钻井基础知识1.doc

钻井知识基础一、井身结构设计1、井身结构包括：(1)一口井的套管层次；(2)各层套管的直径和下入深度；(3)各层套管相应的钻头直径和钻进深度；(4)各层套管外的水泥上返高度等。2、确定井身结构尺寸：一般由内向外依次进行，先确定生产套管尺寸，再确定下入生产套管的井眼尺寸，然后确定中层套管尺寸.3、套管与井眼间隙：过小，小套管困难，固井质量难保证，过大，不经济一般大于10mm。如17-1/2与13-3/8间隙为52.3mm，12-1/4与9-5/8间隙33.3mm。目前套管尺寸从4-1/2到20共14种尺寸规格，每中尺寸规格又分多种钢级和壁厚。目前见到的钻头尺寸从4-5/8到26共23种尺寸。4、套管柱类型：导管（引导一开钻井液），表层套管（安装井口，继续钻井，悬挂以后各层套管），技术套管（封隔不同的压力层，保护生产套管），生产套管，尾管，组合套管，异径套管。5、井口安装过程（1）一开钻井、下套管、固井、（候凝？）、导管打孔放浆、割导管、掉起、焊环形钢板（内圈不焊）、初凝、放浆、割套管（2）吊装套管头，底盘焊接（内外），安装井口。（3）二开钻进，下套管，固井，上提防喷器组（固定在大梁上，提前松套管头螺栓），放好套管挂，上提套管，放挂下落，下放套管（坐挂），割套管，甩防喷器。安装套管头，安装防喷器。某井井身结构图二、各次开钻井口第1次开钻第2次开钻套管头结构卡瓦式。第3次开钻三、钻柱组合1、通常的组成部分有：方钻杆：在钻柱的最上端，用于传递扭矩，有四方钻杆，六方钻杆（四方比六方允许有更大的间隙，六方传递的平稳性更好，欠平衡，且原管更小（172，150）。钻杆：钢级：D55、E75、X95，G105，S135，V，最小屈服强度psi=6890pa0.007Mpa，尺寸：2-3/8，2-7/8，3-1/2，4，4-1/2，5，5-1/2，（6-5/8）加重钻杆：用在钻杆与钻铤间，缓和刚度变化，代替钻铤（小井眼，水平井，减少扭矩，卡钻）。尺寸：3-1/2，4，4-1/2，5钻铤：提供钻压（80%，中和点，浮力系数），稳定钻头，克服井斜，螺旋。稳定器：提高钻头稳定性，防斜，控制轨迹，专用接头、螺杆、其它工具。2、钻柱的基本作用是：(1)起下钻头；(3)传递动力；(2)施加钻压；(4)输送钻井液；(5)进行特殊作业：挤水泥、测试、处理井下事故等。3、钻柱组合类型（1）满眼组合钻头稳定性好，井眼曲率小，允许更大的钻井参数，不能降斜。（2）钟摆组合：钟摆力抵抗造斜力，控制井斜（增，减），允许的参数小。（3）塔式组合第1次开钻组合钻 具 组 合 结 构说 明钟摆组合名 称数量1 9、8钻铤均采用螺旋钻铤。2方钻杆上下必须带旋塞、钻台备好5箭形回压凡尔。3一开用钟摆钻具的钟摆效应将井眼开直。5 1/4方钻杆1NC561*520 18钻铤38随钻震击器18钻铤3NC611*NC560 19钻铤117 1/2扶正器19钻铤117 1/2扶正器19钻铤19减震器或9钻铤1730*NC610117 1/2钻头1第2次开钻组合钻具组合结构说 明满眼组合钟摆组合1方钻杆上下必须带旋塞、钻台备好5箭形回压凡尔。2如井斜超标或方位基本不变,而位移有超标趋势,应将满眼钻具结构改为钟摆钻具结构,降斜钻进(钻压5-15吨,转速60-70转/分)。3若钻遇漏层和垮塌等复杂地层，可视井下复杂程度将扶正器甩掉。图名称数量图名称数量5 1/4方钻杆15 1/4方钻杆1411*5201411*52015钻杆-5钻杆-5加重钻杆155加重钻杆15NC561*4101NC561*410 18钻铤38钻铤38随钻震击器18随钻震击器18钻铤148钻铤1412 1/4扶正器112 1/4扶正器1NC611*NC5601NC611*NC56019钻铤29钻铤1NC561*NC6101NC561*NC610112 1/4扶正器112 1/4扶正器1NC611*NC5601NC611*NC56019减震器或9钻铤19钻铤1NC561*NC61019减震器或9钻铤112 1/4扶正器1630*NC610112 1/4钻头112 1/4钻头1第3次开钻组合钻 具 组 合 结 构说 明满 眼 组 合钟 摆 组 合16 1/4钻铤采用螺旋钻铤。