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《石油工程概论》（油气井部分）一、名词解释：1.深井、超深井；深井，是指完钻井深为4500～6000米的井；超深井是指完钻井深为6000米以上的井。
深井、超深井技术，是勘探和开发深部油气等资源的必不可少的关键技术。
2.地层孔隙压力；地层孔隙压力：指岩石孔隙中的流体所具有的压力，也称地层压力。
3.地层破裂压力地层破裂压力：地层承受压力的能力是有限的，使地层产生破裂的液体压力，称为地层破裂压力。
4.井斜角；井斜角：井眼轴线的切线与铅垂线之间的夹角。
5.井斜方位角；井斜方位角：井眼轴线上某点切线的水平投影与正北方向的夹角，以正北方向为始边。
6. 岩石可钻性岩石可钻性：岩石破碎的难易程度，可以理解为在一定的钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。
7.岩石各向异性；岩石各向异性：岩石性质随方向的不同而不同。
8.机械钻速；机械钻速：单位纯钻时间内的钻头进尺数，以米/小时表示。
9.欠平衡钻井；欠平衡钻井：指钻井液柱压力小于地层孔隙压力的钻井。
二、填空题1. 岩石可以分为三大类，包括岩浆岩、变质岩、沉积岩，其中，(沉积岩)是钻井中常遇到的岩石。
2. 钻机的三大系统包括起升系统、旋转系统、循环系统。
3. 井眼轨迹的基本要素为：井深、井斜角和方位角。
4. 目前石油钻井中常用的钻头分为刮刀钻头、牙轮钻头及金刚石钻头三大类。
5、钻柱包括方钻杆、钻杆、钻铤以及各种接头。
6. 钻具连接必须满足的三个基本条件是尺寸相等、扣型相同、公母相配。
7. 钻井八大件包括：天车、游车、大钩、水龙头、转盘、绞车、泥浆泵、井架。
8. 定向井井身剖面的四个基本段为：垂直段、增斜段、稳斜段、降斜段。
9. 常用的气体钻井方式包括干气体、雾化、泡沫以及充气钻井等。
10. 钻井过程中常见的复杂情况有井喷、井漏、卡钻、钻具事故等。
三、判断题：正确打“√”，错误打“╳”1. 钻进过程中，固相含量及其分散性会影响钻速。
（√）2. 定向井与直井的最大区别在于定向井的井眼弯曲度较大。
作业一区考试题一、名词解释油压：在油气井中，油管头测得的压力套压：在油管和套管的环形空间测得的压力输气压力：天然气通过地面设备后，流入输气管线时的压力瞬时流量：单位时间内流体流过的流量水化物：在一定压力和温度条件下，天然气中的某些气体组分和液态水生成的一种不稳定的具有非化合性质的晶体地层原始压力：气藏未开采前的气藏压力静压：气井投产后，短时间的关井，使气井底部压力恢复稳定后，测得气层中部的压力差压：节流装置上下游取气孔上所测得流动气体绝对值的压力差探井：为进一步探明气田构造，储气层性质，含气、水的边界等综合资料所钻的井。
生产井：在已探明的气田上，为开采天然气而钻的井。
天然气：以碳氢化合物为主的可燃性烃类气体二、填空：5、井口各点压力表量程：( )( )( )( ) ( )。
6、水套炉“三不点火”是什么：(不控制不点火)、(有余气不点火)、(不检查不点火)。
78、防止和解除水化物的方法有：(提高节流前的气体温度) ﹑(加入干燥剂、防冻剂)、(降压)。
10、常见的完井方法主要有：(裸眼完井)、(射孔完井)、(衬管完井)、(尾管完井)。
1三、简答题：1、天然气中的杂质主要有哪些？天然气中的杂质主要有固体，液体，气体。
固体主要是泥沙，岩石颗粒。
液体主要是水和油。
气体主要是硫化氢和二氧化碳。
2、简述安全阀的作用。
保证井、站设备不超压。
3、分别简述低产井、中产井、高产井的特点。
