钻井工程_濮阳职业技术学院_第六章其它钻井技术及作业

第一节钻井工程钻井分直井和定向井。

定向井可分为：一般定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。

一般定向井：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：在一个井场内有打算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，自井口开头井眼轨道始终是一段斜直井段的定向井。

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

修大路：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：在井口四周平坦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。

打根底：为了保证施工过程中各设备不因下陷不均匀而歪斜，要打根底。

小些的根底用预制件，大的根底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：钻进直接裂开岩石的工具叫钻头。

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裂开并底岩石广井就会渐渐加深。

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)的一局部产生的。

钻柱把地面的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面始终延长到井底的，井有多深，钻柱就有多长。

随着井的加深，钻柱重量将渐渐加大，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局部钻柱重量吊悬起来，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局部重量称为钻重。

亦即钻压=悬重一钻重。

井加深的快慢，即钻进的速度，用机械钻速或钻时表示。

钻井工程设计管理规范第一章总则第一条钻井工程设计是钻井施工必须遵循的原则，是组织钻井生产和技术协作的基础，是甲方招标、结算的重要依据。

第二条钻井工程设计的科学性、先进性关系到一口井作业的成败和效益。

科学钻井水平的提高，在一定程度上依靠钻井工程设计水平的提高。

搞好钻井工程设计是提高技术管理和企业管理水平的一项重要措施，是钻井生产实现科学化管理的前提。

第二章钻井工程设计的基本原则和主要内容第三条钻井工程设计的基本内容应包括地质简况、钻井工程、钻井液、固井方案、取心、周期预测等19个方面的内容。

具体要求见《钻井工程设计规范》。

第四条钻井工程设计必须以钻井地质设计为主要依据。

必须依据地质设计的主要内容有：钻探目的、设计井深、目的层、完钻层位及原则、完井方法、全井地层孔隙压力梯度曲线及破裂压力梯度曲线、取资料要求、井身质量要求、油层套管尺寸及强度要求、阻流环位置及固井水泥上返高度、邻区邻井资料、试油压力资料、油气水及岩性特征、地层剖面、地层倾角及故障提示等资料。

新区探井按科学打探井技术规定，还需要参考五种必需的地质图件（设计井位区域构造及地理位置图、主要目的层的局部构造井位图、过井“十字”地震时间剖面图、过井地质解释横剖面图、设计柱状剖面图）。

第五条钻井工程设计要有利于取全取准各项地质、工程资料；有利于发现油气层、保护油气层，充分发挥每个产层的生产能力；要保证油气井井眼轨迹符合勘探开发的要求；要保证油气井的完井质量满足油田各种作业的要求，保证油气井长期开采的需要。

第六条钻井工程设计要充分体现和采用本地区及国内外钻井的先进技术，保证安全、优质、快速钻井，实现最佳技术经济效益。

第三章钻井工程设计运行程序第七条设计单位接到西指下发的钻井工程设计委托书后，应立即着手充分收集设计井的邻井钻井井史及其他有关钻井技术资料，为编制钻井工程设计提供重要的技术依据。

第八条设计单位在收到正式的钻井地质设计后5天内完成钻井工程设计送审稿，提交西指工程技术处组织评审。

钻井技术基础概述经过石油工作者的勘探会发现储油区块 , 利用专用设备和技术，在预先选定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的圆柱孔眼，并钻达地下油气层的工作，称为钻井。

在石油勘探和油田开发的各项任务中，钻井起着十分重要的作用。

诸如寻找和证实含油气构造、获得工业油流、探明已证实的含油气构造的含油气面积和储量，取得有关油田的地质资料和开发数据，最后将原油从地下取到地面上来等等，无一不是通过钻井来完成的。

钻井是勘探与开采石油及天然气资源的一个重要环节，是勘探和开发石油的重要手段。

石油勘探和开发过程是由许多不同性质、不同任务的阶段组成的。

在不同的阶段中，钻井的目的和任务也不一样。

一些是为了探明储油构造，另一些是为了开发油田、开采原油。

为了适应不同阶段、不同任务的需要，钻井的种类可分为以下几种。

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，提供地球物理参数而钻的井。

一般钻到基岩并要求全井取心。

剖面井：在覆盖区沿区域性大剖面所钻的井。

目的是为了揭露区域地质剖面，研究地层岩性、岩相变化并寻找构造。

主要用于区域普查阶段。

参数井：在含油盆地内，为了解区域构造，提供岩石物性参数所钻的井。

参数井主要用于综合详查阶段。

构造井：为了编制地下某一标准层的构造图，了解其地质构造特征，验证物探成果所钻的井。

探井：在有利的集油气构造或油气田范围内，为确定油气藏是否存在，圈定油气藏的边界，并对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需的地质资料而钻的井。

