石油工程概论钻井的知识

1、第3章3.1 钻井方法与设备3.1.1 钻井方法概述 我国是世界上最早钻井的国家，早在公元前256年就开始在自贡一带打盐井，随后是波斯、埃及和欧洲，美国从1806年才开始打井。1844年开始出现旋转钻井（英国专利），1845年循环系统问世（法国Fauvelle），1850s年代出现单牙轮钻头，1860年出现金刚石钻头。3.1 钻井方法与设备 顿钻钻井 旋转钻井 新方法3.1.1 钻井方法概述3.1 钻井方法与设备最早的钻井方法：顿钻 3.1 钻井方法与设备最早的钻井方法：顿钻 3.1 钻井方法与设备最早的钻井方法：顿钻 世界上第一口超千米深的盐井。位于自贡市大安区长堰塘自内公路一侧。占地150

2、0平方米。主要建筑有碓房、大车房、灶房、柜房。主要生产设备有碓架、井架、大车、盐锅、盐仓。焱海井采用我国宋代发明的“冲击式顿钻法”在清道光十五年（1835）钻凿成。井深达 1001.42米。日喷黑卤万余担，日产天然气 8500立方米，置烧盐锅80余口。焱海井之钻凿成功，表明了当时我国在钻并技术方面居于世界领先地位。3.1 钻井方法与设备最早的钻井方法： 顿钻 3.1 钻井方法与设备最早的钻井方法： 顿钻 3.1 钻井方法与设备现代钻井方法：旋转钻井3.1 钻井方法与设备探索中的钻井新方法：熔化及气化法热胀裂法化学反应法机械诱导应力法 3.1 钻井方法与设备3.1.2 钻井设备简介1) 钻机分类

3、按钻井深度分为:浅井钻机、中深井钻机、 深井钻机、超深井钻机 （1500m） （15003000m） （30005000m） （5000m）按驱动设备分为:机械驱动钻机（MD）、电驱动钻机（ED）按使用地区和用途分为:海洋钻机、浅海钻机、陆地钻机、从式井钻机、连续油管钻机等 3.1 钻井方法与设备3.1.2 钻井设备简介陆上钻机3.1 钻井方法与设备3.1.2 钻井设备简介海洋钻井平台3.1 钻井方法与设备3.1.2 钻井设备简介连续柔管钻机3.1 钻井方法与设备3.1.2 钻井设备简介2) 钻机组成旋转系统提升系统循环系统传动系统控制系统3.1 钻井方法与设备钻机组成旋转系统主要是转盘和方钻

4、杆3.1 钻井方法与设备钻机组成提升系统 主要由绞车、天车、游车、大钩和井架组成3.1 钻井方法与设备钻机组成循环系统主要由：钻井液泵、管汇、水龙头、钻具、循环池和钻井液净化设备组成3.1 钻井方法与设备钻机组成循环系统3.1 钻井方法与设备主要由：柴油机、发电机、电机、减速器、离合器和链条或皮带等组成钻机组成传动系统3.1 钻井方法与设备3.1.2 钻井设备简介钻机组成控制系统主要有：机械控制、电控、气控、液控、和混合电液控等5种3.2 钻井工艺过程3.2.1 钻前工程3.2.2 设备安装3.2.3 开钻3.2.4 正常钻进3.2.5 固井3.2.5 完井3.2 钻井工艺过程3.2.1 钻前

5、工程定井位：构造位置、地理位置、测线位置;道路勘测：沿途道路、桥梁、洞函的宽度及承载能力，通讯，电力;基础施工：平井场、打基础（混凝土、填石灌浆、水泥预制、木桩、爆扩桩）修泥浆池及污水池;3.2 钻井工艺过程3.2.1 钻前工程3.2 钻井工艺过程3.2.1 钻前工程基础施工混凝土基础木桩基础爆扩桩基础3.2 钻井工艺过程3.2.2 设备安装设备拆卸、竖井架、安装设备、设备校正、试运行；七字标准：正、平、稳、全、牢、灵、通五不漏：油、气、水、电、泥浆3.2 钻井工艺过程3.2.2 设备安装塔式井架3.2 钻井工艺过程3.2.2 设备安装塔式井架A型井架3.2 钻井工艺过程3.2.2 设备安装整

