空气压缩机组将空气变成压力为1.2-2.0MPa压缩气体，排气量为100-130m/min的高压空气，经由输气管汇注人钻井平台上的立压管线内，以高压空气替代普通钻井液，把钻井过程中产生的岩屑携带到地面同时对钻头进行冷却降温，然后经过专用排砂管线排入至废砂坑的一种钻井模式。

空气钻井技术特点如下：

(1)可以实现完全欠平衡钻进。标准状况下，空气的密度为1.29g/L，根据满足正常钻进所需要的注气量计算，当井深超过3000m时环空气体密度不高于150g/L，远低于地层水的密度(纯水密度为1000g/L)，可以轻易实现负压钻进。

(2)以空气作为循环介质时彻底消除了井底压持效应，极大的解放了机械钻速，因此空气钻进具有较高的机械钻速，一般是常规钻井液钻进方式的3~8倍。

(3)利用空气钻井技术可以比较容易的穿过非正常地层。非正常地层是指天然裂缝、溶洞和盐类物质的夹层，例如硬石膏层，而且由于空气钻进无液相存在，因此不会涉及并壁的水化失稳问题。

(4)空气钻井工艺所使用的设备比较简单，除主要设备压缩机系统外，只需在井口加装一个旋转防喷器即可。此外钻井队应将常规钻杆换为斜坡钻杆，以避免旋转防喷器胶芯过度磨损。

(5)空 气钻井安全性较高，在正常的配套与监控手段下，一般不会发生有害气体污染和天然气的爆燃现象。当井内气体溢出较多时可及时转换作业方式，以避免井口失控。

空气钻井主要适用于以下地层：

(1)不出水的坚硬地层。在坚硬地层中，采用空气钻井可以大幅度地提高机械钻速。由于地层水能使黏土颗粒凝结膨胀，容易造成环空堵塞及卡钻事故，所以出水地层不适于空气钻井。在空气钻井过程中，出于对井壁稳定和井下安全的考虑，如果地层的出水量小于0.48m2/h,可加大气量排水;如果出水量在0.48~7.9m2/h范围内，建议采用雾化钻井方法；当出水量更高时，则不宜采用空气钻井或雾化钻井方式，需转为钻井液钻井。

(2)严重漏失地层。对于严重漏失地层，如晶间渗透率大于1 x10-3 μm2的地层、具有宏观开放型裂缝的地层等，在这些地层常规钻井方式难以实施，这时就可以考虑采用空气钻井方式。

(3)严重缺水地区。由于空气钻井是以空气作为循环介质，对水的需求量降到了最低，所以特别适合于沙漠、高原等缺水地区。

(4)地层压力低且分布规律清楚的地层。空气钻井的静气柱压力极小，较高的地层压力会加重井控设备的负担。此外，如果不清楚地层压力的分布规律，空气钻井施工的安全性就难以得到保证。因此，对于地层压力较高和分布规律不是很清楚的井，不适合使用空气钻井技术。

结合地层岩性和气层、水层等综合因素，直井段空气钻井提速优化方案选择如下：

(1)开采用空气钻，遇水层转泡沫钻井；

(2)开采用空气钻井钻至造斜点；

(3)考虑到经济性等因素，暂不考虑氮气钻井技术。因此，空气钻遇天然气含量超过安全标准时，立即转换为钻井液钻进。早期的焦页1HF井涪钻完井周期167d，其中二开直井段机械钻速只有1.7m/h。为了提高钻井速度，在涪陵焦石坝区块页岩气开发先导试验井区第轮井均采用空气钻井技术作为提速的主要措施。