钻井工程介绍概况

第一节 钻井工程一、钻井过程 二、钻井设备 三、钻井现场 四、泥浆 五、井深计算 六、井下压力测试及中途测试 七、岩心描述钻井分直井和定向井。

定向井可分为：普通定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。

普通定向井：在一个井场内仅有一口最大井斜角小于 60°的定向井。

大斜度井：在一个井场内仅有一口最大井 斜角在 60°～86°范围内的定向井。

丛式井：在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向井组，其中 可含一口直井。

多底井： 一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。

斜直井:用倾斜钻机或倾斜井架完成的， 自井口开始井眼轨道一直是一段斜直井段的定向井。

动画 3-1一、钻井过程1、准备工作 定井位：地质师根据地质上或生产上的需要确定井身轴线或井底的位置。

修公路：主要保障能通行重车，有的满载车总重可达 39～40 吨或更多。

平井场：在井口周围平整出一块场地以供施工之用。

井场面积因钻机而异，大型钻机约需 120×90m2，中型钻 机可为 100×60m2。

打基础：为了保证施工过程中各设备不因下陷不均匀而歪斜，要打基础。

小些的基础用预制件，大的基础则 在现场用混凝土浇灌。

安装：立井架，安装钻井设备。

2、钻进 当前世界各地普遍使用的打井方法是旋转钻井法，此法始于 1900 年。

钻进：钻进直接破碎岩石的工具叫钻头。

钻进时用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃入岩 石中。

钻头上边接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以破碎并底岩石广井就会逐渐加深。

加到钻头上的压力叫钻压， 是靠钻柱在洗井液中的重量(即减去浮力后的重量)的一部分产生的。

钻柱把地面的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面一直延伸到井底的，井有多深，钻柱就有多长。

随着井的 加深，钻柱重量将逐渐加大，以致于将超过钻压的需要。

过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备的损坏，所以 必需将大于钻压的那部分钻柱重量吊悬起来，不使作用到钻头上。

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。

- 1 -第一章 海洋钻井工程概述人们普遍认为，石油与天然气是由古时生物遗体逐渐沉积后形成的。

随着沉积物的堆积，地层加厚，压力和温度增加，有机物便在适宜的温度、压力条件下，经过复杂的物理化学变化，转变为石油或天然气。

石油、天然气都很容易流动，它们并不是想象中储藏在地下巨大的湖泊和洞穴中，而是储藏在沉积岩的孔隙中，沉积岩的孔隙对于油气来说是可渗透的，只有当石油、天然气运移并积聚起来才可能形成有工业价值的油、气藏。

大多数石油储藏在地层的圈闭内，每个圈闭上部的盖层对于下面的流体是不可渗透的，如图1-1所示。

井，是人类探查地下资源并将它们采出地面的主要通道。

石油工人怎么知道在何处钻井呢？一般来说，这是地质师的工作，石油地质师通过物探测量获得地下岩石特性的资料（如图1-2所示），然后经过地质分析，确定可能存在油气的圈闭，据此选择合适的井位。

但为了详细掌握地下的地质资料，必须通过钻井来获得，因此，海洋钻井是海洋石油、天然气勘探和开发极其重要的一环。

海洋钻井是围绕井的建设而实施地表（油藏）图1-1 石油与天然气储集示意图- 2 -的耗资巨大的技术密集型工程，钻井过程中，为取全取准各项地质资料所开展的工作叫做录井，主要有岩屑录井、岩心录井、和钻时录井等。

海上钻井平台是海洋钻井采用的主要设备，安装在钻井平台上进行钻井作业的设备称为钻机，如图1-3所示。

下面将扼要介绍海洋钻井工程的基本知识。

爆破发射反射物探车/检波图1-2 物探地震资料收集示意图钻 杆水龙管转 盘绞 车图1-3 海洋钻井常用钻机示意图1、自升式钻井平台自升式钻井平台结构特点是桩腿可以升降，平台做成船形。

