钻井工艺技术培训教材

1、第一部分钻孔技术第一章钻井设备第一节概述钻机是钻井地面设备的总称。目前常用的钻孔方法是旋转钻孔。其工作原理是利用：牙齿钻头旋转破碎的岩石，形成井。使用钻柱将钻位发送到井底。使用提升设备提起钻柱。使用转盘或井下动力钻驱动钻柱和钻柱旋转。利用泥浆泵循环钻井液取出井渡边杏屑。为此，钻井工艺对钻机有以下基本要求：(1)旋转钻头的能力。钻机提供足够的扭矩和旋转速度，要求保持一定的钻头。(2)钻孔的能力。要求一定的起始重量和上升速度，具有一定的超载能力。(3)洗井的能力。必须提供足够的水力能量来冲洗井和喷射钻井。(4)为了适应钻机以前的特点，要求易于安装、拆卸和运输钻机。钻头由动力机、电机、工作机、辅机、

2、控制器等组成(图1-1)。根据那件事的性质，又可以分为八部分。1.系统设备升级那是一套大功率起重设备。主要由钻孔绞车、游泳系统(钢丝绳、起重机、游泳手推车和大挂钩)、悬挂游泳系统的井架和起重工作的工具(如钳子、吊环、吊卡、卡条、搭扣等)组成(图1-1)。其主要作用是进行向下钻、钻更换、均匀钻输送、套管向下和井下特殊工作等。泥浆循环系统设备主要由泥浆泵、地面高压循环管、水龙头、钻柱、泥浆净化和布置设备等组成(图1-3)。其主要作用是清洁井底，携带碎屑，在喷射钻井和井下动力钻头顶部驱动钻井中传递动力。3.地面旋转钻机主要由转盘、水龙头、方形钻杆、钻杆、钻铤和钻头组成。它的主要作用是不断打碎岩石，加

3、深井眼，处理井下复杂的情况。4.动力驱动设备它属于钻机的动力机，是驱动上升、旋转、循环等三大工人的动力设备。钻井用动力设备主要是柴油机，其次是交流或直流电动机。5.传动系统设备它属于钻机的传动装置。主要作用是将动力装置与工作人员连接，然后将动力传递给每个工作人员(图1-4)。传动系统设备主要由减速箱、离合器、电动皮带轮、电动链轮和战车、倒车机构等组成。根据能量传递方式，可分为机械、液压和液压传动。6.控制系统设备它属于钻机的控制装置。控制内容包括发动机启动、停车、变速、战车等绞车、转盘、泥浆泵等工作人员的启动、停车、调速、方向切换等。控制方法取决于钻头的类型，例如机械、气动、液压、功率控制等。

4、控制系统的主要作用是协调远距离运行指挥和各单位的正常运行。7.钻机底座属于钻头的辅助装置，包括井架、钻头动力机、传动系统、泥浆泵等底座。它主要用于安装钻机的各机关，是钻机不可缺少的渡边杏部分。8.辅助设备它属于钻机的辅助设备，包括供气设备、供水设备、供电设备、钻鼠孔设备、防喷设备、防火设备、辅助起重机设备、保温设备等。它是为整个钻机服务的，是钻机不可分割的一部分。第二节井架和升降系统第一，德里克德里克是钻机提升系统的一部分。其主要作用是安装起重机、拖车、钩子、水龙头、方钻、钻头、钻链等，相当于起重设备的支架，可以存放钻柱。因此，钻井的基本要求是必须有一定的高度和空间。便于钻柱和其他设备的安装、

5、保管和安全快速的深入操作。必须有足够的装载能力适应井下的情况。结构应简单、轻，易于重新定位、拆卸和维修。目前国内常用的石油钻井井有塔型和A型两种。第二，飞天车和游览车1，天空车钻机的天车和油用钢丝绳共同构成钻机的滑轮系统(或游泳系统)。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure美国电视电视剧，)天车是静活轮组，固定在德里克的顶部。旅游车是电动滑轮组，在井架内部的空间上下往复。它们的主要作用是节省力量，减少钢丝绳和钻机的负荷，用10多吨的力量举起数百吨的钻头，达到很大的机械效果。2，购物车游览车和天车一样，型号较多，其基本结构大同小异。三、大钩大钩子是升降机系统的设备之一，正常挖掘时

6、挂水龙头，承受井下钻头的重量，下钻头时挂钩卡完成下一项工作。大钩具有以下基本要求：缓冲，旋转灵活性，安全制动，操作方便，结都小而简单。四、钻孔绞车绞车是提升系统设备的提升部分，其形式取决于钻头的类型。绞车传动机构的主要作用是传递动力，以不同速度驱动转盘和滚轮。绞盘的制动机构可以通过进入时对制动手柄施加的压力大小均匀控制辊子的运动速度和大钩的负荷，从而对钻头进行钻孔，确保正常钻孔。第三节水龙头和转盘一、水龙头水龙头是旋转、上升和循环系统的连接环。承受井内钻头的全部重量，将钻头的自由旋转与水龙头连接，将钻头注入井内，承受循环中的高泵压力，连接钻孔过程中不旋转的大钩子和旋转的方形钻头。二、转盘转盘是

