修井基础知识培训

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⼀、⽯油地质基础

⼆、油⽓井概述

三、完井⽣产管柱

四、修井作业主要设备

五、修井作业主要⼯具

六、常⽤井下⼯具及设备

七、修井⼯艺

⼋、井控知识

九、常⽤单位及换算

⼗、井下事故处理

第⼀部分⽯油地质基础

⼀、⽯油的化学组成及主要物理性质：

⽯油是由碳氢化合物混合⽽成的，具有特殊⽓味，有⾊的可燃性油质液体。⽯油按其形成过程可分为天然⽯油和⼈造⽯油。

天然⽯油是由油⽓⽥开采出来的，⼈造⽯油是从煤或油页岩等⼲馏出来的。

⽯油⼜称原油，从原油中可提炼出汽油、柴油、煤油、润滑油及其他⼀系列⽯油产品。1、⽯油的化学组成：

主要由碳氢及少量氮、硫、氧等元素组成

碳元素：80%~88% 氢元素：10%~14%

其他微量元素已知33种。2、⽯油的化合物组成：

⽯油是⼀种成分⼗分复杂的天然有机化合物的混合物。

碳氢化合物（烃）占80% 按其结构分：烷烃、环烷烃、芳⾹烃含氧化合物含氮化合物含硫化合物3、⽯油的主要组成成分：

1、油质：碳氢化合物

2、胶质：碳氢化合物及氧硫氮化合物

3、沥青质：成分同胶质

4、碳质：⾮碳氧化合物

4、地⾯⽯油的主要物理性质：

1、颜⾊：⽩、淡黄、褐⾊、深红、棕⾊、⿊绿、⿊⾊、胶质沥青

质含量⾼，颜⾊深。2、相对密度：在标准条件下（20℃/0.1MPA）。原油密度与4℃条

件下纯⽔密度直⽐值介于0.75~1.0之间3、黏度：⽯油流动时，分⼦之间因内摩擦⽽引起的粘滞阻⼒叫⽯油的黏度（µ），胶质沥青质含量⾼黏度⼤，单位：mpa.s 4、5、溶解性：

6、凝固点：含蜡量⾼，凝固点⾼。

7、导电性

8、荧光性

5、原油分类标准：

分类名称俗称黏度（CP）相对密度

轻原油低粘油＜20 ＜0.9

中质原油中等粘油20~50 0.9~0.934 重质原油稠油＞50 0.934~1

特重质原油特稠油＜10000 ＞1

沥青天然沥青＞10000 ＞1

⼆、天然⽓的化学组成及主要物理性质

天然⽓是以⽓态碳氢化合物为主的各种⽓体组成的，具有特殊⽓味的⽆⾊的易燃性混合⽓体，分⽓⽥⽓和油⽥⽓。1、化学组成：

主要成分：烃类⽓体（甲烷含量8%以上）、少量氮、⼆氧化碳、硫化氢以及微量惰性⽓体。2、主要物理性质：

1）颜⾊和⽓味：⽆⾊、有汽油味、硫化氢味、易燃易爆

2）相对密度：在标准状况下（20度、0.1兆帕）天然⽓密度与空⽓密度之⽐值0.6~1之间。

3）黏度：天然⽓流动时内部分⼦之间所产⽣的内摩擦⼒。在标准状态下天然⽓黏度⼀般不超过0.01MPA。S。

4）溶解性：溶解度：在⼀定压⼒下单位体积的⽯油所溶解的天然⽓量，称为该⽓体在原油中的溶解度。

5）发热量：完全燃烧1⽴⽅⽶天然⽓所释放的热量。单位：焦/⽴⽅⽶。⼀般为：3.35*107焦/⽴⽅⽶.

