钻井技术简介
一、引言
钻井技术是石油工程中的重要环节，它是通过钻井设备将钻头沿井眼向地下深处钻探，以获取地下油气资源的一种技术手段。本文将对钻井技术的基本流程、常用钻井方法和关键技术进行简要介绍。
二、钻井流程
钻井流程包括井眼设计、井控工艺、钻井液管理和井眼完整性保护等环节。
1. 井眼设计
井眼设计是根据地质条件和井筒用途确定井眼直径、井眼弯曲程度以及井深等参数的过程。设计合理的井眼能够提高钻井效率和井筒完整性。
2. 井控工艺
井控工艺是通过钻井液的循环、压力控制和井筒固井等方法，防止井眼塌陷、井壁漏失和井下溢流等事故的发生。同时，井控工艺也能保护地层、降低环境污染。
3. 钻井液管理
钻井液是钻井过程中的重要介质，它具有冷却钻头、携带岩屑、平衡井压、控制井壁稳定等多种功能。合理管理钻井液的循环、过滤
和配方，能够提高钻井效率和井眼质量。
4. 井眼完整性保护
井眼完整性保护是指在钻井过程中，通过合理的固井设计和操作，保证井筒的完整性，防止井壁崩塌、井下溢流和地层污染等问题的发生。
三、常用钻井方法
常用的钻井方法主要包括旋转钻进法、振动钻进法和冲击钻进法。
1. 旋转钻进法
旋转钻进法是通过旋转钻杆和钻头来切削地层，然后通过钻井液将岩屑带出井口。这种方法适用于各种地层，能够控制井壁稳定，但进尺速度较慢。
2. 振动钻进法
振动钻进法是通过振动钻头，利用振动力量将地层击碎，然后通过冲洗液将岩屑带出井口。这种方法适用于软弱地层，具有高效率和大进尺速度的特点。
3. 冲击钻进法
冲击钻进法是通过冲击钻头，利用冲击力量将地层击碎，然后通过压缩气体将岩屑带出井口。这种方法适用于硬岩地层，具有高效率和较快的进尺速度。
四、关键技术
钻井技术的发展离不开一系列关键技术的支持，其中包括钻井液技术、井下测井技术和井下定向钻井技术等。
1. 钻井液技术
钻井液技术包括钻井液的配方和循环管理等方面。通过合理的配方，可以满足不同地层的钻井需求。同时，通过循环管理可以控制井眼稳定、冷却钻头和携带岩屑等。
2. 井下测井技术
井下测井技术是通过在钻井过程中，利用测井仪器对地层进行物理参数测量，以获得地层岩性、含油气性和储层性质等信息。这些信息对于判断井眼质量和储层勘探具有重要意义。
3. 井下定向钻井技术
井下定向钻井技术是通过调整钻头的姿态和钻杆的方向，使钻孔按照预定方向和轨迹进行钻进。这种技术广泛应用于水平井、多重分支井和复杂井型的钻井作业中，提高了井眼质量和油气开采效率。
五、结论
钻井技术作为石油工程的重要环节，通过不断创新和发展，已经取得了显著的进展。合理设计井眼、科学管理钻井液、运用井下测井和定向钻井技术等关键技术，能够提高钻井效率和井眼质量，为石油勘探和开采提供有力支持。未来，随着技术的不断进步，钻井技
术将进一步提升，为能源行业的可持续发展做出更大贡献。
钻井方法简介 （不同工具不同工艺） 一、顿钻钻井法 我国古代发明，冲击破岩方式，钢绳冲击钻机，捞砂筒捞岩屑，间歇钻进，效率低，井内压力无法控制。目前仍有少数地区用来打直井。 二、旋转钻井法（现代钻井的主要方法） 冲击、挤压、剪切等多种破岩形式，靠动力带动钻头旋转，在旋转的过程中对井底岩石进行破碎，同时循环钻井液以清洁井底，连续钻进，效率高 1、地面动力转盘旋转钻井法，钻柱旋转，世界各国广泛采用（我公司目前使用的方法之一） 2、顶部驱动旋转钻井 3、井底动力钻具旋转钻井法，钻柱不旋转。减少能耗和钻柱事故。 A、涡轮钻具，特别适用于定向井和从式井，原苏联、罗马尼亚等国家采用的基本的钻井方 法。新技术：多节涡轮钻具，低速大扭矩涡轮钻具、带减速器的涡轮钻具等 特点：钻速高，钻具止推轴承寿命短，降低常规牙轮钻头使用寿命 与聚晶金刚石切削片PDC钻头匹配，可适应高温高速钻井 定向造斜过程中的工艺简单，起下钻次数少 B、螺杆钻具，适用于打定向井、水平井和丛式井，目前使用最普遍的井下动力钻具（我公 司目前常用的钻井方法之一） C、电动钻具 特点：便于操控 电机结构复杂，工作条件复杂，检查电路故障和换钻头都不方便 三、射流钻井法，小孔径的水平井，近十多年发展的，美国加拿大钻了数千口水平井。垂直井、大井眼井试验中。 优点：设备简单 水力能，无能量转换损耗 钻柱、钻头不旋转，减少钻柱事故的发生，提高钻头寿命 方便随钻测量和控制 四、其他（研究和发展中） 激光钻井 电子束射流钻井 岩石融化和气化钻井 化学钻井等 目前较新的钻井技术： –定向井、水平井、大位移井技术 –分支井技术 –深井（4500～6000m）、超深井(6000m～9000m）特超深井（9000m以上）
石油钻井安全技术（一）钻井工程简介 为了寻找油气储藏，除了采纳地球物理勘探方法进行勘探外，还必须钻各种探井，为制定开发方案提供具体的资料。为了开采石油和天然气，要按照油气田的开发方案钻一批生产井和注水井。在油田的生产过程中，还要钻一些观察井和加密井。钻井工程是指在初步探明油、气、水储藏状况后，通过钻具(钻头、钻杆、钻铤等)对地层钻孔，然后用套管联接并向下延伸到油、气、水层的过程。钻井按照施工目的的不同，分为探井和开发井。探井包括地质井、参数井、预探井、评价井等；开发井包括采油井、采气井、注水(气)井以及调整井、检查研究井、扩边井等。 最古老的钻井方法是冲击钻井法，简称顿钻。由于这种钻井方法的效率极低，现在已经被旋转钻井所代替。旋转钻井法是用金属钻杆带动钻头旋转来破碎岩石的一种钻井方法。它通常使用转盘钻机，由转盘通过方钻杆来带动钻杆和钻头旋转。目前世界上绝大部分钻井工作量是由旋转钻井法完成的。现在，也有部分钻机已经开始使用井底动力发动机(主要有涡轮钻具和螺杆钻 具两种)，又称井底动力机钻井法。另外，世界上还有井底发动机与柔性钻杆配合钻井法，但使用极少。 我国石油钻井从1949年建国开始到现在50多年间，经历了组建(1949～1957年)、发展(1958～1977年)和提升(1978年到
