6.1 油气井工程.ppt

第六章油气井工程,6.1钻井方法及原理6.2油气井工程工艺流程,第六章油气井工程,在未发明井以前，古人傍水而居，过着渔猎生活，河流两岸成为了人类的发源地。当人类需要摆脱江河湖沼等天然水源的限制，向更广阔的生存空间发展时，水井就应运而生了。水井不仅用来取饮用水，而且还用来灌溉农田，出现了有名的井田制，促进了社会的发展。,6.1油气钻井方法,一、人工挖井方法,6.1油气钻井方法,一、人工挖井方法,经C14测定表明河姆渡古井是5700多年前的产物。河姆渡古井呈方形，边长约2米，深1.35米，用200多根木棒来建造井壁。,大约距今2200多年前，李冰总结以往的经验，在广都（今四川双流县）成功地使用顿钻钻井技术广开盐井，促进了四川经济的发展，奠定了四川成为天府之国的基础。顿钻大口井的代表是陵井，陵井是后汉张道陵即张天师组织人民开凿的。,二、冲击钻井方法,顿钻大口井阶段：在挖井的基础上使用顿钻冲击的方式,6.1油气钻井方法,6.1油气钻井方法,顿钻小口井(卓筒井)阶段,二、冲击钻井方法,6.1油气钻井方法,顿钻小口井(卓筒井)阶段,二、冲击钻井方法,6.1油气钻井方法,顿钻小口井(卓筒井)阶段,二、冲击钻井方法,6.1油气钻井方法,机械顿钻阶段,二、冲击钻井方法,6.1油气钻井方法,三、旋转钻井方法,6.1油气钻井方法,三、旋转钻井方法,石油钻井的地面配套设备称之为钻机，它是由多种设备组成的一套大功率重型联合工作机组。,6.1油气钻井方法,三、旋转钻井方法,1.钻机系统,（1）动力系统或称驱动及传动系统功能：产生动力；将动力传递分配给泥浆泵、绞车和转盘。组成：动力机和传动部分。,6.1油气钻井方法,三、旋转钻井方法,1.钻机系统,（2）起升系统功能：下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其他井下设备。组成：井架、天车、游动滑车、大绳、大钩及绞车。,三、旋转钻井方法,6.1油气钻井方法,1.钻机系统,（3）旋转系统功能：给钻头提供破岩扭矩；旋转钻柱；接、卸钻柱和钻具。组成：水龙头和转盘。,三、旋转钻井方法,6.1油气钻井方法,1.钻机系统,（4）循环系统功能：通过泥浆循环清洗井底岩屑；同时冷却钻头、润滑钻具。组成：泥浆泵、泥浆净化装置和泥浆槽、泥浆罐。,泥浆泵,排出管线,立管,水龙带,水龙头,方钻杆,钻柱,环空,井壁,钻头,吸入管线,洗井液返出管线,三、旋转钻井方法,6.1油气钻井方法,1.钻机系统,（5）井控系统功能：控制井内压力，防止地层流体无控制地流入井中。组成：防喷器组、钻井四通、节流管汇、压井管汇以及液气压控制机构。,三、旋转钻井方法,6.1油气钻井方法,1.钻机系统,（6）气控系统-功能：确保对整个钻机各个工作机构及其部件的准确、迅速控制，使整机协调一致地工作。-组成：控制面板、传输管线和阀门；执行机构（如气动离合器、气缸和气马达等）以及压气机等。,三、旋转钻井方法,6.1油气钻井方法,1.钻机系统,三、旋转钻井方法,钻头的分类,6.1油气钻井方法,2.钻头,三、旋转钻井方法,（1）刮刀钻头刮刀钻头的组成：钻头体、刀翼和水眼,钻头体,刀翼,水眼,6.1油气钻井方法,2.钻头,三、旋转钻井方法,（1）刮刀钻头刮刀钻头的分类,6.1油气钻井方法,2.钻头,三、旋转钻井方法,（1)刮刀钻头刮刀钻头的破岩形式刮刀钻头是切削型钻头，对不同类型的岩石，其破岩形式略有不同：塑性岩石：刃前岩石发生塑性流动，形成切削破碎。塑脆性岩石：碰撞挤压、小剪切大剪切,1适用于松软地层，机械钻速高；2易井斜；3刮刀钻头寿命取决于刀翼寿命,6.1油气钻井方法,2.钻头,三、旋转钻井方法,(2)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,牙轮,6.1油气钻井方法,2.