3、天然⽓的分类：

根据每⽴⽅⽶天然⽓中含汽油蒸汽的多少，把天然⽓分为富⽓、丰富⽓、贫⽓、⼲⽓四种。1）富⽓：汽油蒸汽含量200克/⽴⽅⽶

2）丰富⽓：汽油蒸汽含量101~200克/⽴⽅⽶

3）贫⽓：汽油蒸汽含量11~100克/⽴⽅⽶

4）⼲⽓：汽油蒸汽含量低于10克/⽴⽅⽶

湿⽓：甲烷含量⼩于95%，重烃含量较多的天然⽓。

⼲⽓：甲烷含量⼤于95%，重烃含量很少的天然⽓。

三、⽯油天然⽓的⽣成、运移和分布规律

⼀、⽯油地质基础：1、地壳：

地壳：地表~35公⾥

地幔：35公⾥~2900公⾥

地核：2900公⾥~地⼼地壳⼜叫岩⽯圈2、岩⽯：按其成因可分为：

1）岩浆岩：（⽕成岩）⾼温⾼压岩浆从地球深处侵⼊地壳或喷出地表冷凝后形成

特点：⽆层次、块状、致密⽽坚硬；花岗岩、⽞武岩。2）变质岩：沉积岩或岩浆岩在地壳内部的物理化学因素影响下经过变质作⽤，改变了原来的成分和结构⽽形成的新岩

⽯。

与岩浆岩的区别：具有变晶结构，⽚状、⽚⿇状、板状构

造。

变质⽅式：⽯灰岩------⼤理岩

花岗岩------⽚⿇岩3）沉积岩：在地壳表层条件下，主要是母岩的风化产物，经过

搬运、沉积及成岩作⽤⽽形成的⼀类岩⽯。

包括：泥岩、页岩、砂岩、砾岩、⽯灰岩等。

（1）泥岩、页岩：黏⼟类沉积物经成岩作⽤⽽形成泥岩，呈薄⽚状的泥岩称为页岩。

（2）砂岩：沙粒（0。01~2。00毫⽶）经胶结物胶结⽽成，按颗粒直径分：

巨砂岩（2~1毫⽶）、粗砂岩（1~0.5毫⽶）、

中砂岩（0.5~0.25毫⽶）、细砂岩(0.25~0.1毫⽶)

粉砂岩(0.1~0.01毫⽶)

按砂粒的物质成分划分:

⽯英砂岩:(⽯英含量⼤于50%)

长⽯砂岩(长⽯含量⼤于25%)

岩屑砂岩(岩屑含量⼤于25%)

