3.钻井与完井

1、,二. 钻井工程,48,2,目 录 概况 一、 钻井方法 二、 旋转钻井基本构成 三、 旋转钻井工艺过程 四、 完井方式 五、 钻井新技术,2石油钻井井型类别 1.1 把钻井按钻井的目的进行分类： 区域普查井 ：基准井、剖面井、参数井、构造井 探井： 预探井、详探井、边探井 开发井： 生产井、注入井 特殊用途井：检查井、观察井、调整井、救援井等。,基准井：在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征和 含油气情况、验证物探成果而钻的井。 剖面井：是为了研究地层岩性、岩相变化，为寻找含油 气构造而钻的井。 参数井：为了解区域构造，提供岩石物性参数而钻的井。 构造井：为了了解地质构造特征、验证物探成果，

2、并编 制地下某一标准层的构造图。 探井： 为了确定油气藏是否存在及其埋藏位置（预探 井），对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需 的地质资料（详探井），圈定油气藏边界及其储量 （边探井）。,2石油钻井井型类别与作用,生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气而 钻的井。 注入井：开发后期为了提高采收率及开发速度，而对 油田进行注水注气以补充和合理利用地层能 量所钻的井。 检查井：油田开发到某一含水阶段，为了搞清各油层 的压力和油、气、水分布状况，剩余油饱和 度的分布和变化情况， 观察井：油田开发过程中专门用来了解地下动态的井 调整井：油田开发中后期，为进一步提高开发效果和 最终采收率，而调整

3、原有开发井网所钻的井。 救援井：为了救援而钻的井。,2石油钻井井型类别与作用,直 井：井口与井底在同一条铅垂线上 定向井：沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层， 井口 与井底不在同一条铅垂线上。 水平井：沿着预先设计的井眼轨迹以井斜角85 的角度进入目的层。,3. 把钻井按井斜角不同分类,浅井 ： H6000m9000m,4. 把钻井按井深不同分类,5. 中国石化钻井能力与技术,钻井队： 740个 钻 机： 740台钻机 12000m钻机1台9000m钻机6台7000m钻机230台 年钻井能力：1500万米（5000口井） 顶驱装置： 300台 动力钻具和MWD：550套 最深直井： 8418m，

4、马深1井/500d， 川东北灯影组，2016.5完井，亚洲最深井 水平井最大位移：3500m,高平1井,48,8,48,9,在长期的生产实践中，人类创造和发明了多种钻井方法，并且随着生产的发展，钻井设备也在进步和完善。,一、 钻井方法,48,10,顿钻钻井也叫冲击钻井。 通过地面将钢丝绳拉起，将钻头提离井底，再向下冲击，岩石随之破碎，再不时向井内注水，将岩屑和泥土混成泥浆，再下入捞砂筒捞出岩屑。 钻进不连续，速度慢；冲击方式，费时费事费力 它不适应快速钻井的要求，特别钻深井或超深井它更不能满足生产的需要，因此代替它的是旋转钻井。,1.顿钻钻井,48,11,旋转钻井是利用钻头旋转时产生的切削或研

5、磨作用破碎岩石，是当前最通用的钻井方法。 1901年美国首先使用，中国于30年代中期开始使用，它比顿钻钻速快，并能处理井塌、井喷等复杂情况。 按动力传递方式不同，分为转盘旋转钻井和井下动力钻井两种。,2. 旋转钻井,48,12,又称为转盘钻井，其是从顿钻钻井演变而来的。 地面钻具转动带动井下钻头转动，钻头转动时就可破碎岩石，破碎了的岩屑被泥浆泵泵入井内的泥浆循环带到地面。 连续钻进，速度快，冲击+切削； 地面驱动地下钻头转动，浪费功率。,2.1 转盘旋转钻井,48,13,这是旋转钻井的又一种方法，这种方法钻井就是在钻柱下边接上井下动力钻具，其他的和转盘钻井一样。 钻头转动不是靠转盘而是靠井下动