7、钻床旋转系统设备之一。其主要作用是在转盘钻孔中，旋转钻头打破破碎法石。使用井下动力钻具时，在反力矩：次钻井作业中，支撑和悬挂钻头，承受轴向载荷，松开顶锁，处理井下复杂情况，在井下打捞作业时旋转钻头等。三、转盘传输方法转盘的传动方式取决于钻头的类型。现场常见的茄子方法有两种。一个是绞车驱动。第二个是万向轴驱动。1.绞盘驱动器(也称为链传动)转盘的动力是通过绞车的链条传递到转盘上。主要优点是简化传动方式，传动距离大，但受到绞车情况的影响和限制。万向轴驱动器万向轴驱动动力是通过绞车的双行活动链轮(或传动系统)直接到达齿轮箱，然后通过变速器通过万向轴驱动转盘，最大的特点是操作方便、灵活、变速等级多，不

8、受绞车位置的影响和限制。第四节泥浆泵泥浆泵是钻机循环系统设备之一，像人的心脏。通常情况下，循环钻井液、井底清洗、辅助钻头更有效地打破岩石。使用井下动力钻头时，通过进入泵的钻井液传递动力，使钻头移动。通过从喷射钻井流入泵的高压钻井液，通过喷嘴转换为水力能源，清洗井底，直接水力压裂岩石，提高钻井速度。随着钻井生产技术的发展，对泥浆泵的要求越来越高，但其基本要求是功率、泵压力、变位、流量稳定性、耐腐蚀性、耐磨、脆弱部件寿命、轻便、小型、拆解、自动化程度高。泥浆循环过程泥浆循环系统(图1-3)主要由泥浆泵、高压管道、水龙头、水龙头、钻柱和泥浆净化设备等组成。循环过程如下：用：动力机驱动泥浆泵，泥浆泵从

9、泥塘吸入钻井液，通过泥浆泵通过高压泥浆管道、入管、水龙头、水龙头、钻柱通过钻孔冲向井底，然后从钻柱和井壁的环空间中离开井，通过泥浆净化设备再流入泥浆池。v节泥浆净化装置泥浆中固相含量高，降低钻头速度，加剧钻头磨损，污染泥浆性能，污染油气，影响固体质量等。钻探时要及时去除泥浆中的固相含量，去除泥浆中固相含量一般使用机械去除法和化学去除法。机械去除法是利用重力沉降、筛滤、离心旋流等机械方法去除泥浆中固相含量。牙齿方法在现场一般采用振动筛、除砂机等固体控制设备，去除大于l0微米的钻头屑。化学去除法是利用可选的聚沉淀剂保存泥浆中的粘土颗粒，对普通粘土颗粒起到絮凝作用，达到消除有害固体物相的目的。牙齿方

10、法可以去除10微米以下的固相粒子，弥补机械去除方法的不足。第二章钻柱和钻柱第一节钻孔钻头分为刮刀钻头、牙轮钻头、钻石钻头等。一、刮刀钻头刮刀钻头是用于旋转钻孔的最快的钻头类型。其结构简单，制造方便，成本低。在泥岩和页岩等软地层中，钻井速度较高。国内外前后充分发挥刮刀钻头的优点，获得了高指标，在国内使用刮刀钻头，创下了3000多米的记录。刮刀钻头可根据翼数分为双翼(母)、三翼、四翼刮刀钻头，常用的是三翼刮刀钻头。钻头有连接顶部钻头的丝扣，完成整个钻头结构。(威廉莎士比亚、钻、钻、钻、钻、钻、钻、钻、钻、钻)在钻头上焊接水眼和刀片。水雪提高了喷射效果，具有耐腐蚀性。用刀片打碎岩石。二、牙轮钻头齿龈

11、钻头是近代石油钻探中广泛使用的钻头。这是因为牙床钻头起到冲击、破碎、破碎岩石剪切的作用，其特点是牙床钻头和井底的接触面积小、无压高、工作扭矩小、工作刃总长度大。1909年出现的第一个牙床钻头，近一个世纪以来，钻头的材料、切削部分、钻孔轴承、清洁装置等都有了很大的改善。喷嘴的改进解决了钻头的清洁问题，出现了喷辊钻头。使用硬质合金牙齿提高了牙龈的耐磨性。使用密封滑动轴承可以大大提高钻头的工作寿命。三、钻石钻在坚硬、高研磨性的地层钻孔中，钻石钻孔比其他类型的钻孔速度和总英尺高，可以减少钻孔次数，降低钻孔成本。近年来，大庆油田深井钻机的数量继续增加，钻井技术不断改进，追求更高的钻井经济效益，钻石钻头的

