《钻井施工工艺技术 教学课件 ppt 作者 李发印 主编 张文生 副主编第一章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钻井施工工艺技术 教学课件 ppt 作者 李发印 主编 张文生 副主编第一章（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 钻井工艺概论,石油钻井概述 钻井技术的发展 钻井施工工序 钻井主要设备 目前钻井技术的现状,第一章 钻井工艺概论,一、石油钻井概述,1石油钻井的概念 所谓石油钻井是指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孔眼，一直达到地下油气层的工作。,2石油钻井的种类 （1）把钻井按钻井的目的进行分类： 区域普查井 ：基准井、剖面井、 参数井、构造井 探井：预探井、详探井、边探井 开发井：生产井（油井、气井）、 注入井（注水井、注气井） 特殊用途井：检查井、观察井、调整井、 救援井等。,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、验证物探成果而钻的井。
2、 剖面井：是为了研究地层岩性、岩相变化，为寻找含油 气构造而钻的井。 参数井：为了解区域构造，提供岩石物性参数而钻的井。 构造井：为了了解地质构造特征、验证物探成果，并编 制地下某一标准层的构造图。 探井：为了确定油气藏是否存在及其埋藏位置（预探 井），对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需 的地质资料（详探井），圈定油气藏边界及其储量 （边探井）。,生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气而 钻的井。 注入井：开发后期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。 检查井：油田开发到某一含水阶段，为了搞清各油层 的压力和油、气、水分布状况，剩余油饱和
3、 度的分布和变化情况， 观察井：油田开发过程中专门用来了解地下动态的井 调整井：油田开发中后期，为进一步提高开发效果和 最终采收率，而调整原有开发井网所钻的井。 救援井：为了救援而钻的井。,（2）把钻井按井斜角不同分类： 直井、定向井、水平井 直井：井口与井底在同一条铅垂线上 定向井：沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层，井口 与井底不在同一条铅垂线上。 水平井：沿着预先设计的井眼轨迹以井斜角85的角度进入目的层。 （3）把钻井按井深不同分类： 浅井 H6000m9000m,1、钻井的发展史 2100多年前，中国就开始了钻井，应用的是顿钻钻井方法，这是在四川自贡，目的是为了获得地下的盐。 1521
4、年钻盐井偶得石油，这是我国的第一口油井。 1835年在四川钻成了一口天然气井兴海井，井深达1200m，是当时世界上最深的井 到1820年，及鸦片战争前夕，钻井深度突破1000米，中国第一口油井在陕西延长油矿。目前日产量还有200公斤 美国1859年8月在宾夕法尼亚洲泰特斯维尔小镇才打了一口20m深的油井，也就是所谓的世界上的第一口油井； 前苏联在1863年才打出20m深的井。,二、钻井技术的发展,2钻井方法的发展 （1）人工掘井：1521年之前 （2）人力冲击钻：15211835年，是靠人力、捞砂筒、特殊钻头、悬绳、游梁等来完成的。 实际上是利用了杠杆原理及自由落体的下落冲击作用来钻井的。,特
5、点是： 1）破岩与清岩相间进行。 2）冲击力小，破碎效率低。 3）设备简单，起下钻方便。,（3）机械顿钻（冲钻）： 18591901年 优点： 设备简单； 起下钻方便。 缺点： 靠冲击作用破岩，钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢； 破岩和清岩相间进行。,支架,游梁,悬绳,井壁,钻头,井底,（4）旋转钻：1901年发展起来的。 旋转钻井是靠动力带动钻头旋转，在旋转的过程中对井底岩石进行破碎，同时循环钻井液以清洁井底的钻井方法。 旋转钻井又分为转盘钻井、井下动力钻具钻井、顶部驱动旋转钻井。 特点是： 1）破岩与清岩同时进行。 2）旋转动力大，转速高，破碎效率高。 3）设备复杂，起下钻繁琐。,旋转钻