2方钻杆上下必须带旋塞、钻台备好5箭形回压凡尔。3如井斜超标或方位基本不变,而位移有超标趋势,应将满眼钻具结构改为钟摆钻具结构,降斜钻进(钻压5-15吨,转速60-70转/分)。4若钻遇盐层和垮塌及膏盐层等复杂地层，可视井下复杂程度将扶正器甩掉。 图名 称数量图名 称数量5 1/4方钻杆15 1/4方钻杆1411*5201411*52015钻杆-5钻杆-5加重钻杆155加重钻杆15NC461*4101NC461*41016 1/4钻铤36 1/4钻铤36 1/4震击器16 1/4震击器16 1/4钻铤176 1/4钻铤178 1/2扶正器18 1/2扶正器16 1/4钻铤26 1/4钻铤18 1/2扶正器18 1/2扶正器16 1/4减震器或6 1/4DC16 1/4钻铤18 1/2扶正器16 1/4减震器或6 1/4DC1430*NC4601430*NC46018 1/2钻头18 1/2钻头1三、钻井参数1、钻压，厂家有推荐参数，牙轮钻头最大1.2KN/mm，17-1/2钻头可到533KN（合54吨），12-1/4钻头可到373KN（合38吨），但一般都只用到推荐最大钻压的50%-70%。2、转速：随着钻头质量的不断提高，允许的参数值越来越高，江汉的某些钻头允许开到300RPM（转/分）。3、泵压：破岩效率，越高越好，但受到设备的能力限制，且要考虑具体情况。四、钻井液1、钻井液的主要性能：(1)密度；平衡地层压力和构造应力，过大则：损害油层，降低钻速，压差卡钻，憋漏地层，消耗水动力。(2)流动性：粘度（流动阻力），切力（结构强度，阻碍液层剪切变形）等；过大则：流阻大，能耗高，钻速慢；净化不良，井下复杂；泥包钻头，卡喷漏塌。过低则洗井不良，冲刷井壁。剪切稀释性（触变性），水眼粘度，环空粘度。(3)造壁性：失水量，泥饼厚度。失水大则：损害油气层，泡垮地层，井眼阻卡。(4) 固相，含砂量，大，密度增加，影响钻速，泥饼松软，井壁不稳，固井差，摩擦系数大，井眼不畅通，压差卡钻，磨损钻头和钻具；(5)酸碱度；腐蚀，流变性。2、钻井液的主作用是：1)携带（清洁冲刷井底，不重复切削）、悬浮（防沉砂）岩屑；2)冷却、润滑钻头和钻具； 3)利用钻井液液柱压力，平衡地层压力，防止井喷；4)保护井壁（泥饼），防止井壁垮塌；5)传递水动力，喷射，螺杆。3、常用的钻井液净化设备常用的钻井液净化设备：(1)振动筛，作用是清除大于筛孔尺寸的砂粒；(2)旋流分离器，作用是清除小于振动筛筛孔尺寸的颗粒；(3)螺杆式离心分离机，作用是回收重晶石，分离粘土颗粒；(4)筛筒式离心分离机，作用是回收重晶石。4、钻井中钻井液的循环程序钻井液罐 经泵地面管汇立管水龙带、水龙头钻柱内钻头钻柱外环形空间井口、泥浆(钻井液)槽钻井液净化设备钻井液罐。 5、钻开油气层过程中，钻井液对油气层的损害 主要有以下几种损害：(1)固相颗粒及泥饼堵塞油气通道；(2)滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙；(3)钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道； (4)产生水锁效应，增加油气流动阻力。静液压力，是由钻井液本身重量引起的压力。钻井中变化，岩屑的进入会增加液柱压力，油、气水侵会降低静液压力，井内钻井液液面下降会降低静液压力。防止钻井液静液压力变化的方法有：有效地净化钻井液；起钻及时灌满钻井液。 五、钻头分类：刮刀钻头；牙轮钻头；金刚石钻头；硬质合金钻头；特种钻头等。衡量钻头的主要指标是：钻头进尺和机械钻速。 六、钻机八大件 井架、天车、游动滑车、绞车、大钩、水龙头、转盘、泥浆泵。