各勘探阶段所钻的井，又可分为预探井，初探井，详探井等。

资料井：为了编制油气田开发方案，或在开发过程中为某些专题研究取得资料数据而钻的井。

生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气而钻的井。

生产井又可分为产油井和产气井。

注水(气)井: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。

专为注水注气而钻的井叫注水井或注气井，有时统称注入井。

石油钻井安全技术
第一节钻井工程简介
为了查找油气贮存，除了采纳地球物理勘探方法进行勘探外，还必需钻各种探井，为制定开发方案供应具体的资料。

为了开采石油和自然气，要根据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，还要钻一些观看井和加密井。

钻井工程是指在初步探明油、气、水贮存状况后，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长到油、气、水层的过程。

钻井根据施工目的的不同，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、检查讨论井、扩边井等。

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第一章钻井的工程地质条件1.钻井的工程地质条件：与钻井工程有关的地质因素的综合。

2.静液压力：液柱自身的重力所产生的压力。

3.上覆岩层压力：该处以上地层岩石基质和孔隙中流体的总重力所产生的压力。

4.地层孔隙压力/地层压力：岩石孔隙中的流体所具有的压力。

5.基岩应力：岩石骨架所承担的部分压力。

6.声波时差法：通过测量声波在不同地层中传播的速度可识别地层岩性、判断储集层、确定地层孔隙度和计算地层孔隙压力。

7.声波时差法原理：8.Dc指数法：机械钻速法，只考虑压差的影响，机械钻速随压差的增大而减小。

9.Dc指数法原理：10.泊松比：水平应力与垂直应力之比。

11.地层坍塌压力：钻井液密度过低，井壁应力将超过岩石的抗剪强度而产生剪切破坏（井眼坍塌扩径、屈服缩径），此时的井眼液柱压力即为地层坍塌压力。

12.三轴应力条件下，岩石力学性质：随着围压的增大，岩石表现出从脆性向塑形的转变，并且围压越大，岩石破坏前所呈现的塑形也越大。

13.岩石的可钻性：岩石抗破碎的能力。

14.岩石的研磨性：岩石磨损钻头的能力。

15.硬度与抗压强度的区别：硬度只是固体表面的局部对另一物体压入或侵入时的阻力，抗压强度则是固体抵抗固体整体破坏时的阻力。

第二章石油钻机及钻井工具1.石油钻机：用来进行油气勘探、开发的成套钻井设备，是由多种机器设备组成、具有多种功能的联合工作机组。

八大系统：动力驱动系统、传动系统、提升系统、旋转系统、钻井液循环系统、控制系统、钻机底座、辅助设备系统。

三种能力：起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。

2.钻柱：钻头以上、水龙头以下部分工具的总称，其主体包括方钻杆、钻杆、钻铤、转换接头及稳定器等井下工具。

3.中性点：钻柱上轴向力等于0的点（N点）。

4.钻铤：与钻杆相比，钻铤的主要特点是壁厚大，具有较大的重量和刚度，可承受较大的轴向压力而不发生弯曲。

5.钻铤的作用：a.给钻头施加钻压；b.保证压缩条件下的必要强度；c.减轻钻头的振动、摆动和跳动等，使钻头工作平稳；d.控制井斜。

钻井知识复习钻井不同阶段，不同任务的需要钻井的种类有基准井、剖面井、参数井、构造井、探井、资料井、生产井、注水（气）井、检查井、调整井。

钻井技术发展的4个阶段：人工掘井，人力冲击钻，机械顿钻，旋转钻。

一口井的建井过程分三个阶段：钻前准备，钻进和完井。

钻进：以一定的压力作用在钻头上，并带动钻头旋转使之破碎井底底层岩石。

洗井：井底岩石被破碎后所产生的岩屑通过循环钻井液被携带到地面上来，这一过程称洗井。

开钻：一开：下表层套管，二开：下油层套管（复杂地层，下技术套管），三开：钻达预定井深直到目的地层深度，下油层套管等到固井、完井作业。

固井：在以钻成的井眼内下入套管，然后在套管和井壁之间的环形空间内注入水泥浆将套管和地层固结在一起的工艺过程防复杂地层以保证安全继续钻进下一段井眼或保证顺利开采生产层中的油、气。

