石油钻井八大系统(PPT
课件)
目
录CATALOGUE•钻井系统概述
•八大系统详解
•钻井设备介绍
•钻井技术探讨
•现场操作与安全管理
•未来发展趋势预测
钻井系统概述CATALOGUE01利用机械设备，将地层钻成具有一定深度和直径的圆柱形孔眼的工程作业。钻井定义
根据钻井目的和方式不同，可分为地质勘探井、工业油气井、水文地质井、地热井等。
钻井分类钻井定义与分类钻井工艺流程
包括井场平整、设备安装调试、钻具组合等。使用钻头破碎岩石，形成井眼。在井眼内下入套管，并注入水泥浆封固套管与井壁之间的环形空间。包括井口装置安装、试油测试等作业，最终完成钻井工程。钻前准备钻进固井完井
提供钻进所需的旋转动力和起升动力，是整个钻井系统的核心。
钻机
钻具
泥浆系统
包括钻头、钻铤、钻杆等，用于传递扭矩、破碎岩石并引导井眼轨迹。由泥浆泵、泥浆池、泥浆净化设备等组成，用于循环泥浆以冷却钻头、携带岩屑并维持井壁稳定。0302
01钻井系统组成及作用
固控系统动力系统控制系统
安全防护系统钻井系统组成及作用
01020304
通过振动筛、除砂器、除泥器等设备对泥浆进行净化处理，保证泥浆性能稳定。为钻机提供动力，包括柴油机、电动机等。对钻机各部件进行集中控制，实现自动化或半自动化操作。包括防喷器、防火器材等，确保钻井作业安全进行。
八大系统详解CATALOGUE02
钻头、钻柱、转盘、驱动
装置等组成
提供钻头的旋转动力，破碎岩石，形成井眼功能
旋转速度控制、扭矩控制、防卡钻技术等
关键技术旋转系统循环系统
组成
泥浆泵、泥浆管线、泥浆池、钻头等
功能
循环钻井液，携带岩屑，冷却钻头，稳定井壁关键技术
泥浆性能控制、循环压力控制、防漏防喷技术等
柴油机、电动机、发电机、传动
装置等组成提供钻井所需的动力，驱动各系统运转
功能
动力匹配技术、节能技术、排放控制技术等
关键技术动力系统天车、游车、大钩、绞车等
组成
起升和下放钻具，控制钻压，实现钻进和起下钻作业功能
起升力控制、防碰防顿技术、自动化控制技术等
大位移井钻井技术
(一)90年代以来，国内外大位移井钻井技术的发展方向和趋势
大位移井钻井技术代表了当今世界钻井技术的一个高峰，是一项综合性很强的技术。近几年大位移井钻井技术的进展表现在：现代高新钻井技术(随钻测井技术LWD、旋转导向钻井系统SRD、随钻环空压力预测PWD等)在大位移井中的集成应用；三维多目标大位移井的出现；水平位移10000m超大位移井的钻成等方面。大位移钻井的关键技术(1994年SPE69届年会)有：扭矩／摩阻；钻柱设计；井壁稳定；井眼净化；泥浆和固控；套管作业；定向钻井优化；测量；钻柱振动及钻机设备。随着近4年大位移井的实施，大位移井钻井研究的重点和难点主要集中在以下几个方面：轨道设计；定向控制；水力学与井眼净化；套管漂浮技术。
90年代以来，为了使大位移井的水平位移逐渐延伸，国外钻井服务公司对计算软件和钻井工具进行了充分研究，先后开发研制了用于设计计算的剖面设计软件、摩阻／扭矩计算软件、水力参数计算软件、固井计算软件及导向马达、MWD、LWD、可控变径稳定器、漂浮下套管工具、非旋转钻杆保护器、水力加压器等钻井工具，使大位移钻井技术有了突飞猛进的发展，将水平位移从4000m延伸到了10000m以上，持续不断地创出新的世界纪录(见表2-1)。1999年钻成目前世界上位移最大的大位移井一M16井，水平位移为10728m，测量深度11287m。图2-1为M16井井眼轨迹。大位移井技术主要用于以较少的平台开发海上油气田和从陆上开发近海油气田，主要用在北海、英国WatchFarm油田和美国加州近海。
表2-1 世界上排名前10位的大位移井
名次 水平位移/m 测量井深/m 垂深/m 作业者 井号 油田
1 10728 11278 1637 BP,Amoco M-16SPZ UK Land
2 10585 11184 1657 Total CN-1 Argentin-Ara