当桩腿伸向海底时，平台可以沿桩腿上升到最大潮水位和最大波高以上，如同陆地上固定式平台那样进行钻井作业。

钻完井后，平台下降到水面，借助平台浮力拔出桩腿并向上举升，又可运移到新的井位。

如图1-4所示。

图1-4 自升式平台工作示意图1－自升式平台；2－桩腿；3－直升飞机桩腿的数目最少为三根，桩腿的结构一般为三角形断面的桁架结构。

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。

第一节钻井工程一、钻井过程二、钻井设备三、钻井现场四、泥浆五、井深计算六、井下压力测试及中途测试七、岩心描述钻井分直井和定向井。

定向井可分为：普通定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。

普通定向井：在一个井场内仅有一口最大井斜角小于60°的定向井。

大斜度井：在一个井场内仅有一口最大井斜角在60°～86°范围内的定向井。

丛式井：在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向井组，其中可含一口直井。

多底井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。

斜直井:用倾斜钻机或倾斜井架完成的，自井口开始井眼轨道一直是一段斜直井段的定向井。

动画3-1一、钻井过程1、准备工作定井位：地质师根据地质上或生产上的需要确定井身轴线或井底的位置。

修公路：主要保障能通行重车，有的满载车总重可达39～40吨或更多。

平井场：在井口周围平整出一块场地以供施工之用。

井场面积因钻机而异，大型钻机约需120×90m2，中型钻机可为100×60m2。

打基础：为了保证施工过程中各设备不因下陷不均匀而歪斜，要打基础。

小些的基础用预制件，大的基础则在现场用混凝土浇灌。

安装：立井架，安装钻井设备。

2、钻进当前世界各地普遍使用的打井方法是旋转钻井法，此法始于1900年。

钻进：钻进直接破碎岩石的工具叫钻头。

钻进时用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃入岩石中。

钻头上边接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以破碎并底岩石广井就会逐渐加深。

加到钻头上的压力叫钻压，是靠钻柱在洗井液中的重量(即减去浮力后的重量)的一部分产生的。

钻柱把地面的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面一直延伸到井底的，井有多深，钻柱就有多长。

随着井的加深，钻柱重量将逐渐加大，以致于将超过钻压的需要。

过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备的损坏，所以必需将大于钻压的那部分钻柱重量吊悬起来，不使作用到钻头上。