现在，也叫做钻井提升时期)三个时期。目前，已经具备了较高的钻井技术水平。21世纪世界钻井发展的趋势是向自动化、智能化钻井发展，我国将重点发展旋转导向钻井技术、超深井钻井技术、大位移钻井技术、提升老油田产量的各类型钻井技术和强化钻井基础理论研究，强化钻井装备的更新改造技术，并在推广和应用先进的企业管理方法方面做出努力。 一、钻井制定与井场布置 (一)钻井制定 所有的井都要进行钻井制定。钻井制定的基本内容包括地质制定、工程制定、进度制定和费用预算四个部分。 钻井制定要本着“科学、安全、经济、环保〞的原则来进行。地质制定应提供钻探目的和要求、地层孔隙压力、破裂压力、岩性特征、地层剖面、故障提示等资料，并提供邻井的油、气、水显示和复杂状况资料，注明含硫化氢地层深度和估计含量。工程制定以此为依据，包括编制合理的井身结构和套管程序，确定钻井液的类型和指标要求等。进度制定和费用预算要建立在本地区切实可靠的定额基础上来进行。在进行钻井制定时，要正确处理好安全、质量、速度、效益以及对社会、公众、环境的影响的
钻井技术简介 钻井技术是石油工程中重要的环节之一，它是通过钻井设备将钻头在地下钻孔，以达到获取地下矿藏或取得地质信息的目的。本文将对钻井技术进行简要介绍。 一、钻井工艺流程 钻井工艺流程包括井选、井设计、钻井液、钻具、钻井工艺等环节。 1. 井选：根据勘探资料、地质构造、矿藏分布等因素，选择合适的井位。 2. 井设计：根据勘探目标和井位条件，设计钻井参数，确定钻井方法、井眼直径、井深等。 3. 钻井液：钻井液是一种循环流动在井孔中的重要物质，它具有冷却钻头、携带岩屑、平衡地层压力等作用。 4. 钻具：包括钻杆、钻铤、钻头等，用于将钻头运行到井底。 5. 钻井工艺：包括井下作业、钻井参数调整、固井、完井等环节，以达到钻井目标。 二、钻井方法 常见的钻井方法有旋转钻井、振动钻井、冲击钻井和旋挖钻井等。
1. 旋转钻井：通过旋转钻头，使钻头切削地层，将岩屑带到井口。 2. 振动钻井：利用振动原理，使钻头在井底振动，破碎地层并带出岩屑。 3. 冲击钻井：利用冲击力将钻头推进地层，达到钻井的目的。 4. 旋挖钻井：利用旋转钻头和钻铤，通过推进钻进地层，形成井孔。 三、钻井技术 1. 钻头选择：根据地层性质和井设计要求，选择合适的钻头，如钻头形状、刀具结构等。 2. 钻井液控制：钻井液的配方和控制对钻井过程至关重要，需要根据地层条件和钻井目标进行调整。 3. 钻井参数调整：包括钻速、转速、钻压、钻力等参数的调整，以保证钻井的顺利进行。 4. 钻井过程监测：通过测井、岩芯分析、地层测试等手段，获取地下地质信息，指导钻井工作。 5. 固井：在钻完井后，通过注入水泥浆或其他填充材料，将井壁固定，防止地层塌陷和井壁塌陷。
目录 第一篇钻井工程 引言……………………………………………………………( )第一章定向钻井技术……..…………..……………………( )第一节定向钻井的发展过程……………………..……( )第二节定向钻井的基本概念……………………………… ( )第三节单点测斜…………………………………………….( )第四节有线随钻…………………………………………… ( )第五节无线随钻MWD……………………………………..( )第二章井下动力钻具………………………………………. ( ) 第一节井下动力钻具的发展..........................................( ) 第二节井下动力钻具的分类…………………..............( ) 第三节螺杆钻具………………………………………...( ) 第四节井下动力钻具的维修与管理…………………...( ) 第五节导向钻井系统………………………………….. ( )
第三章定向井施工工具…………………………………….. ( ) 第四章定向施工中钻具组合的使用………………………..( ) 第二篇钻井泥浆 第一章钻井泥浆的发展过程……………………………… ( ) 第二章钻井泥浆的功用及性能…………………………….( ) 第三章钻井泥浆的现场维护调整………………………….( ) 第四章钻井中发生井漏井塌井喷的预防处理………….( ) 第三篇钻井地质 第一章地质知识在定向施工中的应用…………………….( ) 第五篇定向工程的管理细则(行标)
第一篇钻井工程王钰民纪烈斌刘铸
引言 定向钻井已经发展了几十年，所使用的工具和设备在不断的更新变化，相关技术也在不断的提高；设备由单点测斜到有线随钻、MWD 、再到旋转导向，抛面有两维到三维；大位移井、水平井、分支井。但目前为止陕北地区仍在使用各油田早已淘汰的单点测斜技术进行定向施工，因陕北地区目的层较浅，故仍有其市场和生存空间。其特点：简单方便、成本低、灵活省时。 但行业里还没有针地区对性的单点定向施工方面的学习教材，本文重点介绍在陕北地区单点定向施工技术，希望通过本文的学习能够使朋友们快速掌握这门技术。 在本文中摘录了本人导师原天津大学石油分校王钰民教授编著的〈〈定向钻井技术〉〉；纪烈斌教授编著的〈〈井下动力钻具〉〉部分内容；删除了他们对理论公式的推导部分，用通俗易懂的语言，针对陕北各矿区地层的不同特点，总结了本人多年现场经验，
