钻井概述演示稿.ppt

1、钻井与完井工程,主讲：付 建 红 中国石油工程学院钻井研究室,钻井与完井工程课时安排,概述(2学时) 井身结构设计（6学时） 钻井液（8学时） 钻井工艺（12学时） 压力控制(6学时),定向钻井与防斜（10学时） 固井完井（6学时） 储层保护（6学时） 环境保护（2学时）,第一章:绪论,第一章:绪论,第一节：钻井与完井的定义 第二节：一口井的钻井过程 第三节：钻井与完井工程技术发展,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

2、、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。 油田开采后期钻注水或注气井。,油气井类型,地质基准井（参考井） 为了了解地层的沉积年代、岩性、厚度、生储盖层组合，并为地球物理勘探提供各种参数所钻的井 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。 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。,油气井类型,生产（或开发）井 在已探明储量，有开采工业价值的油田构造上钻产油产气井 注水（气）井 为了提高采收率，达到稳产所钻的井。注水注气的主要目的是为

3、了给地层提供生产油气所必须的能量。,国外钻井水平,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创当时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

4、深2681、水平位移6086创世界纪录 英国Witch Farm油田，水平位移已经超过10,000m。,钻井工程技术的发展,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。 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,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

5、（系统工程分析理论） 井下闭环钻井系统 随钻地震,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、, 钻至完钻井深、完井电测、固油层套管 完井工程,钻井设计,地质设计： 构造、井口坐标、目的层、岩性描 述、地质录井要求 工程设计：钻井设备、井身结构、钻头设计、钻柱设计、钻井液设计、水力参数设计、套管强度设计、井口装置、钻井施工措施,oil zone,井身结构(Casing Program),与钻进有关的几个基本概念,钻机 钻头 钻具 钻柱 钻井液 钻压 转速 排量 接单根,旋转钻井钻机,动力系统 旋转系统 提升系统 循环系统 井控系统,旋转钻井系统,

6、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(diesel 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),转盘(Rotary Table),转盘(Rotary

7、 Table),钻 铤Drill Collar,稳定器Stabilizer,接 头(Tool joint),钻 头Rock Bit,接 头sub,钻 杆drill pipe,钻 杆Drill Pipe,方钻 杆Kelley,钻柱组成 Composition of drill string,钻头(Rock Bit),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（Circulati

8、ng 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 除泥器(desilter) 泥浆罐 (mud tank),泥浆泵,钻井泵（Pump),钻井泵（Pump),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 co

9、ck） 压井管汇（choke manifold）,球型防喷器（Annular BOP）,闸板防喷器（ Ram BOP ）,旋转防喷器（ RBOP ）,地面节流管汇 choke manifold,oil zone,井身结构(Casing Program),固井,在钻井到设计套管下入深度后，下入套管 在套管和裸眼之间注入满足一定性能要求的水泥浆 候凝，使得套管和裸眼之间的水泥石具有一定的强度 固井的关键技术 下套管工艺 水泥浆的配方设计 注水泥工艺（浆柱结构、注水泥排量、注水泥过程中的压力控制） 固井质量检测,完井方法(Completiom),1、射孔完井,2、裸眼完井,裸眼砾石充填完井,套管砾石

10、充填完井,grabed packed,割缝衬管完井(slotted Liner),钻井新技术,深井超深井技术（Deep well Drilling) 水平井钻井技术（Horizontal well Drilling) 大位移井 ERD Drilling Tech.(Extended Reach Displacement) 欠平衡钻井技术(Underbalanced Drilling) 连续油管的应用(Coiled tubing Tech.) 保护油气层的钻井完井技术 小井眼钻井技术（Slim Hole Drilling）,钻井新技术,深井超深井技术（Deep well Drilling) 高温

11、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) 定义 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) 关键技术 井眼轨迹测量和控制技术 地质导向钻井技术 井下闭环钻井技术 应用 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。,钻井新技术,大位移井钻井技术（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

12、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) 理论问题 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,钻井新技术,欠平衡钻井技术(Underbalanced Drilling) 定义：指钻井过程井内压力小于地层压力一定值的钻井过程 设备：旋转防喷器、井内流体的地面多级分离器、惰性气体发生器 基本理论：多相流理论 优点： 适合于在异常低压地区钻井 及时发现和保护油气层 提高机械钻

13、速，降低钻井成本,钻井新技术,连续油管的应用(Coiled tubing Tech.) 应用： 钻井 完井 修井 理论： 流体力学分析 疲劳寿命估计,Coiled Tubing(reeled tubing),Coiled Tubing(reeled tubing),Coiled Tubing(reeled tubing),Applications Through-tubing re-entry Conventional re-entry Underbalanced drilling Slimhole exploration Operation Unit is automated and controlled using a PC-based system with a graphical operator