低产井：⑴关井压力恢复慢经过较长时间后才转为稳定⑵生产过程中压力和产量下降快，生产压差大⑶日产气量小于10万m3中产井：⑴渗透性较好，关井压力恢复较快⑵生产过程中压力和产量下降缓慢，生产压差较高⑶日产气量在10万m3到30万m3高产井：⑴渗透性好，关井压力恢复快⑵生产过程中压力和产量比较稳定，生产压差相对较小⑶产量大，日产气量在30万m34、分析气井生产中，油压等于套压是什么原因，应如何处理？原因：①油套压闸门同时开着②压力表有误③井内油管在离井口不远处断④井口油管柱螺纹及锥塞封闭不严，泄漏处理方法：①检查设备，看有套压管闸门是否同时开着②检查压力表是否有误③若油管断落修井捞油管④解除窜漏6、如果发现井场天然气严重泄漏，应如何处理？立即向中控室汇报，根据风向在保护好自身的前提下关闭气源7、气井开关井如何操作？开井：①向中控汇报开井原因、时间、开井人②记录表底、油套压、②检查井口流程，一切正常后方可开井③开井按先开低压后高压的原则，缓慢打开采气树生产闸门9#，并完全打开，不准半开半关闭，严禁用采气树阀门控制流量。
石油课堂井深结构的组成及作用井身结构是指完钻井深和相应井段的钻头直径、下入的套管层数、直径和深度、各层套管外的水泥返高和人工井底等。
井身结构是由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外的水泥环组成。
1导管井身结构中靠近裸眼井壁的第一层套管称为导管。
导管的作用是：钻井开始时保护井口附近的地表层不被冲垮，建立起泥浆循环，引导钻具的钻进，保证井眼钻凿的垂直等。
钻井时是否需要下入导管，要根据地表层的坚硬程度与结构状况来确定。
导管的下入深度一般取决于地表层的深度，通常下入深度为2~40m。
所用导管的直径尺寸一般为450mm和375mm。
下导管的方法较简单，是把导管对准井位的中心沿垂直方向下入，导管与井壁中间填满石子，然后用水泥浆封固牢。
1表层套管井身结构中的第二层套管称为表层套管，又叫地面套管或封隔水层套管。
表层套管的作用是用来封隔地下水层，加固上部疏松岩层的井壁，保护井眼和安装封井器。
表层套管的下入深度取决于上部疏松岩层的深度，下入深度一般为30~150m。
所用表层套管的直径尺寸为400mm和324mm等。
其管外用水泥浆封牢固，水泥上返至地面。
3技术套管在表层套管里面下入的一层套管（即表层套管和油层套管之间）称为技术套管，又叫中间套管。
技术套管的作用是用来保护和封隔油层上部难以控制的复杂地层，如隔绝上部高压油（气、水）层、漏失层或坍塌层，以保证钻进的顺利进行。
下入技术套管的层次、深度以及水泥上返高度，以能够封住复杂地层为基本原则。
一般为了加速钻进和节省费用，钻进过程中尽可能不下或少下技术套管。
4油层套管油井内最后下入的一层套管称为油层套管，又叫完井套管，简称套管。
油层套管的作用是加固油层井壁，封隔住油、气、水层，建立一条封固严密的永久性通道，保证油井能够进行长时期的生产。
油层套管的下入深度是根据目的层的位置和完井方法来决定的，下入深度一般应超过油层底界30m以上，并在最下一个油层底部留有一个足够的沉砂口袋，以保证油井能进行长时期的安全生产。
第一章油井的一般知识一、油井石油和天然气埋藏在地下几十米至几千米的油气层中，要把它开采出来，需要在地面和地下油气层之间建立一条油气通道，这条通道就叫井。
为厂开采石油和天然气，在油田勘探开发过程中，凡是为了从地下获得石油而钻的井，统称为油井。
对于一口钻完进尺的井，井内有钻井液和泥饼保护井壁，这时的井称之为裸眼井。