第五章钻井技术 5.1防斜钻直井技术 5.1.1井斜控制的方法与操作 一、概述 井斜是指井眼轴线偏离了铅垂线。绝对垂直的井是不存在的，事实上井眼轴线是一条在井斜标准范围内的不规则的扭曲的空间曲线。 二、井斜的危害 为了合理地开发油气田，要求所钻的井眼在油层所构成的地下井网尽量与地面布井情况相符。如果井斜超过标准，井眼偏离预定位置，不仅打乱地下井网的合理性，而且会造成严重的后果。 （1）对勘探工作的影响 井斜大了就会造成井深误差，使地质资料不真实，导致地质工作者得出错误结论而漏掉油气层，对小油田显得更为突出。如果井斜过大还会使井眼偏离设计井位，打乱油气田的开发布井方案，使采收率降低。 （2）对钻井工作的影响 井斜过大，钻柱在狗腿井段旋转时产生很大的弯曲变交应力，造成钻具疲劳破坏；在狗腿井段容易拉出键槽导致起下钻 困难甚至卡钻；严重的狗腿有可能 妨碍测井作业和下套管，并因环空 水泥封固不均匀而影响固井质量； 定向井的直井段井斜过大，会给定 向增加难度。 （3）对采油工艺的影响 对于采油工艺来说，井斜过大 就会影响井下的分层开采及注水 工作，如下封隔器困难以及封隔器 密封不好等。对于抽油井常会引起 油管和抽油杆的磨损与折断，甚至 会造成严重的井下事故。 三、井斜控制方法
1.斜井内钻柱的受力情况 我们已经分析了产生井斜的两个基本因素，这只是研究了直井内的情况。但是在斜井内（这是一般情况）井眼的斜度是增大还是减小或是保持某个平衡角度，就取决于钻头的受力情况。 如图5-1为一斜井，井斜角为α，钻铤靠在下井壁，并在切点T处与井壁接触，显然作用在钻头上的力有： （1）钻压 在倾斜的井眼内钻进，由于钻铤弯曲，钻压P不是沿井眼轴线方向施加给钻头，而是偏 离一个角度β。此时钻压可分解为与井眼轴线相平行的力P O 和与井眼轴线相垂直的力P i 。 P =Pcosβ（5-1） P i =Psinβ（5-2）式中 P——钻压； β——钻头倾斜角。 其中P O 对井斜没有影响，而是使井眼沿着原井眼轴线的方向继续向下钻进。P i 将使钻头 偏离井眼轴线，造成井斜。 (2)钟摆减速力 在钻井过程中，下部钻柱始终处于弯曲状态，也就是说始终存在一个增斜力P i 促使井 眼偏斜，井斜角不断增大。但是，钻井实践证明，当井斜角增加到一定值后，就不再继续增加，而保持一定的井斜角，钻出一段斜直的井眼。这是什么原因呢？ 井眼偏斜后，在斜井内切点T以下钻柱的重量W可以分解为平行井眼轴线的力F P 和垂 直于井眼轴线的力F c 。 F p =W2cosα（5-3） F c =W2sinα（5-4） 式中 W——切点以下钻具重量； α——井斜角。 F c 这个力量促使井斜减小的力，可称为减斜力。由于F c 的作用点是切点T以下的钻铤的 中点，因此作用于钻头上的减斜力F j 要比F c 小，约等于F c 的一半。即： F j = 2 sinα ? W （5-5） 由此可以看出。作用在钻头上的减斜力F j 与钟摆作用相似，限制井斜继续增大，使钻
钻井技术简介 一、引言 钻井技术是石油工程中的重要环节，它是通过钻井设备将钻头沿井眼向地下深处钻探，以获取地下油气资源的一种技术手段。本文将对钻井技术的基本流程、常用钻井方法和关键技术进行简要介绍。 二、钻井流程 钻井流程包括井眼设计、井控工艺、钻井液管理和井眼完整性保护等环节。 1. 井眼设计 井眼设计是根据地质条件和井筒用途确定井眼直径、井眼弯曲程度以及井深等参数的过程。设计合理的井眼能够提高钻井效率和井筒完整性。 2. 井控工艺 井控工艺是通过钻井液的循环、压力控制和井筒固井等方法，防止井眼塌陷、井壁漏失和井下溢流等事故的发生。同时，井控工艺也能保护地层、降低环境污染。 3. 钻井液管理 钻井液是钻井过程中的重要介质，它具有冷却钻头、携带岩屑、平衡井压、控制井壁稳定等多种功能。合理管理钻井液的循环、过滤
和配方，能够提高钻井效率和井眼质量。 4. 井眼完整性保护 井眼完整性保护是指在钻井过程中，通过合理的固井设计和操作，保证井筒的完整性，防止井壁崩塌、井下溢流和地层污染等问题的发生。 三、常用钻井方法 常用的钻井方法主要包括旋转钻进法、振动钻进法和冲击钻进法。 1. 旋转钻进法 旋转钻进法是通过旋转钻杆和钻头来切削地层，然后通过钻井液将岩屑带出井口。这种方法适用于各种地层，能够控制井壁稳定，但进尺速度较慢。 2. 振动钻进法 振动钻进法是通过振动钻头，利用振动力量将地层击碎，然后通过冲洗液将岩屑带出井口。这种方法适用于软弱地层，具有高效率和大进尺速度的特点。 3. 冲击钻进法 冲击钻进法是通过冲击钻头，利用冲击力量将地层击碎，然后通过压缩气体将岩屑带出井口。这种方法适用于硬岩地层，具有高效率和较快的进尺速度。
优快钻井技术介绍 众所周知，提高钻井速度是加快油气勘探开发步伐的重要途径。多年来，特别是重组分立以来，经过甲乙双方的积极投入和广大钻井工作者的努力，油田拥有了一系列加快钻井速度的技术，钻井速度也逐年提高，但与国外先进的钻井速度指标相比，仍存在着很大的差距。 一、大港油田采用的优快钻井技术 目前，油田用于优快钻井的成熟配套技术有： 1、高压喷射钻井与优选钻井参数钻井 ●钻头：除钻砾石、安山岩、玄武岩等硬质岩性用HJ517或H517牙轮钻头外，其余地层如明化镇、馆陶中上部、不含砾的沙河街组、孔店组、中生界首选PDC钻头，也可选用HAT127牙轮钻头。 ●喷嘴：牙轮钻头组装中长喷嘴或不等径普通双喷嘴或三喷嘴(大小嘴径比为1:0.68-0.72或1:0.68-0.72:0.68-0.72)。 ●钻具组合： 常规钟摆钻具(用于防斜和降斜)：钻头+短钻铤1-2根或钻铤1-3根+稳定器+钻铤18-21根+加重钻杆+钻杆。 