钻柱在洗井液中的重量称为悬重，大于钻压需要而吊悬起来的那部分重量称为钻重。

钻井工程介绍概况钻井工程是石油工程领域中一项重要的技术活动，是从地面向地下进行钻探操作，以便获取地下的矿产资源，其中以石油和天然气的开采为主要目标。

钻井工程的主要目标是增加地下储层的透水性，以便更好地开采矿藏。

本文将从钻井工程的基本流程、主要设备和技术以及目标和挑战等方面来介绍钻井工程的概况。

钻井工程的基本流程主要包括：选择井址、井孔设计、装备组装、钻井操作、完井装备安装和井口完工等。

首先，在选择井址阶段，需要通过地质勘探和地质勘探数据分析，确定最佳的井址位置，以期最大限度地发掘地下石油资源。

接下来，井孔设计是钻井工程中一项非常重要的环节。

井孔设计需要根据勘探数据和目标矿藏的特点来确定井孔的深度、直径和步骤等。

这是钻井工程成功的关键之一装备组装阶段包括井口设备、平台、钻井机和相应的钻杆、钻头等设备的安装和调试。

完成这一阶段后，准备开始钻孔作业。

钻井操作是钻井工程的核心环节。

在此过程中，需要选择合适的钻头进行钻井操作，通常使用回转钻井法来进行作业。

在钻孔的同时，还需要液压平衡、钻井液循环和钻井液处理等工作。

钻井操作的主要目标是成功达到设计井孔的目标深度，同时获得地下地质条件的相关数据。

完成钻孔后，就进入完井装备安装阶段。

这个阶段包括套管的安装、固井、完井流体的选择和井口的配套设备等。

最后，就是井口完工阶段。

在这一阶段，需要对井口设备进行检查和维护，确保后续开采作业的顺利进行。

钻井工程中的主要设备和技术包括钻机、钻头、钻杆、钻井液和固井等。

钻机作为钻井工程中最重要的设备之一，根据不同的工作要求有不同的类型，如旋转式钻机、回转式钻机和振动式钻机等。

钻头一般由金刚石或合金制成，用于在地下钻孔。

钻杆是将钻头连接到钻机的传递装置，一般由钢管制成。

钻井液是钻井工程中不可或缺的重要组成部分，它在钻井过程中起到润滑、冷却、清洗和悬浮钻屑等作用。

固井则是在钻井完成后，通过注入固井液将套管固定在井孔壁上，以防止地下的油气或水从井孔壁中逸散。

要了解地下地质情况，证实已探明的构造是否有油、含有面积和油气储量，并把石油和天然气从地下开采出来，就需要钻井。

因此钻井是寻找和开发石油的主要手段，钻井是利用一定的机械设备将地层钻开一个井眼的过程。

在实训的过程中，我们不仅懂得并掌握了基本操作技能，实现了理论与实践相结合，不仅加强了对理论知识的理解，对知识的梳理，也加强了实践操作能力，对钻井只是有了完整的了解。

在模拟操作的过程中，检验了我们的实际动手能力及心理素质。

作为大学生要明确目标，做到自强、自信、自给自足。

我相信，在我们的努力下，将会收获更多的知识，使自己真正成为知识和技术兼备的双元化人才。

社会对大学生的需求量还是很大的，对现在就业难的问题，只能说明大学生自己的知识储备和社会实践能力太差，工作经验太少，动手操作能力太差，这些对于学习技能的我们来说，前景还是比较美好的，大学生的主要任务就是积累知识、积累社会经验，时时掌握钻井方面的新技术，尽最大能力不断的完善自己。

做为大学生，要把怎样做人放第一位，因为只有做好人，才能做好事。

因为社会需要我们这些懂技术的石油人才，为祖国的石油事业奉献一生，让祖国的经济建设快速发展，能源是一个国家的肉体，特别是石油资源，所以我们将会为社会的进步，做出不可磨灭的贡献。

一．钻井工程实习前的认识：（一）钻井机械的认识：1、主体包括：天轮、二层平台、A型和塔型井架、立管平台、扶梯、护栏2、天车包括：滑轮组、滑轮车电支架、轴、轴支架、3、天钩包括：钩身、钩座、侧钩、作用；正常钻进时旋转水龙头起下钻具时悬挂吊环4、水龙头包括：鹅颈管、旋转部分以中心管为主、承受全部重量作用：把循环系统旋转系统连接在一起、提供液体压力。

5、转盘包括：壳体轴承、转台、传动轴作用：传递扭矩涡轮钻具中承受反向扭矩起下钻时承受重量倒扣倒洗6、绞车包括：支撑系统传动系统制动系统润滑及冷却系统作用：完成起升和放下作用、可以辅助上卸钻进丝扣.提供给转盘不同的转速、辅助起升井架7、泥浆泵包括：单作用泵双作用泵卧室泵立式泵作用：给钻井液提供能量，把一定排量的钻井液通过中心管输到钻具保证正常循环8、游车（二）钻机系统的认识：1、起升系统：天车、游车、绞车、大钩、钢丝绳、井架作用：起下钻具、下套管2、旋转系统：转盘、水龙头、方口、方补心、钻具作用：传递扭矩、旋转钻进3、循环系统；泵、低高压管线、泥浆泵、立管、钻具、泥浆池、高压管线、钻头、泥浆池→泥浆泵→高压管线→立管→水龙带→水龙头中心管→钻具→钻头→井底→环形空间→泥浆槽→井底沙坑→井底沉沙池。

讲师：沙漠钢板——钻井系列（1)2019.08.24CONTENTS 目录钻井在石油工业中的地位1钻井技术的发展2钻井过程3钻井的分类及特点3石油与天然气是世界各国经济发展所需最重要的战略性资源之一。

