4钻井(2010).ppt

1、第四章钻井工程，4.1钻井的基本方法是常用的钻井方法，隧道钻井(冲击钻井): 隧道钻井功率小，速度慢。 由于不能满足高速挖掘的要求，特别是深井和超深井不能满足生产的需要，所以要进行回转盘旋转挖掘。 旋转钻孔法的回转盘钻孔：由隧道钻孔发展而来，回转盘钻孔是旋转钻孔方法之一。 主要过程：钻井、洗井、接单根、钻井、固井、完井射流钻井法这种方法利用高压、高速射流冲击供水井底，破碎岩石，随时用射流流体去除破碎的岩屑。 图4-1回转钻井示意图，4.2常用钻井设备，手工工具和材料4大型钻探机(超重钻探机、重钻探机、中型钻探机)的轻型钻探机(2)钻探机结构提升系统井架、天花板、游动系统(包括游动车、大绳、大钩

2、)及绞车天花板安装在井架顶部，游动车在旋转钻井中，回转盘的主要作用是，持续向供水井输送钻井工具，同时转动供水井的钻井工具，传递扭矩和转速。 循环泥浆池、泥浆槽、振动筛、除砂器、除泥器、离心等。 传动系统的传动系统的作用是，将动力机的动力按照钻井技术的要求，传递分配给泥浆泵、绕线器、回转盘等。 操纵系统：包括机械控制、气动控制、液压控制、电气控制、集中控制站及观测记录修订等。 挖掘动力设备底座、4.2.2钻头回转盘的地面需要1定径套的设备，地下也需要1定径套的钻头，该钻头包括方钻杆、钻杆、钻孔机等，可进入其中，钻出连接方钻杆、钻孔机用接头构成的管列(3)钻压机：位于钻柱的最下部，两端分别与钻杆和

3、钻头连接。 (4)接头：是钻柱的组成部分，其主要作用是连接柱，保护重要零配件的合十礼按钮等。 4.2.3钻孔使用的钻头通常有刀片式钻头、牙轮钻头和金刚钻三种。 1 .刮削器钻头分类：按刀刃数分为两翼(鱼尾)、三翼和四翼刮削器钻头。 三翼最常用。 适用范围：一般刮削器钻头为剪切切削型，适用于松软地层。 镶钻是切削研磨型，可用于软、中硬、硬地层。 2 .牙轮钻头分类：根据牙轮钻头的几何形状，可分为双牙轮钻头、三牙轮钻头和多牙轮钻头。 适用范围：牙轮钻头使用数量最多，可同时用于软地层、中硬地层、硬地层。 3 .金刚钻分类：天然金刚钻、人工金刚钻。 由于金刚钻没有轴承等的旋转零配件，钻头的寿命比牙轮钻

4、头长，一般来说几百小时，装尺就能达到1000米以上，特别是在深井中使用更有效。 4 .特殊钻头(1)取心钻头：为取心钻头专用而修订的钻头。 (2)枪型钻头用途：钻头在打捞水泥栓时，在供水井下挖掘铁元素块，或者将铁元素块压入供水井墙壁时使用。在更换小钻头之前，先用它来引导眼睛，起到寻找中和领的作用。 (3)菱形钻头：主要用途是在下套筒前或钻孔中蛋糕太厚时进行吸引眼球钻孔；(4)偏心钻头是为了扩大供水井下部分的供水井直径，或使供水井底部的掉落物居中，容易打捞。 (5)梯形钻头：是在井眼直径变大时，用于寻找中心的专业工具。 4.2.4洗井液洗井液(泥浆)是钻井的“血液”，用于旋转钻井的循环流体统称为