常规满眼钻具(用于稳斜和防斜)：钻头+稳定器+短钻铤1根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤18-21根+加重钻杆+钻杆。 常规增斜钻具(用于增斜)：钻头+稳定器+钻铤1-3根+稳定器+钻铤单根+稳定器+钻铤18-21根+加重钻杆+钻杆或钻头+稳定器+钻铤18-21根+加重钻杆+钻杆或钻头+稳定器+钻铤1-3根+稳定器+钻铤18-21根+加重钻杆+钻杆。 导向钻具(可用于定向、造斜、稳斜、降斜和纠偏)：钻头+导向马达+无磁钻铤1根+MWD+稳定器+钻铤18-21根+加重钻杆+钻杆。 ●钻压：对于牙轮钻头，除防斜吊打、定向、扭方位外，最大的安全钻压为每英吋20KN。对于PDC钻头，钻压一般在40-80KN。 ●转速：对于机械钻机，在上部地层采用Ⅱ档或Ⅲ档的转速，在中深部地层采用Ⅰ档或Ⅱ档转速。对于电动钻机，采用适合牙轮钻头的95rpm。使用PDC钻头时，可采用动力钻具+转盘的复合钻井方式或转盘不低于Ⅱ档的转速。 ●泵压：牙轮钻头的泵压达到17Mpa以上，PDC钻头的泵压达到14Mpa以上。穿漏层、定向与扭方位可适当降低泵压。 ●排量：φ311.1mm及以上尺寸井眼的排量≥55L/S。φ244.5mm井眼的排量≥
石油钻井工程中的钻井技术资料石油钻井工程中，钻井技术资料是必不可少的重要组成部分。它们提供了对地层和钻井操作的详细描述，为钻井工程师和相关人员提供了准确的信息，以指导钻井过程中的决策和操作。本文将从不同的角度介绍石油钻井工程中的钻井技术资料。 一、地质勘探资料 在石油钻井工程中，地质勘探资料是最基础的资料之一。它包括地质调查报告、地质测井资料、地质勘探图件等。地质勘探资料可以提供地层的结构、性质、岩性等信息，为钻井过程中的井眼设计、钻井参数选择等提供基础数据。 二、井眼设计资料 井眼设计资料是钻井工程中的重要环节，它针对具体的地质条件和钻井目标，进行井眼轨迹设计。井眼设计资料包括钻井方案、钻井进度表、钻具选择参数等。井眼设计资料是在地质勘探资料基础上制定的，旨在实现钻探目标的高效、安全和经济。 三、钻探井筒资料 钻探井筒资料是相对于井眼设计资料而言的，在钻井过程中实时获得。钻探井筒资料记录了井眼信息、地层描述、测井数据以及钻井液性质等。这些资料既可以用于分析井眼的稳定性和地层情况，也可以用于评估钻井过程中的效果和风险。
四、钻具使用记录资料 钻具使用记录资料主要是记录钻具在钻井过程中的使用情况。包括钻具的尺寸、型号、使用时间以及检查和维修情况等。钻具使用记录资料能够帮助工程师和相关人员对钻具的状态进行监控，以保证钻井操作的安全和效率。 五、钻井液资料 钻井液资料是关于钻井过程中使用的钻井液的信息。包括钻井液配方、性能参数、测井数据以及钻井液处理过程中产生的废液处理资料等。钻井液资料是为了保证钻井过程的顺利进行，防止井液污染和井眼塌陷等问题。 六、井口操作资料 井口操作资料记录了钻井过程中的各项操作和措施。包括通报、警示等安全事项，操作步骤、仪器设备使用、井口人员配备等。井口操作资料的编制是为了确保钻井过程中的安全和规范操作。 综上所述，石油钻井工程中的钻井技术资料对于钻井工程的顺利进行非常重要。地质勘探资料提供了对地层的详细了解，井眼设计资料为钻井工程提供了指导，钻探井筒资料和钻具使用记录资料能够对钻井情况进行监控，钻井液资料和井口操作资料则确保了钻井过程的安全和高效。这些钻井技术资料相互结合，为石油钻井工程的成功提供了强有力的支持。
水平井钻井技术介绍 水平井钻井技术第一章绪论水平井钻井技术是20世纪80年代国际石油界迅速发展并日臻完善的一项综合性配套技术，它包括水平井油藏工程和优化设计技术，水平井井眼轨道控制技术，水平井钻井液与油层保护技术，水平井测井技术和水平井完井技术等一系列重要技术环节，综合了多种学科的一些先进技术成果。由于水平钻井主要是以提高油气产量或提高油气采收率为根本目标，已经投产的水平井绝大多数带来了十分巨大的经济效益，因此水平井技术被誉为石油工业发展过程中的一项重大突破。第一节水平井的分类及特点水平井是最大井斜角保持在90°左右，并在目的层中维持一定长度的水平井段的特殊井。水平钻井技术是常规定向井钻井技术的延伸和发展。目前，水平井已形成3种基本类型，如图1—1所示。(1)长半径水平井(又称小曲率水平井)：其造斜井段的设计造斜率K＜6°／30m，相应的曲率半径R＞286.5m。(2)中半径水平井(又称中曲率水平井)；其造斜井段的设计造斜率K=(6°～20°) ／30，相应的曲率半径R=286.5～86m。水平井剖平面示意图(3)短半径水平井(又称大曲率水平井)：其造斜井段的设计造斜率K＝(3°～10°) ／m，相应的曲率半径R＝19.1～5.73m。上述3种基本类型水平井的丁艺特点和各自的主要优缺点分别列于表l—l和表1—2。大斜度井、水平井和多井底井技术的应用都有一个共同的目的．这就是降低综合成本和提高油层的开采量。对于同一尺寸的井眼，直井由于出油(气)面积比较小、其几何条件所提供的效率就比较低．而水平井几何条件所提供的效率达到最高，如图1—2和图1—3 所示。大斜度井(井斜角大于60°的井)主要适用于层状油藏。多井底井(在一个井眼内钻几口井)主要用于很厚的垂直渗透油层(具有低孔隙率和垂直裂缝的块状石灰岩)或者短半径横向引流类的井。1．天然垂直裂缝在垂直裂缝油藏中，油气完全处在裂缝中，裂缝之间的非生产底层一般为6~60m 厚，所以垂直井可能只钻到一个产层．也可能一个产层也钻不到，而水平井可以与产层垂直相交，横向钻穿若干个产层裂缝．这样就比垂直井的开采量要高得多。2．