钻井方法及工艺ppt课件.ppt

第六章油气钻井方法及工艺 利用一定的工具和技术在地层中钻出一个较大孔眼的过程 第一节钻井方法 为了在地下岩层中钻出所要求的孔眼而采用的钻孔方法 人工掘井 人力冲击钻井法 顿钻钻井法 旋转钻井法 连续管钻井法 目前普遍使用 钻井 钻井方法 钻井方法分类 1 一 顿钻钻井法 1 工艺过程 钢丝绳提升钻头 冲击井底 击碎岩石 岩屑 泥土混合成泥水浆 提出钻头 捞出井内的泥水浆 暴露新井底 设计井深 图6 1顿钻钻井示意图 2 2 特点 起 下钻费时少 设备简单 1 破碎岩石 取出岩屑的作业都是不连续的 优点 缺点 2 钻头功率小 破岩效率低 钻井速度慢 3 不能进行井内压力控制 4 只适用于钻直井 3 二 旋转钻井法 转盘旋转钻井法 井底动力钻具旋转钻井法 4 1 转盘旋转钻井法 1 工艺过程 钻头 吃入地层 破碎岩石 清洗井底 设计井深 图6 2转盘旋转钻井法 5 2 特点 目前这种方法在世界各国被广泛使用 钻杆完成起下钻具 传递扭矩 为钻头施加钻压 提供洗井液的入井渠道等任务 钻头在一定的钻压作用下旋转破岩 提高了破岩效率 在破岩的同时 井底岩屑被清除出来 提高了钻井速度和效益 6 钻头 吃入地层 破碎岩石 清洗井底 设计井深 2 井底动力钻具旋转钻井法 1 工艺过程 2 分类 涡轮钻具 螺杆钻具 电动钻具 7 转动钻头的动力由地面移到井下 直接接在钻头之上 钻柱的功能只是给钻头施加一定的钻压 形成洗井液通路和承受井下动力钻具外壳的反扭矩 井底动力钻具的动力是由电源或地面泥浆泵提供的 通过钻柱内孔传递到井下的具有一定动能和压力的洗井液流体或交流电 3 特点 8 三 连续管钻井法 柔杆钻井法 1 工艺过程 钻头 加压装置 动力机 下放至井底 循环洗井液 延伸井眼 钻头旋转 破碎岩石 为动力机提供动力 清洗井底 图6 3连续管钻井示意图 9 2 特点 5 具有巨大的发展潜力 目前正在发展 完善中 1 连续管钻井实现了起 下钻的连续机械化 节省了时间和劳动量 2 在起下钻时仍能保持洗井液的正常循环 3 由洗井液直接提供破岩钻进的能量 大大提高了能量的有效利用率 4 为全自动化控制提供了很好的条件 10 第二节钻井类型 井的类型 由于钻井的目的 要求不同而产生的 1 探井 通过钻井而达到探明地质情况 获取地下地层油气资源分布及相应性质等方面资料的井 地质浅井 地质探井 预探井 详探井 资料井 为配合地面地质和地球物理工作 以了解区域地质构造 地层剖面和局部构造为目的的浅井 以了解地层的时代 岩性 厚度 生储盖层组合 并为地球物理解释提供各种参数为目的而钻的井 在地震详查和地质综合研究所确定的有利构造上以发现油气藏为目的所钻的探井 在已发现油气的构造上 以探明含油气的面积和储量 了解油气层结构变化和产能为目的所钻的井 为编制油气田开发方案 或在开发过程中为某些专题研究取得第一手资料数据而钻的井 1 把钻井的目的分 11 2 开发井 以开发为目的 为了给已探明的地下油气提供通道 或为了采用各种措施使油气被开采出来所钻的井 油气井 注入井 观察井 为开发油气田 用大中型钻机所钻的采油 采气井 也叫生产井 为合理开发油气田 提高采收率及开发速度 