3 10114 10658 1605 BP M-11 Wytch Farm
第十章 大位移井技术
第一节 大位移井意义及挑战
一．大位移井定义
大位移井即水平位移与垂深之比大于或等于2的，或者水平位移超过3000m的井。但在深水井中概念稍许变化，称为深水大位移井，但其水垂比不能沿用常规大位移井大于或等于2的概念。
二．大位移井的历史
目前世界记录是BP公司在Wytch农场钻的M16井：总井深=11，277m，水平位移=10，727m，TVD=1636m，水垂比=6.55；海上水平位移最大记录：澳大利亚的Goodwyn A18井：水平位移=8，306m，总井深=9，277m；国内西江24-3-A14井 总井深=9，238m，TVD=2，985m，水平位移=8，062.7m，水垂比=2.7。
三．大位移井的主要作用
1）水平位移大，能较大范围控制含油面积，开发相同面积的油田可以大量减少海上钻井平台的数量；
2）省建人工岛和固定平台的费用；
3）大位移井勘探开发近海油田，距海岸10km左右近海油田，均可从陆地用大位移井勘探开发；
4）用大位移井代替海底井，不用海底设备，节省大量投资；
四．钻大位移井的技术挑战
1）井眼清洁；
2）高摩阻扭矩，需要高抗扭抗拉和耐压钻杆；
3）大斜度长裸眼稳斜段，套管的安全顺利下入；
4）平台设备能力配套与常规井差别，常规超深井考虑钻机的动力和提升载荷能力，而大位移井侧重考虑水力和顶驱输送扭矩能力；
5）井斜大，裸眼段长，井眼侵泡周期时间长，影响井壁稳定性；
6）普通井的经验很多不适合大位移井，大位移井一旦出现失误，惩罚比普通井严重；
7）储层埋藏深度不确定性和仪器精度误差对钻井轨迹调整影响；
8）钻杆伸缩性大，在接近完钻深度只能单根钻，对复杂情况处理活动空间小。
第二节 大位移井井眼清洁
井眼清洁在大位移井中是个很关键的因素，制约大位移井延伸能力。斜井清洁跟直井区别很大，至少需要比直井很长的循环周时间，而且在程序方法处理上也大大不同，随着井斜的增加，井眼清洁难度加大，岩屑上返更加困难，需要循环时间更长。
大位移井技术
一．大位移井定义
大位移井即水平位移与垂深之比大于或等于2的，或者水平位移超过3000m的井。但在深水井中概念稍许变化，称为深水大位移井，但其水垂比不能沿用常规大位移井大于或等于2的概念。
二．大位移井的主要作用
1）水平位移大，能较大范围控制含油面积，开发相同面积的油田可以大量减少海上钻井平台的数量；
2）省建人工岛和固定平台的费用；
3）大位移井勘探开发近海油田，距海岸10km左右近海油田，均可从陆地用大位移井勘探开发；
4）用大位移井代替海底井，不用海底设备，节省大量投资；
三．大位移井剖面设计
大位移井的设计与常规井差不多，但是大位移井面临设备挑战和钻具钻井的极限，因此设计要不断进行优化和论证，将地层、靶点着陆、摩阻、水力、钻具组合等在剖面设计中结合表现，这样一个完整的设计才是优秀的设计，在指导打井才更具有实际意义。在设计中并非将设计归于单一的设计剖面选型，而是将设计结合实际情况，将设计约束因素进行排比，进行权衡，因此井的剖面有时是两种剖面类型以上结合使用。以下为设计简单应用举例：
a）关于上部地层夹层多，易井漏，垂深较深：由于大位移井井身结构剖面简单，一般8-1/2"井段为生产段，一个是从完井油管角度考虑，另外就是钻柱的强度限制大位移井小井眼的延伸，因此在不可能增加小井眼钻井情况下考虑这种情况，如果选择单一的造斜率，当然减少摩阻和井深，但增加表层17-1/2"井段的斜深，增加大井眼的钻井难度和13-3/8"套管下入难度，如果使用双造斜率，在上部井段使用较小的造斜率或拟悬链曲面，以尽可能小的井斜角及最短的井深到达易漏层段下，将其封隔好，减少17-1/2"井段作业压力，然后在12-1/4"井段继续造斜，毫无疑问12-1/4"井段稳斜角将高于第一种方案，方案变化其实将17-1/2"部分压力嫁接给12-1/4"，因此方案的优选要进行综合评估。