裸眼井下人套管，再用水泥浆封固套管与井壁之间的环形空间，封隔油、气、水层后，就成为可以开采的油井。
为达到不同的勘探目的和适应油气田开发的需要，在油气田的不同部位上，分别分布着不同类型的井，主要有探井、资料井、生产井、注水井、观察井、检查井、调整井。
(1)探井：在经过地球物理勘探证实有希望的地质构造上，为了探明地下构造及含油气情况，寻找油气田而钻的井，称为探井。
(2)资料井：为了取得编制油田开发方案所需的资料而钻的井称为资料井，这种井要求全部或部分取岩心。
(3)生产井：用来采油、采气的井称为生产井。
(4)注水井：用来向地层注水保持油层压力的井，称为注水井。
(5)观察井：在油田开发过程中，专门用来观察油田地下动态的井叫观察井的压力、含水变化规律和单层水淹规律等。
观察井一般不承担生产任务。
如观察油层(6)检查井：在油田开发过程中，为了检查油层开采效果而钻的井，称为检查井。
(7)调整井：为减少死油区的储量损失，改善注水开发效果，以调整平面矛盾严重地段的开发效果而补钻的井称为调整井。
调整井用以扩大扫油面积，提高采油速度，改善开发效果。
二、井身结构井身结构主要是指油气井下入套管的层次，各层套管的尺寸及下入深度，钻井过程中相应的钻头直径，各层套管外水泥浆的返回高度及井底深度等。
井身结构主要由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外的水泥环及井底水泥塞(口袋)深度等组成。
(1)导管：即井身结构中下人的第一层套管，是为了防止地表地层坍塌，引导钻头钻进，建立钻井液循环，在钻井开始前人工挖的浅井或用大直径钻头钻开地表，而下人的大直径的套管，一般用14in螺纹管，下人深度 2 ~ 40m，周围用水泥固定。
油气井工程是石油与天然气工程一级学科中的一部分，它主要围绕油气井的建设、测量与防护而实施资金和技术密集型工程。
主要包括油气勘探开发钻井与完井工程、油气井测量与测试工程，以及油气井防护与修复工程等，是油气勘探开发的基本环节。
该专业主要涵盖以下专业知识：
1. 油气井录井技术与软件开发：通过记录和解析地层信息，帮助确定油气藏的构造和深度等。
2. 井眼轨迹控制：通过精确控制钻头的路径，以确保达到预定的钻井深度和方向。
3. 管柱力学分析：研究油井管柱在各种力学作用下的行为和性能，以优化其设计和使用。
4. 井下工具研制与评价：研究和开发新型的井下工具，以提高钻井效率，减少事故，降低成本。
5. 岩石力学与工程：研究岩石的力学性质和工程特性，以解决钻井过程中的岩石破碎、井壁稳定、完井方式优选等问题。
6. 地层压力预测与监测：预测和监测地下岩石和液体的压力，以防止钻井过程中可能出现的压力泄漏或井喷等问题。
7. 地层力学、声学特性参数测试分析：通过实验和分析，了解地下岩石和液体的力学和声学特性，以优化钻井参数和完井方式。
8. 岩石微观结构分析：研究岩石的微观结构和组成，以了解其在地层中的分布和变化规律。
9. 实验仪器设备：学习和掌握各种实验仪器设备的使用和维护方法，
包括钻井综合模拟实验装置、钻柱力学模拟实验装置等。
以上专业知识是油气井工程师需要具备的基本技能和知识。
第二章油气井工程基本知识
本章主要内容
1.钻井方法概述
2.油气井钻井基本工艺流程
3.油气井工程常用术语
第一节钻井基本方法概述
从地面钻一孔道直达油气层即钻井（图2.2.1）。
钻井的实质就是要设法解决破碎岩石和取出岩屑、保护井壁、继续加深钻进方面的问题。
钻井的方法主要有两种
钻井方法顿钻钻井旋转钻井地面驱动旋转钻井井下动力钻具井下驱动旋转钻井
地面与井下动力复合驱动旋转钻井