12、使用变得非常普遍。第二节钻孔柱在钻探过程中，将方钻、钻头、钻铤等连接到各种连接器，进入井的管道串称为钻柱。钻取字符串具有以下基本作用：(1)通过这种方法，把钻头掉到地板上，拖到地板上。在钻探过程中，无论钻头能钻多深，都必须钻柱实现。(2)钻柱的钻柱部分添加钻柱，使钻柱能更有效地吃地层(禁止用钻柱施加压力，否则钻管磨损快，断裂速度快)。(3)将旋转运动传递给钻头后，钻头可以看作是由转盘驱动的传动轴。(4)钻柱将钻头从地面传入钻柱，因此钻柱也是垂直导管。(5)做水泥挤压、井下事故处理等特殊工作。钻头是连接地面和地下的枢纽，工作条件很复杂，正确的管理和钻头的使用非常重要。钻头钻头李子钻头李子钻头李子

13、钻头杆镇流器镇流器一、钻铤钻头接触钻头，主要是对钻头进行钻孔，防止井倾斜，因此壁厚，单位长度大。壁厚通常为38 53mm，相当于相同大小钻杆的46倍。其直径通常与钻杆接头直径相同。这样可以提高刚度，在压力下容易弯曲，有助于钻直孔。二、钻杆钻杆是钻柱的基本组成部分。它由无杆钢管制成，壁厚一般为9 11毫米。主要作用是传递扭矩和运输钻井液，钻孔越来越长，井孔越来越深。因此钻杆在石油钻井中占有非常重要的地位。三、方形钻杆方钻位于钻柱的顶部，有正方形和六边形两种。钻塔时，方形钻头与方形镗床、转盘镗床啮合，将地面转盘扭矩传递给钻杆，从而引导钻头的旋转。(约翰肯尼迪，美国电视电视剧)四、稳定器在钻柱的适当

14、位置安装一定数量的稳定器，配置不同类型的向下钻组合，以满足钻直井时防止井斜的要求，在钻定向井时控制井轨迹。另外，使用镇流器可以提高钻孔工作的稳定性，从而延长使用寿命。这对钻石钻尤其重要。第三章大庆油田钻井液体系大庆油田钻井液现状、系统基本公式及性能要求大庆油田在长期钻井生产实践中，钻井液的发展演变为早期钙处理泥浆、三钾基泥浆中目前使用的良性复合离子体系、乳液聚合物体系、钾胺聚合物体系、甲酸体系、有机钻井液等。一、两性复合离子钻井液体系：牙齿体系在大庆油田外围开发井、勘探井中应用较多，特点是性能比较稳定，抗高温性好。1、基本配方膨润土46%纯碱0.20.3%NPAN 0.3-0.5% FA-36

15、8 0.2-0.3%XY-28 0.20.3% SPNH 1.02.0%硅腐蚀钾0.8 1.0%鼻子0.04 0.06%2、钻井液性能要求钻井液类型两性复合离子钻井液钻井液性能密度，g/cm3执行地质要求漏斗粘度，s50-70失水/泥浆蛋糕(API)、ml/mm4/1PH值8-9塑料粘度，mPas23-33降伏值，Pa8-12n值0.65至0.55k值，Pasn0.3至0.610秒切线，Pa1.0至2.010分钟相切，Pa4.0至6.0含沙量，%0.6电阻率(18)， m3.5二、乳液聚合物钻井液体系牙齿系统的特点是大庆油田区调整井，多用于二次和三次加密井，成本低，配制容易。1.乳液聚合物系统

16、钻井液公式：膨润土5t纯碱160公斤清水50m3字典水合24h，JS-E将粘度控制在4045s之间，密度加重了地质设计要求。或钻井液10m3，混合浆后加入JS-E包装剂300400kg，FH-C 200kg，满足设计要求。2、钻井液性能要求井段(m)增加0井的深度加重井的深度接合前密度(g/cm3)根据地质要求漏斗粘度(s)45-7050-7045-50API过滤器损失(ml)855泥浆蛋糕(mm)111PH值8-98-98-9节气初始切线(Pa)0.5至1.52.0至4.02.0至4.0精加工切削(Pa)2.0至5.04.0-124.0-12塑料粘度(mPas)3-2810-4010-40动力切线(Pa)5-155-15沙量(%)22三、钾胺聚合物钻井液体系牙齿系统与乳液聚合物系统一样，具有大庆油田区调整井、在二次和三次加密井中使用较多、成本低、配制容易、维护简单等特点。1、钻井液准备第一井钻井液公式：膨润土5t纯碱160公斤清