经典石油工程课件石油工程导论2.ppt

1、第五章挖掘方法和技术挖掘是勘探和开发的重要手段。 是利用一定的工具和技术在地层上打开一定直径和深度的井眼进行加固的过程。 第一节钻井方法和基本钻井工艺一、吨钻井：间歇钻井提升钻头和钻头，激烈下降，利用冲击力，使钻头破碎岩石，形成井眼。 形成的破碎岩石称为岩屑，用砂捞筒从井底捞上来。 挖掘是间歇性的，效率很低。 现在中止使用。 冲击钻井的挖掘机见左图：包括井架、提升系统、挖掘机和钻头等。 用钻头的抬起和放下的冲击破碎岩石，用打捞筒除去井底的岩屑。 这是初期的挖掘方式，在石油工业和其他工业领域使用过。 二、旋转钻井：旋转钻井为连续钻井。 常用的是转盘挖掘。 参照左图。 转盘使钻头旋转，利用钻头的压

2、力和旋转来破碎井底岩石。 形成的岩屑通过钻井液的循环输送到地面。 用钻头深化井眼，能够适应井下的各种情况。 挖掘是连续进行的。 钻头一般是一定长度的钢管。 用螺丝连接下入井筒，加深井眼。 钻头有一定的使用寿命，请更换。 用连续的高压软管代替普通的钻头，称为柔性管(连续管或柔性管)。 使用的钻头是柔性管道钻头，请参照下图。 如果转台不能挖掘，则用井下动力钻头旋转驱动钻头，进行挖掘。 井下动力钻是一种由高压钻井液体驱动的水力机械。 有的使用马达。旋转钻井是现代的钻井技术。 在石油工业中被大量使用，在开采地下水的过程中也被使用。 三、旋转钻井的基本过程旋转钻井是一个复杂的过程，一般是野外流动作业。

3、使用大型设备需要大量的材料和成本。 1 .钻前准备：道路工程平井场、设备安装、井口准备、材料准备。 2、钻井：正常钻井、循环泥浆、订单根、钻井更换钻头、下各层套筒3、固井完井：下套筒、水泥注入。 第二节钻井类型一、石油井的特点：石油井包括油井和气井。 特点是井深较深，一般深度从数百米到数千米，部分油井深度达到8000米。 与采煤竖井相比，油井直径较小的一般为100400毫米，人不能进入油井井下工作。 二、油井类型钻井是油气资源勘探与开发的直接手段。 因此，在油藏勘探开发中，将油气井分为几种类型。 根据油井的目的和应用，油井可分为探井和开发井两种。 1、探井：主要目的是探测一个地区的地质状况和油

4、气资源井。 可分为地质浅井、地层探井、预探井、详细探井、资料井等。 探井的目的是了解地层的情况，要求在钻井过程中取得详细的地层资料。 探井在弄清地下油气状况后，可以改为开采井。 海外有一个初期不了解地下情况就挖的探井，被称为野猫井。 探井往往是在新地区挖掘，条件差，地下情况不太熟悉，所以有相当大的难度和风险。 探井的数量比较少。 2、开发井：主要目的是开采油气资源的井，有开发井、注入井、调整井、检验井等。 开发井已经通过阐明或开采的油藏进行，为了使油田有高产量，大多需要挖掘大量的开发井。 的双曲馀弦值。 开发井有油井、气井等。 用成熟的油藏进行挖掘，挖掘的难易度和风险的程度很低。 开发井根据生

5、产需要有很多类型和技术，保证油气井的高产量。 例如定向井、水平井、集中配置的簇井群等。 第三节挖掘设备的挖掘设备是成套设备，通常称为挖掘机。 一般来说，一套挖掘机组成一个挖掘队。 在辅助部门的协助下可以独立完成钻井任务。 挖掘机分为小型、中型、大型挖掘机，适用于不同的油井深度。也可以分为陆地挖掘机和海洋挖掘机。 陆上挖掘机可以分为固定式和车载式。 一套挖掘机包括许多系统，其功能是完成旋转挖掘的各项技术。 例如，挖掘、接单根(深井眼)、挖掘机，使挖掘液循环，下套筒、固井循环，可以应对复杂的情况。 挖掘工作必须由辅助部门协助。 一套挖掘机概略图如下：一套挖掘机由提升系统、循环系统、旋转系统、驱动与