6、体搬迁3.2 钻井工艺过程3.2.3 开钻钻头和钻具准备、钻井液准备、挖方井、定井口、挖圆井、安装导管、打鼠洞、连接钻具、下钻；一次开钻、二次开钻、三次开钻 3.2 钻井工艺过程3.2.3 开钻一次开钻3.2 钻井工艺过程3.2.3 开钻多次开钻3.2 钻井工艺过程3.2.4 正常钻进选择和下入钻具；按既定的钻井参数循环、加钻压、旋转钻进；接“单根”、循环起钻、换钻头、下钻、继续钻进 3.2 钻井工艺过程3.2.4 正常钻进正常钻进起下钻3.2 钻井工艺过程3.2.5 固井1）固井的目的巩固井壁，隔离复杂地层；安装井口装置；封隔油、气、水层，防止互窜。3.2 钻井工艺过程3.2.5 固井2）固

7、井工艺过程钻达目的井深后，循环泥浆、起钻；下仪器测井；下套管；注水泥、侯凝。3.2 钻井工艺过程3.2.5 固井2）固井工艺过程下套管注水泥3.2 钻井工艺过程3.2.6 完井即油井完成，是建井的最后一个环节钻开产层；确定完井方式；安装井底、井口装置。3.3 钻井液3.3.1 钻井液及其功用1) 钻井液（Drilling fluids）钻井中使用的一种流体；有钻井的血液之称；最早由水和粘土组成，故称为泥浆（Mud)。3.3 钻井液3.3.1 钻井液及其功用2) 主要功用软化地层、帮助破岩；悬浮和携带岩屑；清洗井底、提高破岩效率；平衡地层压力、防止井喷；保护井壁、预防垮塌；传递动力到井底；冷却和

8、清洗钻头；传递井下信息；3.3 钻井液3.3.1 钻井液及其功用 3) 钻井液的主要性能密度；流变性（粘度、切力）；失水造壁性（失水、泥饼）；润滑性、散热性、抑制性 3.3 钻井液3.3.2 常用钻井液类型3.1 钻井方法与设备主要由：钻井液泵、管汇、水龙头、钻具、循环池和钻井液净化设备组成3.3.2 钻井液循环系统3.3 钻井液3.3.3 钻井液循环系统3.1 钻井方法与设备3.3.3 钻井液循环系统钻井液泵、循环池净化设备3.3 钻井液3.3.3 钻井液循环系统钻井液净化装置2）振动筛4）除泥器5）清洁器1）除气器6）离心机3）除砂器3.3 钻井液3.3.3 钻井液循环系统钻井液净化装置4

9、）除泥器5）清洁器3）除砂器3.3 钻井液3.3.3 钻井液循环系统钻井液净化装置6）离心机3.4 钻井工艺技术3.4 .1 常规钻井3.4 .2 取心钻井3.4 .3 斜井、定向井、分支井3.4 .4 欠平衡钻井3.4 钻井工艺技术3.4.1常规钻井选择钻头与钻具制定钻井参数喷射钻井工艺3.2 钻井工艺过程3.4.1 常规钻井各种钻头 刮刀钻头牙轮钻头取心钻头PDC钻头3.2 钻井工艺过程3.4.1 常规钻井各种钻具钻头接头钻铤钻杆扶正器3.4 钻井工艺技术3.4.1常规钻井制定钻井参数钻压 （t 或 kPa）根据地层岩性、钻头类型和尺寸确定由钻铤的部分重量产生转速（rpm）根据地层岩性和钻

10、头类型确定排量（l/min）由携带岩屑和工艺要求确定3.4 钻井工艺技术3.4.1常规钻井喷射钻井工艺工作原理 将钻井液泵能发出的功率尽可能多的传递至钻头，并转换为射流水力能，以帮助破岩与清洗井底。3.4 钻井工艺技术3.4.1常规钻井喷射钻井工艺工艺步骤 根据携岩要求确定钻井液泵的缸套尺寸；根据排量与泵功率以及循环阻力之间的关系确定最优排量；计算循环损耗和钻头处可获得的泵（水力）功率；选择钻头喷嘴尺寸，将可获得的功率转化为射流水力能。3.4 钻井工艺技术3.4 .2 取心钻井目的：获取地下岩样，以供分析岩石特性，为钻、采工艺提供依据。工具：取心钻头、岩心抓、岩心筒3.4 钻井工艺技术3.4 .2 取心钻井种类：单筒取心（ 12m）长筒取心（可达数十米）密闭取心（隔离钻井液）3.4 钻井工艺技术3.4 .2 取心钻井3.4 钻井工艺技术3.4 .2 取心钻井3.4 钻井工艺技术3.4 .3 斜井、定向井、分支井定向井的目的与用途3.4 钻井工艺技术3.4 .3 斜井、定向井、分支井水平井、分支井3.4 钻井工艺技术3.4 .4 欠平衡钻井井底液柱压力地层压力常用气体类钻井液（空气、天然气、氮气、废气CO2）或充气钻井液实现需要特殊井口防喷装置3.4 钻井工艺技术3.3.5 钻井事故