水锥和气锥1)水锥水平井可以在油层的中上部造斜，然后在生产层中钻一定长度的水平井段。水平井不仅减少水锥的可能性如图1—4 所示。2)气锥水平井的井眼全部在油砂中有助于避免气锥问题。并可以控制采收率，不致于使气锥的压力梯度过高。水平井成功地减少了水锥、气锥等有害影响。3．低渗透性地层由于固井的影响，石灰岩油藏的孔隙度和渗透率即使在短距离内也可能有相当大的变化。与此相似．砂岩油藏中内部岩层构造倾角的变化也能造成孔隙度和渗透率的变化，这些油藏水平相交可以提高产量。4．薄油层对于薄油层．通过在油层的上下边界之间钻个水平井段可以大大地增加井与油层的接触表面积。对于厚的油层则可以优先选择成本较低的直井完井方法，或者考虑应用多底井的可能性(见图1—5)。5．不规则地层平钻井已经成功地应用产开发不规则油藏。这种含油地层互不关联，孤立存在，地震测量也难以指定其准确位置．所以钻直井或常规定向井很难钻到这类油藏。然而短半径水平井可以从现有直井中接近油藏的位置进行造斜．并且可以避免可能的水锥和气锥问题。6．溶解采矿很多矿藏当今采用溶解采矿法进行开采，水平井可以提高这些矿藏开采的经济效益。7．边际构造、丛式井和加密井水平井可能适用于边际构造，为了在短期内增加总的开采量可以钻从式水平井组(见图1—6)。8．层状油层水平井采油获得的产量增量取决于油层垂直渗透率的值。在垂直与水平渗透率之比值较低的情况下，如水平纹理的油层，大斜度井的效率要远高于水平井的效率。如图1—7。9．重油产层在重油产层中、水平钻井技术具有提高产量的能力。横穿油藏的水平井既可以作为生产井也可以作为注水井。水平井具有如下的优点和应用：(1) 开发薄油藏油田，提高单井产量。水平井可较直井和常规定向井大大增加泄油面积，从而提高薄油层中的油产量，使薄油层具有开采价值。(2) 开发低渗透油藏，提高采收率。(3) 开发重油稠油油藏。水平井除扩大泄油面积外，如进行热采，还有利于热线的均匀推进。(4) 开发以垂直裂缝为主的油藏。水平井钻遇垂直裂缝的机遇较直井大得多。(5) 开发底水和气顶活跃的油藏。水平井可以减缓水锥、气锥的推进速度，延长油
旋转导向钻井技术介绍-图文 引言 近十几年来，水平井、大位移井、多分支井等复杂结构井和“海油陆采”的迅速发展。为了节约开发成本和提高石油产量，对那些受地理位置 限制或开发后期的油田，通常通过开发深井、超深井、大位移井和长距离 水平井来实现，进而造成复杂结构的井不断增多。目前通行的滑动钻井技 术已经不能满足现代钻井的需要。于是，自20世纪80年代后期，国际上 开始加强对旋转导向钻井技术的研究；到90年代初期，旋转导向钻井技 术已呈现商业化。国外钻井实践证明，在水平井、大位移井、大斜度井、 三维多目标井中推广应用旋转导向钻井技术，既提高了钻井速度，也减少 了钻井事故，从而降低了钻井成本。旋转导向钻井技术是现代导向钻井技 术的发展方向。 旋转导向钻井法是在用转盘旋转钻柱钻井时随钻实时完成导向功能。 钻进时的摩阻与扭阻小、钻速高、钻头进尺多、钻井时效高、建井周期短、井身轨迹平滑易调控。此外，其极限井深可达15km，钻井成本低。旋转 导向钻井技术的核心是旋转自动导向钻井统，如图1所示。它主要由地面 监控系统、地面与井下双向传输通讯系统和井下旋转自动导向钻井系统3 部分组成。 1、地面监控系统 旋转导向钻井系统的地面监控系统包括信号接收和传输子系统及地面 计算存储分析模拟系统，有的还具有智能决策支持系统。旋转导向钻井系 统的主要功能通过闭环信息流监视并随钻调控井身轨迹，其关键技术是从 地面发送到井下的下行控制指令系统。
2、地面与井下双向传输通讯系统 目前已提出的信号传输方式有4种，即钻井液脉冲、绝缘导线、电磁 波和声波。通过比较分析，笔者发现这4种传输方式各有优缺点和应用局限，如表1所示。 3、井下旋转自动导向钻井系统 井下旋转自动导向钻井系统是旋转自动导向系统的核心，它主要由3 部分构成，即测量系统、导向机构、CPU和控制系统。 （1）测量系统测量系统主要用于监测井眼轨迹的井斜、方位及地层 情况等基本参数，使钻井过程中井下地质参数、钻井参数和井眼参数能够 实时测量、传输、分析和控制。它经历了随钻测量(MWD)、随钻测井(LWD)、随钻地震(SWD)、随钻地层评价测试技术(FEMWD)和地质导向技术(GST)几 个阶段。 （2）导向机构导向机构代表了目前导向技术的先进水平。按原理不同，导向机构原理可分为: ①导向力原理。推力式（或称偏置式）旋转导向工具和指向式旋转导 向工具。推力式旋转导向工具是通过侧向力推靠钻头来改变钻头的井斜和 方位。而指向式旋转导向工具是预先定向给钻头一个角位移，通过为钻头 提供一个与井眼轴线不一致的倾角来使钻头定向造斜。 ②控制原理。可变径稳定器式旋转导向工具和调制式旋转导向工具。 前者是先通过电磁阀调节在伸缩块上的液压，以使导向力矢量满足所需导 向目标；再通过定向控制系统进行方位与井斜的控制（图2）。而后者是 通过调节涡轮发电机负载电流改变涡轮发电机绕组回路阻抗，以使携带高 强度永磁铁的涡轮叶片与稳定平台内的扭矩线圈耦合产生不同的电磁转矩