6、力钻具带动。因此大部分钻具不转动，节省了大量功率，磨损小、使用寿命长。 井下动力钻具包括涡轮螺杆钻具h和顶驱钻井 该方法主要用于钻定向井、丛式井和水平井。,2.2井下动力钻具钻井,最大井深：12226m（俄罗斯地狱之门） 最大单只钻头进尺：2134m(PDC钻头8 / 21.59cm） 最高温度、压力：温度200，压力110MPa 最长的连续取心：128m 最大水平位移：11278m(垂深1637m),48,14,4. 钻井世界纪录,二、旋转钻井系统的基本构成,48,15,系统基本构成（4类） 钻机 钻进工具 钻井液 钻井作业人员,48,16,钻机是全套钻井设备的总称。 目前全球使用最为广泛的

7、是转盘旋转钻机。通常由六个系统组成。 钻机系列有1000m、2000m、3000m、4000m、5000m、6000m、7000m、9000m、12000m钻机 动力有柴油机、电机、混合动力,1.钻机,旋转钻井系统的基本构成,48,17,48,18,旋转钻机,钻机六个组成系统,48,19,钻头与尺寸,应用最多,4 in(12.06cm) 5 7/8 in(14.92cm) 6 in(16.51cm) 7 7/8 in(20.00cm) 8 in(21.59cm) 9 in(24.13cm) 10 5/8in(26.98cm) 12 in(31.11cm) 14 in(37.46cm) 17 i

8、n(44.45cm) 20 in(50.80cm) 26 in(66.04cm),聚晶金刚石复合片钻头,三、旋转钻井工艺过程,48,20,一口井从开始到完成，大致要经历准备工作、钻进、固井、其它作业等工序。,1. 准备工作,48,21,1.定井位 2.修公路 3.平井场 形状大致为长方形，ZJ70钻机：120m100m 4.打基础 5.安装：立井架，安装钻井设备、泥浆泵，安放或挖掘泥浆池等。,三、旋转钻井工艺过程,3. 固井钻进过程之三,48,22,目的 加固井壁，防止浅处井壁坍塌。 隔离钻开的油气、水层，防止开采时层间相互干扰。,将称为套管的无缝钢管下入井中，并在井眼和套管之间灌注水泥浆以固

9、定套管。 固井重要工序:下套管和注水泥,一口井从开始到完成，常需下入多层套管并注水泥，即需数次固井作业。,常用的套管、钻头尺寸,48,23,钻头 套管 6 in(16.51cm) 5 in(13.97cm) 8 in(21.59cm) 7 in(17.78cm) 12 1/4 in(31.11cm) 9 5/8 in(24.46cm) 17 3/4 in(44.45cm) 13 3/8 in(33.97cm) 26 in(66.04cm) 20 in(50.80cm),1.0英寸=25.3995mm,四、完井,48,24,完井，顾名思义，即井的完成，是油气井生产前的最后一道工序。 主要指油气层

10、与井底的连通方式、井底结构及完井工艺。 根据地层的不同性质，可以采取不同的完井方法。 对各种完井方法的要求： （l）使油气层与井底有效地连通起来，尽量减小油、气流动阻力； （2）妥善地封隔油、气、水层，防止各层之间互相干扰； （3）克服井壁坍塌和油层出砂的影响，保证油气井长期稳定生产； （4）能为今后的井下修井作业和增产措施（压裂、酸化）提供方便； （5）工艺简便、完井速度快、成本低。,48,25,裸眼完井 射孔完井 衬管完井 砾石充填完井,常用的四种完井方式,48,26,油层部位不下套管，全部裸露，油层没有任何遮挡地直接与井底相通。 油气向井流动的阻力最小，但井底容易坍塌，不易防止油层出砂。