胶结物有:硅质、钙质、铁质、泥质

胶结类型：孔隙胶结、基底胶结、接触胶结（3）砾岩：岩⽯颗粒直径⼤于2毫⽶的叫砾⽯，由砾⽯和胶结物胶结⽽成的岩⽯叫砾岩。

（4）⽯灰岩：主要成分是碳酸钙。

另⼀种划分⽅式：

（1）碎屑岩：由碎屑颗粒和胶结物组成的岩⽯，颗粒主要是⽯英、长⽯、砾岩（粒径⼤于1毫⽶）、砂岩（粒径1~0.1毫⽶）粉砂岩（0.1~0.01毫⽶）碎屑岩是主要的

储油⽓层之⼀。

（2）黏⼟岩：由颗粒直径⼩于0.01毫⽶的黏⼟矿物组成的岩⽯，是良好的⽣油层和盖层。

（2）碳酸岩：碳酸岩主要由⽅解⽯（CaCO3）和⽩云⽯(MgCa(CO3)2，组成。

⽅解⽯组成的岩⽯叫⽯灰岩，⽩云⽯组成的岩⽯叫⽩

云岩。是油⽓富集储层之⼀。

三、矿物：天然产出的⾃然元素和化合物，称矿物。

⽯英、长⽯、斜长⽯、⽅解⽯、⽩云母、⽯膏、⽩云⽯、⾼岭⽯等矿物之物理性质是鉴定矿物的主要根据，包括：光学、⼒学、磁学等⽅⾯的性质。

光学性质：颜⾊、条痕、光泽和透明度。

⼒学性质：解理、断⼝、硬度。

四、构造：由地壳运动所造成的岩层形状和构造形态的改变称为

地质构造。

地质构造分：褶皱构造和断裂构造两类。

岩⽯层发⽣弯曲变形叫褶皱构造。

岩⽯层发⽣断裂或错动叫断裂构造。1）单斜岩层

2）被斜构造

3）向斜构造

4）穹隆构造

5）⿐状构造

6）裂缝

7）断层

⽯油通常存在于背斜与断层构造。

⼆、⽯油、天然⽓的⽣成、运移与分布1、⽯油成因：

有机论

⽆机论

有机论：过程：有机源、沉淀、缺痒⾼温、物理化学⽣物作

⽤。2、油⽓藏

⽣油层：⽣成并提供⼯业数量⽯油的岩⽯层，

⽣油层分泥质岩类和碳酸岩岩类两种。3、储集岩

1）凡是具有使流体储存和渗透能⼒的岩⽯统称储集岩，由储集岩构成的地层称储集层。

主要储集层：砂岩、⽩云岩、⽯灰岩

在特殊条件下，裂缝发育的页岩，泥岩和⽕成岩也能成为

储集层。2）储集层的特点：

A、孔隙度：岩⽯孔隙的容积与该岩⽯的体积之⽐。

有效孔隙度：岩⽯有效孔隙与岩⽯总体积之⽐。

岩⽯的孔隙包括岩⽯颗粒间的孔隙、岩⽯的裂缝和

溶洞，是储油能⼒⼤⼩的标志。B、渗透率：岩⽯的渗透性，是指在⼀定压⼒差下，岩

⽯允许流体通过的能⼒。

渗透率：黏度为1CP的流体，通过⾯积为1平⽅厘

⽶的孔隙公介，在压差为1A T压⼒作⽤下1秒内流

过的距离，⼜称绝对渗透率。单位为：达西

在有多相流体存在时，岩⽯对其中某相流体的渗透

率称有效渗透率。

有效渗透率与绝对渗透率的⽐值称相对渗透率。C、饱和度：油层孔隙中含有⽯油的多少叫做油层的含

油性。

含油饱和度=油层孔隙中的⽯油体积/油层有效孔隙

度*100%3、盖层：位于储集层之上的⼀个封隔储集层、以免其中油

⽓向上逸散的保护层。

盖层岩性类型：页岩、泥岩、⽯膏岩、4、圈闭：是指储集层中可以阻⽌油⽓向前运移并蓄存起来

成为油⽓聚集的⼀种构造场所。

形成圈闭的三个条件：盖层、储层和遮挡条件。

油⽓藏指圈闭内聚集⼀定数量的油或⽓之后，形成的具有同⼀压

⼒系统的油⽓带。

构成油⽓藏应具备：储集层、储集层内流体（油、⽓、⽔）、圈闭。

油⽓藏类型：构造油⽓藏、地质油⽓藏、岩性油⽓藏。

油⽓的运移：油⽓运移指油⽓在地壳中的各种移动，是形成油⽓藏的前提。

油⽓的运动动⼒：压⼒、重⼒、⽔动⼒、⽑细管⼒、细菌运动、扩散作⽤。

趋势：⾼压⾄低压⾼浓度⾄低浓度

第⼆部分油⽓井概述

为了进⾏⽯油勘探、索取油⽓层地质资料和开采⽯油、天然⽓所钻凿的岩⽯通道，统称为⽯油井。1、⽯油井的钻凿：

1）钻井：应⽤钻井机械设备朝地下岩层钻凿井眼，并采⽤⼀定的⼯艺技术、措施与⽅法使之构成地⾯到地下油⽓层通道

的⼯艺过程。

设备⼯具：钻机泥浆泵各种⼯具

裸眼井：井⼝、井底、井径、井壁、井段、井⾝

⽅补⼼：旋转钻井时，带动井下钻具旋转的⽤来卡住⽅钻杆

的部件。

完钻井深：从转盘⽅补⼼顶⾯⾄井底的距离。2、⽯油井的分类：

根据井的作⽤分1）采油井

2）采⽓井

3）注⽔井

4）⽔源井

5）观察井和实验井

根据井的深度分1）浅井：500~1000⽶

2）中深井：1000~2500⽶

3）深井：2500~4000⽶

4）超深井：4000⽶以上

3、⽯油井的组成：

1）井⾝结构：在已经钻成的裸眼井内下⼊直径不同，长度不等的⼏层套管，然后注⼊⽔泥浆封固环⾏空间间隙，最终形成由轴⼼线重合的⼀组套管和⽔泥环的组合。

导管：井⾝结构中下⼊的第⼀层套管叫导管，其作⽤是保持井⼝附近的地表层

表层套管：井⾝结构中第⼆层套管叫表层套管，⼀般为⼏⼗⾄⼏百⽶。下⼊后，⽤⽔泥浆固井并返⾄地⾯其作⽤是封隔上部不稳定的松软地层和⽔层

技术套管：表层套管与油层套管之间的套管叫技术套管，是钻井中途遇到⾼压油⽓，⽔层，漏失层和坍塌层等复杂地层时，为钻⾄⽬的地层⽽下的套管。

油层套管：井⾝结构中最内的⼀层套管叫油层套管。

油层套管的下⼊深度取决于油井的完钻浓度和完井⽅法。

⼀般要求固井⽔泥返⾄最上部油，⽓层顶部１００~１５０Ｍ其作⽤是封隔油、⽓、⽔层，建⽴⼀条供长期开采油，⽓的通道。2）固井：油井到达设计完钻井深后，为加固井壁，

保护套管，封隔井内各个油⽓⽔层，使之互不串通，便于

以后开采，在套管与井壁的环空注⼊⽔泥浆进⾏封固，这

套施⼯⼯艺叫固井。4、⽯油井的完成：完井

1）完井概念：根据油⽓藏和油⽓层特性，并考虑开发开采的技术要求，在井底地区建⽴油⽓层与油⽓井井筒

之间最合理的连通通道。1）完井⼯程概念：以保护油藏和提⾼油⽓井⽣产能⼒为⽬的，以现代化的科学技术为⼿段，经济合理的开

发油⽓资源，介乎钻井和采油之间的系列⼯程。2）油(⽓)井的完成⽅法：

是指为满⾜各种不同性质油⽓层的开采需要，⽽采⽤的

油，⽓层与井底的连通⽅式、井底结构和完井⼯艺。

按完井⽅式分：裸眼系列完井和套管（尾管）系列完井。