第一章定向井（水平井）钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）T.A.英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期，美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的，但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成，井深达10，654米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海的RytchFarm油田钻成的M11井，水平位移高达1，0114米。 垂深水平位移比最高的是Statoil公司钻成的的33/9—C2达到了1:3.14； 丛式井口数最多，海上平台：96口；人工岛：170口；我国定向井钻井技术发展 情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—15井和磨三井，其中磨三井总井深1685米，垂直井深表遗憾350米，水平位移444.2米，最大井斜92°，水平段 长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术；80年代通过进行集团化联合技 术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF128井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井，水平位移达到2666米，最大的丛式井组是胜利石油 管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定 向井42口。 2.定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井多目标定向井丛式定向井救援定向井水平井多分枝 井（多底井） 定向井
石油钻探技术 石油钻探技术是石油工业中至关重要的组成部分，它涉及到地质 勘探、钻井、油井完井及油井生产等方面。石油是世界能源的重要来 源之一，而石油钻探技术是从地下深处开采石油的关键方法之一。本 文将介绍石油钻探技术的工作原理、方法和对环境的影响。 石油钻探技术的工作原理主要是通过钻井设备将钻头送入地下， 钻探地层，寻找并开采石油。首先，石油勘探师需要进行地质勘探， 通过地质学和地球物理学的知识，确定潜在的石油储层位置和性质。 然后，钻井设备被安装在井口附近，开始进行钻井作业。 钻井过程中，首先需要将钻头附加到钻杆上，然后钻杆被放置在 井口，逐渐向下推进。钻头通过旋转和冲击的方式，钻入地下岩石层。当钻头磨损时，需要进行钻头的更换，同时使用泥浆冲洗井眼，降低 钻井时的摩擦。钻井过程中，钻探师根据地质的变化，选择不同的钻 头和钻速，以获得准确的地质信息。 当钻井达到预定深度后，需要进行油井完井工作。这个过程包括 固井、套管、设备安装等工作。固井是将水泥浆注入井眼，固定套管 并使其与岩石紧密接触，防止地下水和石油混合。套管是一种防止地 下岩石坍塌的管道结构，它可以有效保护油井的完整性。设备安装包 括安装抽油机、油管和其他生产设备，以实现石油的提取。 石油钻探技术对环境有一定的影响。首先，钻井过程会产生大量 的废水和废弃物，包括钻井泥浆、固井液和废弃钻具等。这些废物需 要进行合理的处理，以防止对地下水和土壤造成污染。其次，石油开 采会导致地下水位下降和地震的发生。这些问题需要通过科学的方法 来解决，以减少对环境的不良影响。 总的来说，石油钻探技术是石油工业中的基础技术之一。通过钻 井设备，地下的石油储层可以被发现和开采。但是，石油钻探技术的 应用需要考虑对环境的影响，并采取相应的措施来减少环境污染。未
地质导向钻井技术介绍 地质导向钻井技术是一种通过使用测井、地震资料和其他地质信息，引导钻井从始至终经过预定地层的技术。这种技术的主要目的是提高钻井效率和准确性，降低钻井成本，并最大程度地确保井眼的目标地层的质量和完整性。本文将对地质导向钻井技术进行详细介绍。 在地质导向钻井之前，必须进行钻井前的地质评价，收集地质文献、钻探、测井、压力测试等资料。这些数据用于确定钻井目标地层的位置和性质，以及井身中其他地层的特征。然后，在地面上，根据这些信息，绘制出一个地质导向钻井地图。 地质导向钻井地图是一份引导钻井的蓝图。它显示了井眼的需求方位和倾角，并考虑了目标地层的位置和性质，以及井身中的其他地层特征。地质导向钻井地图还可以包含导向钻领和导向测井仪在覆盖整个井身过程中的具体位置和角度要求。 在实施地质导向钻井时，钻具必须按照地质导向钻井地图的要求进行布置和操作。导向钻领和导向测井仪要能够准确测量井眼的方位和倾角，并将这些数据传送到地面。使用这些数据，钻井工程师可以实时确定井眼的位置，并根据导向钻领的控制指令，对钻具进行调整以保证井眼的正确导向。 地质导向钻井技术的优势主要体现在以下几个方面。首先，它可以减少钻探工程的成本，因为井眼可以更准确地抵达目标地层，从而减少了不必要的冗余钻探。其次，它可以提高钻井效率，因为不需要进行大量的时间和精力来重新钻井。此外，地质导向钻井技术还可以减少井眼弯曲和截层等不良钻井现象的发生，从而提高井眼质量和完整性。
总之，地质导向钻井技术通过使用测井、地震等地质信息，使钻井过程更加准确和高效。它可以提高钻井的成功率，降低钻井成本，并确保井眼的目标地层的质量和完整性。随着技术的不断发展，地质导向钻井技术在石油勘探和开发中的应用前景将会更加广阔。