用以对油气田进行注气 注水以补充和合理利用地层能量所钻的井 在已开发的油气田内 为了研究开发过程中地下情况的变化所钻的井 12 3 把钻井按井深不同分类 浅井H6000m 2 把钻井按井斜角不同分类 直井 设计的井眼轴线为一铅垂线的井定向井 设计的目标点与井口不在一铅垂线上的井 水平井 井眼进入目的层时井斜角接近 等于或大于90 并在目的层中延伸一定长度的定向井 13 第三节钻井设备 钻机 石油钻井的地面配套设备 由多种机器设备组成的一套大功率重型联合工作机组 可以满足完成钻进 接单根 起下钻 循环洗井 下套管 固井 完井及特殊作业和处理井下事故等要求 14 一 钻机的分类 1 钻井深度 大型钻机 超重型钻机 重型钻机 中型钻机 H 5000m W 2500kN H 1000 2500mW 800 1600kN H 3000 5000mW 2000 2500kN 轻便钻机 H 5000m W 800kN 89 140mm钻杆 井径 160mm 深井 H 3000m W 300kN 42 89mm钻杆 井径 150mm 勘探井 水井 15 2 动力设备 柴油机驱动钻机 直流电驱动钻机 交流电驱动钻机 以柴油机为动力 通过机械传动或液力传动的钻机 工作机用直流电动机驱动 通常用于海上钻井 工作机用交流电动机驱动 3 使用地区 陆地钻机 海洋钻机 陆地 包括沙漠 沼泽等 使用的钻机 自升式钻井平台 半潜式钻井平台 钻井船和钻井固定平台上的各种类型的钻机 16 二 钻机的组成及功能 起升系统循环系统旋转系统驱动及传动系统气控系统井控系统 6 3钻井设备 17 提升系统 绞车 井架 天车 游车和钢丝绳 天车 游车 绞车 18 循环系统 泥浆泵 泥浆池 立管 水龙带 钻柱 分离装置 19 取芯钻头 PDC钻头 三牙轮钻头 钻杆与钻挺 20 动力系统与传动系统 柴油机 发电机 21 机械传输 电力传输 传动系统 电力传输与机械传输 22 气控系统组成 控制面板 传输管线及阀门 执行机构和压气机 功能 确保对整个钻机和各个工作机构及其部件的准确 迅速控制 使整机协调一致 6 3钻井设备 23 井控系统 防喷器 节流管汇 压井管汇 远控台 24 25 第四节钻井工具 一 井下工具 水龙头以下至钻头的管柱和工具的总称 主要包括钻头和钻柱 1 钻头 影响钻井速度最直接的因素之一 26 钻头类型及指标钻头的分类 一 钻头 6 4钻井工具 27 钻头的技术 经济指标钻头进尺 指一只钻头在整个使用过程中所钻进的井段长度 单位m 钻头寿命 在整个使用过程中 钻头在井下的纯钻进时间 单位h 机械钻速 单位纯钻进时间的钻头进尺 单位m h 一 钻头 6 4钻井工具 钻头进尺和机械钻速是反映钻头好坏的主要指标 28 刮刀钻头刮刀钻头的组成 钻头体 刀翼和水眼 一 钻头 6 4钻井工具 钻头体 刀翼 水眼 29 刀翼数 刀翼底刃的形状 两翼 鱼尾式 刮刀钻头 三翼刮刀钻头 四翼刮刀钻头 阶梯式刮刀钻头 平底式刮刀钻头 最常用 分类 优点 缺点 机械钻速较高 扭矩较大 控制不当易造成井斜 刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命 30 牙轮钻头牙轮钻头的组成 