5、洗井液。1、洗井液的作用是使岩屑悬浮携带，通过井口反馈岩屑和泥浆的性能，稳定进行录井的润滑、蒸发制冷钻头、钻头井壁，平衡防止井壁剥离和塌陷的地层压力，发挥水力性能，可以执行喷射钻井和优选的残奥表钻井。 2 .拉力赛的分类和组成粘土粒子是分散体，水是分散媒(或称为粉散相)，拉力赛以粘土为分散体，水是分散媒的分散体。 通常，洗井液习惯称为泥浆，因此构成泥浆的分散体不仅是粘土粒子，分散介质也不仅仅是水。 洗井液的性能要求洗井液的密度：洗井液密度主要用于调节洗井液静液柱压力，平衡地层的细孔压力，防止井喷的发生。 洗井液的流变性：流变性主要指黏性系数，黏性系数为洗井液流动的阻力大小，剪切力为洗井液结构强

6、度的大小。 剪断力和黏性系数过大时流动阻力大，能源消费大，钻孔速度慢，容易用泥包裹钻头。 太小，搬屑能力差，井眼净化差，容易引起供水井下面的事故。 洗井液的成壁性能：洗井液的成壁性能主要是过滤数量，即滤液进入地层的量，另一个是在供水井壁上形成泥饼的质量好坏。 滤失量越低越有利于减少石油气层损害，蛋糕薄而坚韧，有利于井壁的保护。 洗井液的固相含量：固相含量一般指洗井液中水不溶物的总含量和可溶性盐类，其中加重材料、膨润土与钻孔屑、膨润土与加重材料为有用同相，钻孔屑为无用固相，无用同相可以彻底去除，固相含量高，洗井液柱压力大，洗井液石油气降低钻孔速度的洗井液的酸盐基度：所谓洗井液的酸盐基度，是指洗井

7、液中含有的碱量的多寡，即酸中和能力的大小，其多以pH值表示。 4.3钻井技术以回转盘钻井法为例，钻井可分为三个阶段：钻井前准备、钻井和完井，每一个阶段都包括许多具体的工艺流程。 4.3.1钻井前准备1 .定井位2 .道路3 .平井场4 .基础5 .供水、供电、通讯6 .钻井设备的搬家和安装7 .井口准备：主要打管(即钻孔灌注桩)和挖鼠洞。 8、准备钻井所需的各种手工工具、器材，如钻杆、钻孔机、钻机及泥浆泵所需的零配件、洗井液处理剂等。 4.3.2钻井过程1 .是进行钻井生产获得尺寸的唯一手段，是以一盏茶观压力将钻头按压在井底岩石上，使钻头齿陷入岩石旋转破碎井底岩石的过程。 2 .洗井在钻柱的转

8、动和云同步上泥浆泵不断地工作，在供水井底部产生岩屑后，使钻柱的内孔和钻嘴的洗井液流动，撞击到供水井底部，随时将供水井底部的岩屑冲洗至地面，这一过程称为洗井。 3 .订单根据岩石的破碎，钻柱逐渐落下，方钻杆也慢慢进入回转盘，直到方钻杆完全落入人的回转盘内，此时，一个钻杆的长度不能再深钻，必须增加钻柱的长度。 4 .钻头磨损时，把供水井内的钻头柱全部抬起，重新钻头，提升钻头柱的工作称为向上钻，向下钻的工作称为向下钻，统称为向下钻。 5 .固井固井在井眼内使用人的套管柱，向套管柱和井壁环状空间注入水泥浆进行密封。 固井的目的是将松散、容易崩塌、容易泄漏等地层封闭起来，将油、瓦斯气体、水层封闭起来，防

9、止彼此穿透，安装形成石油气通路的井口，控制油的流动，使进入和生产变得容易。 (1)套管分层表层套管下入深度可从数十米到数百米。 管外水泥通常浇在地上。 技术套管用于密封复杂地层，保证平稳钻井。 技术茄克衫水泥高度较高，一般应为封层100M以上，为防止高压瓦斯气体井瓦斯气体泄漏，多将水泥翻到地面。导管、表层管、技术管、油层管、油层管将不同压力的油、瓦斯气体、水层和其他地层隔开，形成了石油气通路，保证了长期生产，满足了开采和增产措施的要求。 (2)注入水泥注入水泥是指将调制好的水泥浆通过一定的设备和过程注入茄克衫，并根据设定修改要求使水泥浆在管外环状空间上移动到规定的高度。 6、石油气井完井、完井