6、传动系统、控制系统等组成，有时还包括井控系统。 挖掘机可以是电动机驱动(海上)，也可以是柴油机驱动。 为了便于转移，挖掘机由挑选出来的大块构成。 掘进现场照片见下图：一、提升系统由井架、天花板车、游动滑轮、大绳、大钩、绞车等部件组成。 举起或放下钻头，订单根起到加深井眼、提出钻头进行更换的作用。 用于控制进入中的钻孔压力。 用于下套筒和其他作业。 井架高约40米。 能够收纳承担所有钻头重量的钻杆的柱子。 最上面有天花板。 天空是定滑轮组。 可动滑轮组是可动滑轮，用钢丝绳粘在一起做滑轮组。 钢丝绳一方固定，另一方缠绕在滚筒上。 转动滚筒，移动钢丝绳，使游动滑轮上下移动，可以举起或放下钻头等。 二

7、、循环系统由泥浆泵、高压管线、水龙头、立管、水龙带、泥浆槽、钻井液净化器等组成。 其作用是使钻井液循环，进行钻井。 典型的挖掘压力循环系统见左图：挖掘中的挖掘液循环流程是挖掘液在泥浆灌溉(12 )中被泥浆泵(4)吸入加压。 高压钻井液通过高压线(6)、立管(2)、水龙带(1)到达水龙头(3)。 在通过水龙头旋转的状态下进入方孔钻头(5)内，进入钻柱(7)直至钻头(14 )，从钻嘴喷出，清洗井底。 钻井液携带的岩屑进入环状空间(10 )，到达地面。 用地面泥浆槽(9)和净化设备(11 )处理干净后，转入泥浆灌溉(12 )进行回收利用。 三、旋转系统由转盘、水龙头组成。 功能是旋转钻头，给钻头施加

8、力矩，破碎岩石。 保证钻井液在旋转条件下能够正常循环。 四、驱动和传动系统由动力机械(电动机或柴油机)、传动设备(联轴器、皮带或链、传动箱或变速器)等构成。 可并联多台动力机械，向泥浆泵、绞车、转台分配动力。 五、控制系统由空气压缩机、控制部件(离合器、控制阀)等组成，控制各个部件的运行。 六、井控系统由井口防喷器、放喷嘴等组成，控制井筒的液体和气体流动。 例如，可以关闭井口防止喷井，或者使井循环。陆上用固定式挖掘机的图左：车装式移动挖掘机请参照下页的图海洋挖掘机和移动式平台、海上固定式挖掘平台、第四节挖掘工具的挖掘还使用了很多挖掘工具，包括挖掘工具(井下工具)、挖掘工具(井口工具)等。 一、

9、钻头直接破碎岩石，形成井眼的工具。 有牙轮钻头、刮板钻头、金刚石钻头等。 1 .牙轮钻头利用齿轮齿，通过钻头压力和扭矩压入岩石进行剪切破碎。 适用性广，寿命短。 软地层能容纳几千米，硬地层只能容纳几十米。 各种钻头都是消耗品。 一口井钻井中的钻孔用量与岩石强度和钻井水平有关。 当钻头接近使用寿命时，必须将钻头从井筒中取出来更换。 此时，必须进行抬起钻头和下钻头的作业。 2 .金刚石钻头在钻头切削部位嵌入金刚石(人工)，以金刚石最高硬度破碎岩石的钻头。 二、钻柱的钻柱也是基本的钻工具，是下井工具。 1 .钻柱的作用：传递扭矩，施加钻压，冲泥浆，拉长井眼，放下钻头，进行特殊作业。2 .由钻柱组成：

10、由上部的角钻杆、钻杆、下部的刚钻之后的钻压机和连接各种钻头的配合接头等组成。 叫钻柱。 各种钻头是中空的，可以使钻井液流动。 两端都有螺丝，所以很容易连接。 螺丝一般是锥形螺丝。 a、方钻杆的特点是中部外形为方形，通过转台中间，使其旋转，传递扭矩，带着其他钻头一起旋转。 b、钻杆为基本钻头。 钻杆两端有粗接头，中间有细本体。 钻杆由两端的内外螺纹连接。 一般来说，将单一的钻杆称为“单根”，连接3根单根称为“柱”或“立根”。 向上钻时，以1柱为单位开始。 钻柱是用来深化井眼的。 进去深入井眼，一次接入一根钻杆。 c、钻压机主要用于对钻头加压，保持井眼不弯曲。 钻床是直径均匀的厚壁管，两端也有连接

11、螺钉。 钻压机的长度应满足虚设钻压和井眼不弯曲的要求。 三、井口工具是指井口操作过程中用于吊起或卸下钻柱的工具，拧紧钻柱螺钉的工具等。 有吊牌、吊环、卡瓦、虎钳等专用工具。液压老虎钳、第六章钻井技术第一节影响钻井的主要因素在钻井过程中有许多因素影响钻井的速度和质量。 不可控制因素是岩石的性质，可控制因素是进入的残奥仪表。 另一方面，钻头压力和转速为1，钻头压力是施加在钻头上的压力。 钻孔压力由提升系统控制。 钻压大，钻速快。 但是，钻头磨损严重，使用寿命下降。 钻孔压力是主要因素，对速度、质量有很大影响。 2 .转速是转盘的转速，是次要因素。 请根据刀具特性和岩石特性控制适当的钻孔压力和转台转