完井：钻开生产层，确定油气层和井眼的连通方式即完井井底结构，确定完井的井口装置及有关技术措施。

地层各种压力概念：静液压力：由液柱自身的重力所引起的压力，它的大小与液柱的密度、液柱的垂直高1.度或深度有关。

P h=0.00981ρh1 。

2.上覆岩层压力：指该处以上地层岩石基质和孔隙中流体的总重力所引起的压力，P0=0.00981D[(1-Ф)ρ骨架+Фρ流体]3.地层压力：岩石空隙中的流体所具有的压力也称地层孔隙压力，P p表示。

4.基岩应力：岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力，σ表示。

各种压力关系式：P0=P p+σ。

异常压力：异常高压或异常低压（压力梯度小于0.00981MPa∕m）。

正常的流体压力体系是水力学开启系统，而异常高压地层压力系统基本上是封闭的.在正常地层压力井段，随着井深增加，岩石的孔隙度减小，声波速度增大，声波时差减小。

地层破裂压力：在井下深度一定裸露的地层承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时，会使地层破裂，这个液体压力就叫地层破裂压力液压试验法：岩石的强度：岩石在一定的条件下受外力的作用而达到破坏时的应力，被称为岩石在这种条件下的强度，即在一定条件下，岩石抵抗外力破坏的能力，单位MPa。

钻井工程技术辅助教材钻井作业指导书承德石油高等专科学校石油工程系目录第一部分：挂、甩水龙头作业 (1)第二部分：接、甩方钻杆作业 (2)第三部分：接、拆水龙带 (3)第四部分：冲鼠洞 (5)第五部分：装、卸封井器作业 (6)第六部分：上、卸钻头作业 (8)第七部分：按单根作业 (12)第八部分：开泵操作 (13)第九部分：起下钻 (14)第十部分：钻进 (24)第十一部分：接、甩钻井作业 (34)第十二部分：拔大小鼠洞 (38)第十三部分：电（气）动小绞车操作 (40)第十四部分：换刹带作业 (40)第十五部分：钻进中断传动链条的处理 (41)第十六部分：更换离合气囊 (43)第十七部分：大绳跳槽处理 (44)第十八部分：顿钻处理 (45)第十九部分：钢丝绳拉猫头作业 (47)第一部分：挂、甩水龙头作业一、挂水龙头作业1.场地人员/钻台人员将φ159mm钢丝绳套一头挂在水龙头提环上，一头挂在大钩钩口内，并锁好锁销.2.将小绞车钩子挂在大门绷绳坑地锚绳套上．3.在小绞车承载绳上挂一个50KN滑轮。

4.用棕绳绳套挂在水龙头中心管处，挂在小绞车承载绳滑轮上。

5.司钻与小绞车操作者配合，上提水龙头上钻台．6.司钻下放游车，小绞车操作者下放小绞车吊绳，将水龙头放到小鼠洞前．7.取下小绞车承载绳上的滑轮，摘掉挂在大门绷绳地锚上的小绞车钩子，用小绞车吊起水龙头提环．8.将游车上提至大钩钩口略低于水龙头提环。

9.内外钳工合力向后拉吊环，顺势将水龙头提环挂入钩口内。

10.司钻上提游车，钩口锁销自动扣合锁紧。

摘下小绞车钩子及绳套。

11.内外钳工检查大钩锁紧情况，确认锁紧后，司钻上提游车，使水龙头离转盘面1m，内钳工去掉中心管丝扣护丝待用。

二、甩水龙头1.在水龙头中心管处拴牢φ12.7mm钢丝绳套，挂在小绞车承载绳滑轮钩上。

2.司钻与小绞车操作者配合，将水龙头放到小鼠洞前，打开大钩锁销下放游车使水龙头提环解除大钩控制，提起游车。