10、方法一般分为茄克衫完井和裸眼完井两种。 完成茄克衫孔的方法是将油、瓦斯气体、水层封闭，防止相互干扰作用，有利于分层试验油、分层开采、分层氧化、分层压裂、分层注水等，防止供水井壁坍塌。 该完井法适应力强，是我国采用最多的完井方法。 缺点是钻井过程中，清扫液易损伤石油气层，孔渗透能力小，石油气与井眼连通差，影响石油气井的产量。 裸眼完井法分为裸眼完井、衬管完井、砾石填充衬管完裸眼完井法：将套管降至石油气层顶部，开挖石油气层，石油气层结束后不卸下套管，露出石油气层部位进行完井。 这种精加工方法适用于石灰岩的裂缝性石油气储藏，或者是比较硬不易崩塌的瓦斯气体层，只有没有水层的情况下才能使用。 方法的优点

11、是在挖石油气层时，所用泥浆密度与石油气层配合，有利于减少对石油气层的损害，有利于保护石油气层，缺点是进行分层氧化，分层压裂比较困难。 衬管完井法：挖开石油气层之前，先将套管降到石油气层顶部，再挖开石油气层。 下一个衬管(带有缝隙的套筒或带眼部的管)。 衬管顶部用封口胶吊在油层管上。 砾石衬管完井法：对于较松散的石油气层，可以在衬管与供水井壁之间填充砾石，以达到出砂严重供水井、更好地支撑供水井壁、防止砂堵塞的目的，称为砾石衬管完井法。 衬管的眼均为狭缝孔，孔为外窄内宽，狭缝大小与出砂粒子大小一致，砾石直径大小也必须与油层出砂直径大小一致，油层夹有气水层时，此完成法采用使不得。 4.4特殊钻井4.

12、4.1定向供水井、丛式供水井、水平供水井应用定向供水井仪、手工工具、钻井工具和技术，沿规定的倾角和方向进行钻井，直至达到目的层。 定向钻井的用途：海上钻井平台或钻井船采用定向钻井，可钻数十至100馀口，该供水井称为丛式供水井。 大大提高平台的利用率。 地面条件受到限制时，如油田位于城市建筑、文化史迹、良田、湖、沼的下部，必须挖掘定向供水井进行开采(参见附图)。 油层地质条件不适合直井开采，可以采用钻井定向供水井、钻井水平供水井、多底供水井等，参见附图。4.5钻井过程的环境污染和控制4.5.1钻井过程中的污染因子钻井废水、废弃钻井液、钻屑、狄塞尔烟、噪音等。 (1)废弃钻井液在钻井过程和完井供水

13、井过程中交换的钻井液和不符合地质要求的性能不合格，排出的钻井液供水井完成时，清水交替钻井液循环系统运行、流出、滴下，或泄漏一部分钻井液，尽可能提高回收性质的pH值引起附近土地盐碱化的加重剂、化学处理剂、石油类、特殊地层中的有害物质排放量在考虑回收率的条件下，进行全井段更换或废弃钻井液池排放的废弃钻井液危害的估算： NaOH、CaCO3、Fe3、SO42-、NaCl是影响地下水地表水pH值的多亚克力酰胺、亚克力酸有毒的Cr3是对环境和人体有毒的盐水钻井液，油基钻井液污染水体。 (2)钻井废水源：机械废水、清洗废水、钻井液废水、其他废水性质pH值高：7.510悬浮物含量高： 20002500mg/L以上含有一定量的污染物：有毒聚合物、有机污染物、无机污染物。 发生量的估算是以统一订正为基础的。每单位尺的废水量约为0.4m3。 (3)挖掘噪音声源机械噪音：柴油引擎(100120dBA )、发电机组(100110dBA )、钻探机、挖掘泵(97dBA )。 作业噪音：固井作业、下套筒、向下钻、撞击声事故噪音：井吹事故噪音。 (4)钻井烟的主要污染物：烃类、二氧化碳、氮氧化物、SO2排放量：与运行台数有关的使用情况有关的柴油引擎实例；4.5.2控制钻井液的污染；(1)废弃钻井液(含碎屑)固化法用固化剂将废弃