钻头,三、旋转钻井方法,(2)牙轮钻头牙轮钻头的分类,多牙轮钻头,牙轮数目,单牙轮钻头,双牙轮钻头,三牙轮钻头,最常用,6.1油气钻井方法,2.钻头,三、旋转钻井方法,(2)牙轮钻头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。,超顶,移轴,复锥,1牙轮钻头适用于从软到坚硬的各种地层；2牙轮钻头的寿命取决于牙齿和轴承的磨损情况。,6.1油气钻井方法,三、旋转钻井方法,(3)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,6.1油气钻井方法,2.钻头,三、旋转钻井方法,(3)金刚石钻头金刚石钻头的分类,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,PDC钻头,金刚石镶装特点,表镶金刚石钻头,孕镶金刚石钻头,6.1油气钻井方法,2.钻头,三、旋转钻井方法,(3)金刚石钻头金刚石钻头的破岩形式研磨、铣削岩石,1主要适用于坚硬地层，PDC钻头适用于软到中硬地层；2损坏主要为金刚石切削齿的热损坏、胎体被冲蚀、切削齿受冲击而产生的碎裂。,6.1油气钻井方法,2.钻头,三、旋转钻井方法,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。功用传递扭矩施加钻压输送洗井液计量井深起下钻头特殊作业,6.1油气钻井方法,3.钻柱,三、旋转钻井方法,（1）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1316m，比单根钻杆长2m以上；壁厚比钻杆大3倍。,水龙头,钻杆,方钻杆,转盘面,方钻杆保护接头,6.1油气钻井方法,3.钻柱,三、旋转钻井方法,（2）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，911mm。,6.1油气钻井方法,3.钻柱,三、旋转钻井方法,（3）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46倍。两端无接头。,6.1油气钻井方法,3.钻柱,三、旋转钻井方法,（4）其它钻柱部件接头、稳定器、减震器、震击器。,6.1油气钻井方法,3.钻柱,三、旋转钻井方法,指起下钻、接单根、下套管过程中在井口所用的各种工具。（1）吊钳作用：上、卸钻杆、钻铤和套管丝扣。,6.1油气钻井方法,4.井口工具,三、旋转钻井方法,（2）吊卡和吊环作用：起升、悬持和下放钻具。,6.1油气钻井方法,4.井口工具,三、旋转钻井方法,（3）卡瓦和安全卡瓦作用：在井口悬持无台肩钻具，如钻铤等。（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。,6.1油气钻井方法,4.井口工具,三、旋转钻井方法,（1）定向钻井的用途地面环境条件的限制地下地质条件的限制钻井工艺的需要,6.1油气钻井方法,5.定向钻井,三、旋转钻井方法,（2）定向井井身剖面井身剖面类型三段式、多靶三段式、五段式和双增式。,6.1油气钻井方法,5.定向钻井,三、旋转钻井方法,（3）定向井造斜方法转盘钻造斜工具槽式斜向器,现仅用于套管内开窗侧钻，或不适宜用动力钻具的井内。,6.1油气钻井方法,5.定向钻井,三、旋转钻井方法,（3）定向井造斜方法转盘钻造斜工具水力喷射造斜钻头,仅适用于较软地层且缺少动力钻具的情况。,6.1油气钻井方法,5.定向钻井,三、旋转钻井方法,（3）定向井造斜方法转盘钻造斜工具扶正器组合,扶正器钻具组合不能用于造斜，仅用于已有一定斜度的井眼内进行增斜、降斜或稳斜。,6.1油气钻井方法,5.定向钻井,三、旋转钻井方法,（3）定向井造斜方法井