1.顿钻钻井法顿钻钻井法又称冲击钻井法。
相应的钻井设备称顿钻钻机或钢绳冲击钻机。
其设备组成及工作原理如图
2.2.2所示。
顿钻钻井的基本原理：
周期地将钻头提到一定的高度向下冲击井底，破碎岩石。
在不断冲击的同时，向井内注水，将岩屑、泥土混成泥浆，等井底泥浆碎块积到一定数量时，便停止冲击，下入捞砂筒捞出岩屑，然后再开始冲击作业。
如此交替进行，加深井眼，直至钻到预定深度为止。
顿钻钻井的特点：
顿钻法钻井，破碎岩石、取出岩屑的作业都是不连续的，钻头功率小、效率低、速度慢，远不能适应现代石油钻井中优质快速打深井的要求。
2.旋转钻井法
旋转钻井法即利用驱动设备驱动钻头旋转，并给钻头施加钻压破碎岩
石，利用钻井液取出岩粉，使井眼连续不断的加深的钻井方式。
根据驱动方式的不同主要分为以下三种类型：
①地面驱动转盘旋转钻井和顶部驱动钻井法；
②井下动力钻具旋转钻井法；
③地面驱动与井下动力钻具复合旋转钻井法。
①地面驱动（转盘或顶部驱动）旋转钻井法转盘旋钻井法的设备组成和工作原理如图
2.2.3所示。
钻进过程：井架、天车、游车、大钩及绞车组成起升系统，以悬持、提升下放钻柱。
接在水龙头下的方钻杆卡在转盘中，下部承接钻杆柱、钻铤、钻头。
钻杆柱是中空的，可通人清水或钻井液。
工作时，动力机驱动转盘，通过方钻杆带动井中钻杆柱，从而带动钻头旋转。
控制绞车刹把，可调节由钻柱重量施加到钻头上的压力即俗称钻压的大小，使方钻杆钻头以适当压力压在岩石面上
携岩过程：
旋转钻井携岩通过钻井液的循环实现。
钻井液的循环路线如下：钻井
液罐经泵→地面管汇→立管→水龙带、水龙头→钻柱内→钻头→钻柱外环形空间→井口、泥浆(钻井液)槽→钻井液净化设备→钻井液罐。
钻井液循环连续带出被破碎的岩屑并保护井壁。
地面驱动旋转钻井的特点：
钻杆代替了顿钻中的钢丝绳，钻头加压旋转代替了冲击，钻井液连续循环携带岩粉。
因此转盘旋转钻井法破碎岩石和取出岩屑都是连续的，克服了冲击钻井的缺点，提高了钻井效率。
80年代研究开发了顶驱钻井系统，首先成功地应用于海洋钻机，目前已迅速应用到陆地深井、超深井钻机上，呈现良好的发展前景。
顶驱钻井系统的设备组成、工作原理将在以后介绍。
②井下动力钻具旋进钻井法从顿钻到转盘钻井，是钻井方法上的一次革命。
但随着钻井深度的增加，钻杆柱在井中旋转不仅要消耗过多的功率，且容易引起钻杆折断事故，这就促使人们朝钻杆不转或不用钻杆的方向去寻求驱动钻头的方法。
将动力装置放到井下去，从而诞生了井下动力钻具（如图2.2.5,2.2.6）旋转钻井法。
井下动力钻具的工作原理：钻井泵将高压钻井液从钻柱内腔泵入动力钻具驱动动力钻具转子带动钻头旋转，实现破岩钻进。
③地面与井下复合驱动旋转钻井发
利用地面驱动装置（转盘或顶驱）和井下动力钻具同时驱动钻头工作的钻井方式称为复合驱动旋转钻井法（简称复合钻井）。
复合钻进时可用直或带结构弯角的单弯井下动力钻具。
“直井下动力钻具+ 地面驱动装置”工作时，钻头转速为两种驱动转速的叠加，增加了钻头转速，达到提高钻井速度的目的。
“单弯井下动力钻具+ 地面驱动装置”即所谓的导向钻具结合,定向时滑动钻进（地面驱动停止）,达到造斜、降斜及调整井眼方位的目的;导向钻进（地面驱动开启）时可实现增斜、稳斜的效果
复合钻井的特点：
①由于复合钻井钻头转速增加，可大幅度提高机械钻速。
②采用导向井下动力钻具进行复合钻进时,可以连续控制井眼轨迹,一趟钻可以完成造斜、增斜、稳斜、降斜、扭方位等多种钻进方式,大大减少了起下钻时间。
③井眼轨迹平滑。
导向钻进和滑动钻进相结合的间隔变换,易于控制狗腿度,保证井下安全。