七、套管柱下部结构迪那203井：13 3/83496.99，12-1/4*4692，8:00-9:40下套管,套管下深4690.01m(共下入套管420根，其中244.5mm11.99mm197根2199.28m，250.8mm15.88mm223根4690.01m，套管产地:日本，钢级:KO110TB，总长:4691.30m，（口袋0.7），套余:1.29m，下深:4690.01m；浮鞋:4690.01m，浮箍:4643.96-4644.36m，乘托环:4621.52m，分级箍位置:2501.19-2501.97m)-11:00灌泥浆,接地面管线-14:30循环钻井液-14:35试压25MPa-14:40注前置液7m3-15:10注水泥浆52m3(阿H级水泥100t),水泥浆密度最大2.29,最小2.23,平均2.26-（释放一级胶塞），15:15注后置液5.3m3-16:40替泥浆172m3，碰压815MPa-18:00检查回流,投重力塞。-8:00循环调整钻井液。:00-12:00循环调整钻井液-12:05注前置液5m3-12:45注水泥浆75m3(阿H级水泥120t)，水泥浆密度最大2.09，最小2.03，平均2.05-12:50压胶塞、注后置液5.1m3-13:30替泥浆92m3，碰压、关孔、关孔压力820MPa-8:00候凝，安装井口。（9 5/8套管坐封吨位90t）。1、组合：浮鞋+套管4根（2）+浮箍+套管2根（1）+乘托环+分级箍+套管2、引鞋浮鞋：引导套管入井，避免套管插入或刮挤井壁；3、浮箍（套管回压凡尔）：防止水泥浆回流。4、承托环：承托一级胶塞、碰压。控制水泥塞高度；5、套管扶正器：使套管在钻井中居中，提高固井质量。6、重力塞：打开循环孔7、关孔塞：关闭循环孔，同时代替二级胶塞碰压。8、前置液：提高水泥浆顶替钻井液效率，改善水泥环质量，避免水泥污染钻井液，9、后置液：避免污染，改善顶替效果。八、井控装备1、概要（1）、组成：防喷器，控制装置，节流压井管汇，内防喷工具，加重装置，灌浆装置，分离器，监测仪表。（2）、特点：动作迅速，操作维修方便，安全可靠。（3）、通径：180、230、280、346、426、476、528、540、680共9种。 压力级别：14、21、35、70、105， 代号：FZ，2FZ，（3FZ），FH2、环形防喷器（多效能、万能）功能：（1）封闭各种形状（方钻杆，取芯工具、电缆、钢丝绳等）工具与井筒环空； （2）全封井口； （3）过18度钻杆，强行起下钻。现场：保护胶芯，不做封零试验，不转动钻具，过18度接头，油压不超过10.5，不长期关井，不作为泻压工具，妥善保管。锥形胶芯：储胶量小，上推力小，耗油小，变形小，外形小（瘦高）。组合胶芯：内胶芯，外胶芯，无支撑，纯胶（磨损下，寿命长），体积小，重量轻，结构复杂，封零不理想。3、闸板防喷器（1）封闭相应尺寸的钻具，全封。（2）特殊情况下壳体侧门进行泥浆循环。（3）剪断钻杆。（4）悬挂钻具。闸板尺寸与井内钻具尺寸对应（变径闸板），全封，剪切，承重，长期封井，不适宜活动钻具。壳体，闸板，活塞，活塞杆，油缸等组成。锻件，液压开关侧门，更换闸板快速，自激式密封，所有运动件密封。现场：不得打开泻压，每次起下钻开关一次。4、控制系统为开关防喷器和放喷阀提供液压能，一般用“气控液”型，操纵气动换向阀。代号：FKQ6406，FK防喷器控制系统，Q气控，640储能器容积640升，6控制对象6个。5、节流管汇压井过程中，通过节流管汇提供一定的井口回压来维持稳定的井底压力。通过节流阀的泄压作用，降低井口压力，实现“软关井”，放喷，保护井口。关键部件：节流阀，平板阀。6、内防喷工具 上下旋塞（保护水龙带），回压阀（箭形，投入式，浮阀）。7、分离器分离混入泥浆的天然气，回收泥浆。九、井控工艺井控概念，1、溢流，井底压力=静液柱压力+环空压耗+井口压力溢流原因：地层压力掌握不准；钻井液柱高度降低（灌泥浆不满，漏失）；钻井液密度降低（空气带入钻井液）；抽吸作