钻井工程1.ppt

1、钻井工程,主讲：付 建 红 徐 碧 华 辅导：袁 其 骥 石油工程系钻井教研室,钻井工程所包含的内容,钻井工程概述 岩石力学 钻头 钻柱 泥浆 喷射钻井 （以上内容由付建红老师讲授）,钻井工程所包含的内容,优化钻井 防斜技术 定向钻井 油气井压力控制 固井 完井 （以上内容由徐壁华老师讲授）,钻井定义、目的,定义：利用机械设备，将地层钻成具有一定深度的园柱形孔眼的工程。 钻井目的： 确切地了解地下地质情况，正确判断储油构造，为油田开发方案提供第一手资料。钻井过程中，可以通过岩屑录井、取心、电测得到地层分层、岩性、岩石的物理化学性质、含油气情况。 开采油气，提高油气采收率 形成油气到地面通道。

2、油田开采后期钻注水或注气井。,油气钻井类型,以目标分类： 基准井（参考井） 预探井 详探井 生产（或开发）井 注水（气）井,油气钻井类型,基准（或参数）井为了获得全部地层剖面资料并兼探石油。一般情况要求全取心，这种井钻得较深，要钻穿经过地震勘探设计所需的全部沉积岩。 预探井主要上为探明油田面积，油水边界线，为油田计算可靠工业储量提供资料。,油气钻井类型,详探井在已证实有工业开采价值的油田上，为确定油层参数，查明油田地质特性，为油田开发做好准备的井，这种井在油层部位要求全取心。 生产（开发）井在已探明储量，有开采工业价值的油田构造钻产油气井。 注水（气）井为了提高采收率，达到稳产所钻的井。,国外

3、钻井水平,世界上最深的直井：12260米，原苏联在科拉半岛的井，德国正在施工一口设计14000的井。 世界最深的水平井：Cliffs油气公司1991.11在 Bagou Jack油田钻成一口水平井，造斜点井深：4446、垂深4672，测深5212创世界水平井最深纪录。,国外钻井水平,世界水平段最长纪录：aersk油气公司1991.11在北海、丹麦海域Tvra West Bravo油田钻成一口水平井、测深4768、垂深2266、水平段长2501创世界水平段最长纪录。 水平位移最大的大位移井：Statoil公司在施达福油田钻成一口水平井、测深7028，垂深2681、水平位移6086创世界纪录,钻井

4、工程技术的发展,概念时期（1900-1920） 钻井和钻井液配套 牙轮钻头使用 下套管用水泥封固 发展时期（1920-1948） 以上概念进一步发展，开始使用大功率钻机。,钻井工程技术的发展,科学化钻井时期（1948-1968） 喷射钻井技术（水射流理论） 镶齿、滑动密封轴承钻头的使用 低固相、无固相不分散钻井液体系和固控技术 地层压力检测技术井控技术平衡压力钻井技术（压差理论）,钻井工程技术的发展,自动化钻井时期（1968目前） 自动化钻机 井口自动化工具 钻井参数自动测量 计算机在钻井工程中应用 最优化钻井技术（系统工程分析理论）,旋转钻井钻机,动力系统 旋转系统 提升系统 循环系统 井控

5、系统,动力系统(Power system),柴油机 (diesel engine) 发电机 (generator) 传动机构 (compound) 机械传动 (Mechanical Power Transmission) 柴油机-电传动(electric Power Transmission),旋转系统(Rotating system),转盘 (Rotary Table) 转盘方补心 （Master Bushing) 方补心 (kelly Bushing) 方钻杆 (kelly) 钻柱 (drill string) 钻头 (bit),钻 铤,稳定器,接 头,钻 头,接 头,钻 杆,钻 杆,方钻

6、 杆,起升系统(Hoisting system),井架（derrick) 绞车（draw works) 钢丝绳 (wire rope、fast line、dead line) 天车（Crown) 游动滑车 (traveling Block) 大钩 （Hook),循环系统（Circulating System),泥浆泵（pump) 立管(standpipe) 水龙头(swivel) 方钻杆(kelly) 钻柱(drill stem) 钻头(bit) 环空(annulus),出口管线(discharge line) 震动筛shale shaker 除气器(degasser) 除砂器desander

7、 除泥器(desilter) 泥浆罐 (mud tank),泥浆泵,井控系统（The well Control),球型防喷器（Annular BOP） 旋转防喷器（Rotating BOP) 闸板防喷器（Ram BOP） 方钻杆旋塞（Kelly cock） 压井管汇（choke manifold）,钻井设计,地质设计： 构造、井口坐标、目的层、岩性描 述、地质录井 工程设计：钻井设备、井身结构、钻头设计、钻柱设计、泥浆设计、水力参数设计、套管强度设计、井口装置、钻井施工措施,一口井钻井过程,钻前工程修井场及公路 钻井工程钻机搬安、一开、固表层套管、二开、固技术套管、三开、钻至完钻井深、完井电测

8、、固油层套管 完井工程,oil zone,井身结构,完井方法,1。射孔完井,oil zone,2。裸眼完井,oil zone,裸眼砾石充填完井,套管砾石充填完井,割缝衬管完井,钻井新技术,深井超深井技术（Deep well Drilling) 高温高压的钻井液技术 高温高压的固井技术 深井钻柱、套管柱强度设计 深井提高钻速技术 深井井斜控制技术,钻井新技术,水平井钻井技术（Horizontal well) 长半径（2-6/30m、半径：300m-900m） 中半径（8-20/30m、半径：86m-215m） 短半径 (5-10/m、半径：10m-20m) 水平井是提高开发效益的有效手段。其优点包括提高单井产量，减小水锥和气锥，已经在全国各大油田进行了推广应用。,大位移井：测深/垂深2的井,应用范围： 海上钻井平台 海边开采近海油藏 环境保护要求特别严格的地区 设备： 顶驱 大尺寸钻杆 改进钻机，增大钻机负荷 可变径稳定器 先进的随钻测量系统,大位移井 ERD Drilling Tech.(Extended Reach Displacement),理论： 井身轨迹优化 井壁稳定理论 摩阻分析 扭矩测量及分析 环空流体学及环空携岩 钻柱强度分析,钻井新技术,负压钻井技术(Underbalanced Drilling) 指钻井过程井内压力小于地层压力一定值的