石油勘探中的钻井技术 石油勘探一直是国民经济的重要支柱之一。而在石油勘探的过程中，钻井技术则起到了举足轻重的作用。本文将介绍几种常见的钻井技术，包括岩心取样技术、钻井液技术以及固井技术，并探讨它们在石油勘 探中的作用和应用。 一、岩心取样技术 岩心取样技术是石油勘探中的一项重要技术，它通过钻井设备将地 下岩石的实际物质取出进行分析。岩心取样技术可以提供岩石的物理 性质、化学性质以及孔隙结构等信息，有助于研究地下岩石及其内部 介质的特征和分布。岩心取样技术可以分为旋转取心法、连续取心法 和侧向取心法等不同的取样方式，具体选择取样方式要根据勘探区域 和地质构造的特点来决定。 二、钻井液技术 钻井液技术是指在钻井过程中使用的一种特殊液体，它通过钻井设 备将岩屑和地下水分离，以保持钻井井眼的稳定性和钻具的正常工作。钻井液具有冷却钻头、减少摩擦、稳定井壁和悬浮岩屑等功能。目前 常用的钻井液包括泥浆、泡沫和高密度石油钻井液等。钻井液的选择 要根据勘探区域的温度、井深以及地层类型等因素来确定，以达到最 佳的钻井效果。 三、固井技术
固井技术是指在钻井完成后，通过注入固井材料来封堵井眼和地层裂隙，以确保石油的安全开采和储存。固井技术的主要目的是加强井壁和地层之间的粘结力，减少漏失。常用的固井材料包括水泥浆和硅酸盐浆等。固井技术涉及到固井设计、固井配方以及固井质量检测等多个环节，要根据地层特点和井眼情况来选择最合适的固井方案。 总结 在石油勘探中，钻井技术发挥着重要的作用。岩心取样技术可以为勘探人员提供详细的地质信息，钻井液技术可以保持钻井井眼的稳定性，固井技术可以确保石油的安全开采和储存。这些钻井技术的应用和发展不仅为石油勘探提供了技术支持，也为国家的能源安全和经济发展做出了重要贡献。随着科技的不断进步和创新，相信钻井技术将会在石油勘探领域继续发挥更大的作用。
第一章定向井〔水平井〕钻井技术概述第一节定向井、水平井的根本概念 1．定向井丛式井开展简史 定向井钻井被〔英〕T ．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。〞我国学者那么定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进展钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国开展起来的，在十九世纪后期，美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的，但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术到达了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成，井深达10，654米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国XX的Rytch Farm 油田钻成的M11井，水平位移高达1，0114米。 垂深水平位移比最高的是Statoil 公司钻成的的33/9—C2到达了1:3.14； 丛式井口数最多，海上平台：96口；人工岛：170口； 我国定向井钻井技术开展情况 我国定向井钻井技术的开展可以分为三个阶段，50—60年代开场起步，首先在玉门和XX油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—15井和磨三井，其中磨三井总井深1685米，垂直井深表遗憾350米，水平位移444.2米，最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术；80年代通过进展集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的开展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF128井，井深到达7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井，水平位移到达2666米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井
定向井和水平井钻井技术简介 第一节定向井井身参数和测斜计算一．定向井的剖面类型与其应用 定向钻井就是"使井眼按预定方向偏斜,钻达地下预定目标的一门科学技术".定向钻井的应 用范围很广,可归纳如图9－l所示. 定向井的剖面类型共有十多种,但是,大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型,见图9－2,称为"J"型、"S"型和连续增斜型.按井斜角的大小范围定向井又可分为： 常规定向井井斜角＜55° 大斜度井井斜角55～85° 水平井井斜角＞85°〔有水平延伸段〕 大位移井指总水平位移与总垂深之比n≥2的井,对n≥3的大位移井称为超大位移井. 二．定向井井身参数 实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线.钻进一定的井段后,要进行测斜,被测的点叫测点.两个测点之间的距离称为测段长度.每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深,这三项称为井身基本参数,也叫井身三要素. 1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度. 2．井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角. 3．方位角：以正北方向线为始边,顺时针旋转至方位线所转过的角度,该方向线是指在水平面上,方位角可在0—360°之间变化. 目前,广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的,称为磁方位角.