钻头体 牙轮 巴掌 水眼和轴承 钻头体 巴掌 水眼 压轮 6 4钻井工具 31 多牙轮钻头 牙轮数目 分类 单牙轮钻头 双牙轮钻头 三牙轮钻头 最常用 牙轮钻头的破岩形式冲击 压碎 剪切牙轮在井底滚动 冲击压碎井底岩石 形成一个个破碎坑 而破碎坑之间的岩石并没有破碎 靠牙轮的滑动作用来剪切岩石 形成全面破碎 为了增加滑动作用 结构上增加了 超顶 移轴 复锥 牙轮钻头的使用特点牙轮钻头适用于从软到坚硬的各种地层 牙轮钻头的寿命取决于牙齿和轴承的磨损情况 32 金刚石钻头金刚石钻头的组成 钻头体 切削齿 水眼与水槽 钻头体 水眼与水槽 切削齿 6 4钻井工具 33 金刚石钻头 磨铣型钻头 金刚石作切削刃的钻头 破岩形式 破磨和铣削 适用地层 坚硬地层 钻头体 切削齿 水眼 水槽等 组成 分类 金刚石的来源 天然金刚石钻头 人造金刚石钻头 钻头的结构形状 金刚石钻头 金刚石刮刀钻头 聚晶金刚石复合片钻头 PDC钻头 金刚石镶装特点 表镶金刚石钻头 孕镶金刚石钻头 34 钻柱是用各种接头将方钻杆 钻杆和钻铤等部件连接起来组成的入井管柱 通常指钻头以上的钻具 钻柱的主要功用传递扭矩施加钻压输送洗井液计量井深起下钻头 二 钻柱 6 4钻井工具 35 方钻杆主要作用 传递扭矩 承受钻柱全部重量主要特点 中空 断面外形为四边形和六边形 上端反扣 左旋扣 下端正扣 右旋扣 长13 16m 比单根钻杆长2m以上 壁厚比钻杆大3倍 二 钻柱 水龙头 钻杆 方钻杆 转盘面 方钻杆保护接头 6 4钻井工具 36 钻杆主要作用 传递扭矩 输送钻井液 主要特点 两端有接头形成的台肩 便于接单根 起下钻 壁薄 9 11mm 二 钻柱 6 4钻井工具 37 钻铤主要作用 给钻头施加压力 主要特点 壁厚且粗大 单位长度重量大 为同尺寸钻杆的4 6倍 两端无接头 二 钻柱 6 4钻井工具 38 起下钻 接单根 下套管过程中在井口所用的各种工具 包括 1 吊钳 大钳 液压大钳2 吊卡 吊环3 卡瓦和安全卡瓦4 提升短节 三 井口工具 6 4钻井工具 油田现场 三吊一卡 39 1 a 吊钳上 卸钻杆 钻铤和套管丝扣 三 井口工具 6 4钻井工具 40 三 井口工具 1 b 液压大钳 钻杆动力钳 集扭矩钳和旋扣钳于一体 上卸扣替代猫头 吊钳和旋绳 6 4钻井工具 41 三 井口工具 2 吊卡和吊环作用 起升 悬持和下放钻具 6 4钻井工具 42 3 卡瓦和安全卡瓦作用 在井口悬持无台肩钻具 如钻铤等 6 4钻井工具 4 提升短节作用 用来提升外壁无台肩的钻铤和其它井下管串 43 三 井口工具 4 提升短节作用 用来提升外壁无台肩的钻铤和其它井下管串 6 4钻井工具 44 实施油气井钻探的基本过程 物探与地质 油气构造位置的确定 钻前 为钻井创造基本条件 道路 井场 设备安装 钻井 形成油气通道 完井 确定油气产能 试油 储层改造 开发 油气变现 钱 6 5一口井钻井基本工艺过程 45 一 钻前工程简介 铺设通往井场的道路 修建 平整井场 修建排污池及蓄水池 用木板固定的方井 46 安装钻井设备 组装泥浆罐安全护栏 安置井架底座 组装支架零部件 升起支架 安装钻井设备 47 上提单根并放入鼠洞 上提方钻杆