12、速。 二、水力要素：可增加钻井时钻井液的水力功率，提高钻井速度。 水力功率增加，可提高井底冲刷效果。 增加水利功率的方法是提高泵压，减小喷管直径。 三、洗井液的性能控制了洗井液的密度和粘度，降低了洗井液的固相含量。 四、钻井残奥表选择1、平衡压力钻井技术清洗井液柱压力与井筒压力平衡2、高压喷射钻井技术应排量好、喷嘴直径3、优选残奥表钻井技术好、第二节井斜与控制一、井斜与概念正常油井一般为直井，井眼轴线为铅垂线。 但是，由于种种原因，井眼会倾斜。 井眼歪斜用以下的残奥表表现。 井倾斜角：井眼轴线的切线和垂直线的角度。 方位角：简单来说，就是井眼倾斜的方向。 水平位移：在水平投影图上，从有井眼的点

13、到井口的距离。 井斜变化率：每单位长度的井斜变化。 此外还有井眼曲率、方位角变化率等。 二、井斜的危害钻井方面：容易引起钻井复杂情况，地质资料不准确等。 油藏和采油方面：扰乱开发井网，采油困难。 三、井斜原因1、地质因素岩层倾斜、岩石软硬交错等。 2 .钻孔中下部钻头的弯曲是在一定的钻压下钻头弯曲，钻头倾斜，引起井眼的倾斜。 四、控制防斜1、钻压，以钻压机不弯曲或倾斜的角度最小的钻压进行钻压。 2 .使用防倾斜钻头，使用大直径钻压机或满目钻头防止水井倾斜。 第三节洗井在钻井过程中不断循环钻井液是旋转钻井的必要条件。 钻井液被称为钻井的血液。 一、清洗井液的功能和类型1 .功能： a、清洗井底，

14、运送岩屑的b、浮游岩屑c、防止井筒流体进入，平衡地层流体压力d、保护井壁，抵消岩石变形e、冷却润滑钻头和钻柱f、传递水力、井下动力钻头g2、钻井液的类型： a、水性(淡水、盐水)钻井液：以水为基质，由化学处理剂和某固相粒子组成，有固相、无固相、细分散、粗分散钻井液等类型的b .油基(原油、柴油)钻井液：以油系液体为基础的钻井含有水包油乳化液的c .空气钻井液和泡沫钻井液：以气体为基质的钻井液，例如以空气、氮气、天然气为循环系统，或者在水性液体中填充气体形成雾化液体或泡沫液体。 二、洗井液的性能和维护1、洗井液的主要性能：密度：每单位体积的液体质量，单位为gcm3。 水性钻井液的密度可以大于1.

15、0 gcm3，发泡液的密度可以小于1.0 gcm3。 粘度：流体内摩擦力的表现。 流体粘度越高流动越困难，但有利于岩屑的携带。 剪切力：流体开始流动时的力。 切削力大可以有效防止岩屑沉入，使岩屑浮游，但是难以开始流动。 失水量和蛋糕厚度：液体中的自由水析出的能力为失水量，脱水后的固体附着在井壁上的蛋糕的厚度为蛋糕厚度。 影响顺利的挖掘和固井。 固相含量和砂含量：钻井液配置过程中加入的固体和岩屑中混入钻井液不能排除的数为固相含量，岩屑在钻井液中的数为砂含量。 钻井液中的液体和固体污染油层岩石。 PH值：钻井液酸碱程度。 钻井液一般是碱性的。 2 .钻井液的维护：根据井下情况调整钻井液的性能，加入

16、处理剂进行维护。 加水稀释度密度，稀释钻井液，加入化学处理剂，可以调节粘度、脱水量等。 3、钻井液常用处理剂：以化学处理剂为主，高分子有机处理剂较多。 增粘剂、脱水降低剂、加重剂等。 常用钻井液性能测定仪见下图：第四节特殊钻井技术和事故处理一、岩心钻井： 1、岩心钻井目的：直接了解地质状况，了解油层岩石的物性。 2、岩心钻探的特点：岩心钻探为环状钻探，必须使用取芯工具。 岩心钻头是一种特殊的环形钻头。 核心使用了特殊的核心过程。 进入环状残留的岩石的一部分不被破碎，形成核心柱，储藏在核心工具的核心筒中，进行保护。 向上钻时拉出核心工具，即可得到岩石样品。 二、定向进入沿着预先设定的倾斜轨道前进井眼的井眼是定向进入。 1 .用途：用于特殊地形开采，海上开采，集中油井集中开