11、,1. 裸眼完井,48,27,下入射孔枪向油层部位射孔，穿透套管和水泥环，为油、气流入井内打开通道。 能比较有效地封隔和支持疏松易塌的生产层，能为后继生产提供便利条件；但生产层易受到严重侵害，油气向井流动阻力增大等。,徐波2007,徐波2007,2. 射孔完井,48,28,在裸眼的油气层部位，下入一根预先钻好孔眼的衬管，油、气经衬管上的孔眼流入井中。 由于衬管是利用油层中的砂层自然成拱防砂，故不易入工控制。在裸眼井中无法封隔油、气、水层。,3. 衬管完井,48,29,人为地在衬管和井壁之间充填一定尺寸的砾石，使它起防砂和保护生产层的作用。 两种砾石充填方法：裸眼内砾石充填和套管内砾石充填。 油

12、、气流的渗流面积大，阻力较小，同时可以防止油层坍塌出砂和堵死油井，因而油井寿命较长。但是，它在完井工艺上比较复杂。,4. 砾石充填完井,48,30,斜井和水平井，都可称之为定向井。 定向井与普通直井(垂直地面)的井筒形状是不一样的，明显的特点是从井口到井底有一个预定方向的大斜度，最大可达90(水平井) 在油气藏中钻开产层的井段斜度超过85，其水平井段延伸长度约为产层厚度10倍以上的井称为水平井。 使用定向井仪器、工具、钻具和技术，使井眼沿着预定的斜度和方位钻进，直到钻达目的层。 一般的直井，也并非人们所想象的那样是垂直的，实际也都有大小不等方位不一的斜度，但这个斜度都不很大，是要求加以控制的。

13、按井身质量标准的规定，直井井斜不得超过35,1. 水平井（定向）钻井,五. 其他钻井技术,水平井,定向井、水平井、大位移井技术、分支井技术,地质导向钻井技术,地质导向钻井技术,48,35,利用连续油管对地层进行钻进的一种钻井方式。,主要优势：用连续油管钻机进行钻井的最大优点是井控安全、操作简便灵活、不接单根、不压井、保护油层、工作效率高等。连续油管钻井深度目前已达到4000m左右，过油管侧钻的深度已达到5000m。 目前在北美、北海地区连续油管钻井较为普遍。,2.连续油管钻井,Control Cab,Reel Unit,Injector,连续油管尺寸,48,39,3.智能钻井,亚洲首台全液压深

14、井智能钻机TI-350T,48,40,亚洲首台全液压深井智能钻机TI-350T,由德国海瑞克、中石油、四川京石机械三方共同打造的全液压深井智能钻机。是世界顶尖的石油工业装备技术，总投资35亿元(人民币)。2014年 8月27日，海瑞克钻机项目规划用地500亩（遂宁），分三期建设，全部建成后可实现年产“全液压深井智能钻机”40套，产值70亿。 TI-350T全液压深井智能钻机主要技术指标： 最大拉力350T 最大推力160T 顶驱功率800KW 钻井深度6000M 钻井直径445mm215 mm,4. 深海石油钻井,深海钻井是指水深大于900m的海上钻井活动。 海洋的自然条件和陆地不同，有风暴、

15、潮汐、海浪、海流等，因此，海上钻井时，钻井工艺和设备必须适应海上的这些条件。 海洋钻井与陆地钻井的四点不同之处：,48,41,要平稳立起井架，使其经受得住风浪袭击 井口装置把海水与井筒隔绝开来 海洋钻井平台要能保证钻井设备正常工作 海洋钻井费用高，要比陆上钻井高310倍,海上钻井装置 海上钻井设备根据结构特点分类。,48,42,海洋石油981深水半潜式钻井平台 于2008年4月28日开工建造，投资60亿元，是第六代深水半潜式钻井平台，能抵御200年一遇的台风；适水深3000米。 2014年7月15日，“海洋石油981”钻井平台已结束在西沙中建岛附近海域的钻探作业， 2014年8月30日，深水钻井平台“海洋石油981”在南海北部深水区陵水17-2-1井测试获得高产油气流，发现了陵水17-2为大型气田， 2015年6月，