自19世纪大规模商业性开采以来，世界石油天然气的消费和需求不断增长，在全世界能源消费结构中的比重急剧上升。

然而地下油气资源通常都埋藏在地表以下几百米到近万米深的各种岩层内。

为了勘探开发这些油气资源，人们必须从地面或海底建立一条通往地下油气藏的通道，于是出现了石油工业及油气钻井工程。

石油工业是指从事石油和天然气的勘探、开发、炼制、储运的生产部门。

油气钻井工程则是通过快速高效破碎井底岩石、取出岩屑、保护井壁等一系列的工艺技术，建立起一条开采油气通道，勘探开发地下油气资源不可或缺的重大工程，主要包括钻井、固井、完井和测井等多种工程技术，涉及地质学、岩石矿物学、物理学、化学、数学、力学、机械工程、系统工程和遥测遥控等多种学科，是一项多学科、多工种、技术复杂、造价昂贵的地下基建工程。

石油勘探方法虽有多种，但钻井是判断地下是否有油气最重要、最直接的手段。

当一个地质圈闭经钻探并确认有工业开采价值的油气后，接下来的工作就是查明它的具体范围和出油能力。

为此，要通过钻井查清油层层数、深度、厚度，搞清油层的岩性和其他物理性质，测试油层油气生产能力，分析原油性质，然后再扩大钻探，进一步探明圈闭含油气情况，计算出地下油气储藏量。

油田开发是指在认识和掌握油田地质及其变化规律的基础上，在油藏上合理地分布油井并确定投产顺序，以及通过调整采油井的工作制度和其他技术措施，把地下石油资源采集到地面的全过程。

由上可知，在石油勘探、开发各个阶段都要进行钻井。

钻井是勘探、开发地下油气资源的基本手段，是探明油气储量和提高油气田产量的重要环节，直接影响着勘探开发的安全与进程，具有技术密集、高投资和高风险的特点。

在世界范围内，油气钻井费用占油气勘探总投资的55%～80%，占油气田开发总投资的50%以上，钻井技术的优劣和水平直接影响着油气勘探开发效益。

钻井工人对自己岗位上所负责的设备，应该做到“四懂”、“三会”、“十字作业”。

十字作业：清洁、润滑、紧固、调整、防腐四懂：懂一般结构原理、懂性能、懂作用、懂故障预防和处理。

三会：会使用、会维护保养（会检查）、会排除故障。

七字标准、五不漏要求：平：主要指设备安装的水平度要符合标准，工作台要铺平（井场、基础的水平等）。

稳：主要指设备安装时不悬空、运转不振动（实、紧）、垫实、上紧。

正：设备位置要对正，不偏不斜，偏差符合标准。

全：设备零部件、护罩、固定螺丝、保险装置、报警装置等要齐全。

牢：设备固定要牢固，零配件、护罩、安全设施的强度要结实。

灵：设备的制动系统、控制系统、运转等要灵活可靠，仪器、仪表灵敏准确。

通：各种管线、油、气、水、电路要畅通。

五不漏：不漏油、气、水、电、钻井液。

三基工作：以党支部建设为核心的基层建设；以岗位责任制为中心的基础工作；以岗位练兵为主要内容的基本功训练。

简称：基层建设、基础工作、基本功。

钻井分类1、按照钻井的地质设计目的，可分为探井和开发井两大类。

1)、探井是指为查明地层及油气藏情况所钻的井，包括地层探井、预探井、详探井和地质浅井（1）、地层探井（参数井、基准井）：是指以了解构造的地层年代、岩性厚度、生储盖组合、并为地球物理解释提供各种参数为目的所钻的探井。

（2）、预探井：是指在地震详查和地质综合研究后所圈定有利圈闭上，以发现油气藏为目的所钻的探井，以及在已知的油气田上，以发现未知的新油气藏为目的所钻的井。

（3）、详探井（评价井）：是指在已发现油气的圈闭上，以探明含油气面积和储量，了解油气层变化结构和产能为目的所钻的井。

（4）、地质浅井（剖面探井、制途井、构造井）：是指为配合地面、地质和地球物理工作，以了解区域地质构造、地层剖面话剧不够作为目的所钻的井。

2）、开发井：是指为开发油气田、补充地下能量以检验检已开发区地下情况的变化所钻的井，包括油气注水井、检查资料井及浅油气井。

（1）油气井（生产井）：是指为开发油气田，用大中型钻机所得采油井、采气井，包括生产井，基础井，生产探边井，生产评价井，扩边井，控制井，完善井，加密井，更新井等。