磁北方向线与正北方向线之间有一个夹角,称磁偏角,磁偏角有东、西之分,称为东或西磁偏角,真方位的计算式如下： 真方位＝磁方位角十东磁偏角 或真方位＝磁方位角一西磁偏角 公式可概括为"东加西减"四个字. 4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点. 5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离. 6．闭合距和闭合方位 〔l〕闭合距：指水平投影面上测点到井口的距离,通常指靶点或井底的位移,而其他测点的闭合距离可称为水平位移. 〔2〕闭合方位：指水平投影响图上,从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角. 7．井斜变化率和方位变化率：井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况,方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况,均以度／100米来表示〔也可使用度／30米或度／100英尺等〕. 8．方位提前角〔或导角〕：预计造斜时方位线与靶点方向线之间的夹角. 三．全角变化率〔狗腿严重度〕 狗腿严重是用来测量井眼弯曲程度或变化快慢的参数〔以度／100英尺表示〕.可用解析法、图解法、查表法、尺算法等来计算狗腿严重度k. 全角变化率按<9-1>式计算: 式中： Ｇab－测量点a和b间井段的全角变化率,<°>/30m； Ｌab－测量点a和b间的井段长度,m； αa－测量点a处的井斜角,<°>； αb－测量点b处的井斜角,<°>；
〔一〕人工打导管要求 (1)人工挖一上端直径不小于1.5m，下端直径不小于1m，常度2m 的圆台形坑。 (2)下入Φ520mm×2m 的螺纹管,要求螺纹管居中，垂直度不大于 0.5°，导管中心与转盘中心偏差不大于30mm。 (3)用搅拌好的混凝土将坑填满候凝。候凝18h 后安装井口〔加氯 化钙在24h 后安装〕。 〔二〕机械打导管要求 (1)打导管前,必需先用人工挖一圆形坑，坑中心与设计井位中心不 大于30mm。 (2)打桩机就位必需校正，保证砸下导管在坑内居中，垂直度不大 于0.5°。 (3)砸完导管，必需保证导管头不变形，螺纹不损坏。 (4)导管的规格与下入深度按钻井工程设计。 (5)导管承受Φ339.7mm 套管下砸时，每两根连按处必需上满螺 纹，并用电焊连续焊１周。 (6)井口人工填水泥固定，导管头顶面距地面不大于0.2m。 一次开钻就是在外井施工的安全，安装井控设备需要下表层套管，钻下表层套管井眼的钻井施工过程。 〔一〕大庆地区常用钻具组合
大庆地区常用钻具组合有两种：填满钻具和钟摆钻具〔标准钻具〕。 １真满钻具 〔１〕钻头直径与扶正器直径相差很小，呈填满状态。 〔２〕在较大钻压下可合保证打直井。 〔３〕要确保井口开直，否则将会始终斜下去。 〔４〕简洁发生卡钻事故。因此，仅适宜于低密度开发井，调整井很少承受。 ２钟摆钻具 〔１〕以扶正器以支点，形成对钻头的钟摆力。一旦消灭井斜，就产生降斜的钟摆力。井斜角越大，则产生降斜 的钟摆力也越大。由此，钻出的井眼总是向直井趋势 进展的。 〔２〕扶正器和钻头的距离与钻具刚度成正比。钻压确定后，计算出钻具发生一次弯曲点，则该点既为扶正器的安 放位置。 〔３〕要严格依据设计的钻压钻进，平稳操作。 大庆油田将钟摆钻具定性为标准钻具，钻调整井时普遍承受。 近年来大庆地区钻井使用标准钻具时已不承受Φ190mm 牙轮钻头，所以在钻具组合上将两根Φ184mm 找中器换为两根Φ 159mm 钻铤。 〔三〕钻具构造及钻井参数
双梯度钻井技术 1双梯度钻井技术简介 双梯度钻井（双密度钻井）方法 (Dual Gradient Drilling) 是一种非传统钻井方法，它使用相对小直径的返回管线 (RL)把钻井液和钻屑从海底循环到海面钻井船的泥浆系统。双梯度钻井技术是国外在 60 年代提出的一项新技术，由于它能够解决一系列的深水钻井问题，例如，保持钻机稳定性、防止隔水管脱扣、地层孔 隙压力与地层破裂压力窗口小，难于控制钻井液密度、海底的不稳定性、浅层水流、天然气水合物等，因此， 20 世纪 90 年代，双梯度钻井技术在国外得到了快速发展，取得了一系列成果。 （1）双梯度钻井的原理[30] 双梯度钻井是一种控制压力钻井技术，该技术的主要思想是：隔水管内充满海水 ( 或不使用隔水管 ) ，采用海底泵和小直径回流管线旁路回输钻井液；或在隔水管中注入低密度介质 ( 空心微球、低密度流体、气体 ) ，降低隔水管环空内返回流体的密度，使之与海水相当，在整个钻井液返回回路中保持双密度钻井液体系，有效控制井眼环空压力，克服深水钻井遇到的问题，实现安全、经济钻井。 常规钻井在井眼环空中只有一个液柱梯度，即井底压力由水面到井底的钻井液柱压力来产生，井底压力表示为： p CD 0.0098 CD H TVD (3-1) 式中p CD——常规钻井井底压力，Mpa； H TVD——井总垂直深度，m； 3。 CD——常规钻井液密度，g/cm 而 DGD 钻井液返回回路中将产生两个液柱梯度，从水面到海底为海水或与海水密度相近的混合流体，而从海底到井底则为高密度的钻井液。井底压力表示为： p DGD 0.0098 w H w 0.0098 DGD H TVD H W (3-2) 式中p DGD—— DGD 井底压力， Mpa； H w——水深， m； w——海水密度， g/cm3；