6、井法分为 转盘旋转钻井法.顶部驱动钻井 井下动力钻具钻井法 转盘钻井法是利用转盘旋转带动钻柱并带动钻头旋转破碎井底岩石的方法。 顶部驱动钻井：原理与转盘钻井法相同 井下动力钻具钻井法是利用井下动力钻具驱动钻头旋转以破碎井底岩石。常用于打定向井时的井底定向。 现代钻井是将两种旋转钻井方法结合起来使用，以充分发挥各自的优点。,井下动力钻具,3旋转钻井技术的发展 （1）概念时期（19011920年）：这个时期内开始将钻井和洗井结合在一起，并使用了牙轮钻头和注水泥固套管技术。 （2）发展时期（19201948年）：牙轮钻头、固井工艺、钻井液等得到进一步发展，同时出现了大功率钻井设备。 （3）科学化钻井
7、时期（19481968年）：喷射钻井，镶齿、滑动密封轴承钻头，低固相、无固相不分散体系钻井液及固相控制技术，最优化钻井，地层压力检测、井控技术及平衡压力钻井技术。,（4）自动化钻井时期（1968现在）：发展了钻井参数自动检测、综合录井、随钻测量技术等计算机技术在钻井工程中的应用；发展了优化钻井、井口机械化自动化工具、自动化钻机、井眼轨迹遥控及自动闭环控制技术等新技术、新工艺及新设备。,（5）新中国石油钻井的发展 回顾新中国石油钻井事业，经历了组建、发展和提高三个时期。 组建时期（19491958） 1949年，中国只有甘肃玉门老君庙油田凿井部一个钻井机构，全国原油产量只有12万吨，1950年召
8、开第一次全国石油会议后，开始调配人力、设备和物资，组建钻井机构。到1957年，共有钻井队205个，钻机319台。和1949年相比，钻井口数由9口增加到622口，钻井进尺由5000米上升到52.9万米。这期间相继发现了克拉玛依、冷湖等油田和川南一批气田。 发展时期（1977） 从1958年到1977年的20年间，钻井队伍几次大的组建和补充，不断发展壮大。钻井队由205个扩大到570个，钻机由319台增加到942台。这支队伍先后参加了玉门、四川、大庆、胜利、大港、江汉、辽河、吉林、长庆、河南、华北、中 原 19,进入现代化钻井的新阶段 78年91，我国石油钻井进入现代化钻井新阶段。现代化钻井技术是
9、从推广喷射钻井开始的，喷射钻井技术的发展，使地层压力预测与监测、平衡压力钻井与井控技术、优选参数钻井技术、钻井液与油气层保护技术、计算机在钻井中的应用技术等相继发展起来。 从上个世纪90年代开始，定向丛式井和水平井技术得到长足发展。胜利油田钻成包括42口井的丛式井组。大港油田形成了平台优选、丛式井设计、防碰扫描、综合施工服务等成熟完备的丛式井工艺技术。一个平台最多21口井，最深的丛式井组平均井深5280.5米，最浅的丛式井组平均井深419米。 水平井钻井技术在整装油田开发、薄油藏、块状底水油藏、特低渗透油藏、老油田剩余油挖潜及相关领域获得广泛应用与大面积的推广，其应用技术与欠平衡、分支井钻井技
10、术的集约化与集成化，应用领域向深部地层拓展，大大提高了油气井产量和油藏最终采收率，大幅度地降低原油生产,新疆塔里木油田从1994年开始用水平井开发4个整装油田，共钻水平井134口，取得了良好的经济效益。2002年12月大庆油田一口水平井，钻井时成功穿越两个油层，创造了我国水平钻井在1rn左右的薄油层内、穿行613.7m的纪录。 新疆钻井院定向井公司于1998年9月在小拐油田钻成了我国第一口双分支试验井。2004年5月下旬，胜利油田钻井工程技术公司巴州钻井技术分公司，创出了我国分支水平井5239.88 rn的记录，第一分支造斜点井深4250m，完钻斜深5234.55m，水平位移754.49m；第
11、二分支造斜点井深4090m，完钻斜深5239.88m，水平位移700m。 我国水平井钻井技术近年来发展较快，水平井数量增多。水平井轨道控制技术比较成熟，但水平井井控技术、水平井井壁稳定技术、水平井完井技术、水平井携带岩屑技术(岩屑床问题)、水平井压裂技术等还有许多工作要做。另外，我国目前所钻水平井基本为单一水平井和双台阶水平井，而分支水平井和多分支水平井尚未广泛应用，影响了水平井的经济效益。,复杂地质条件深井超深井钻井技术处于世界先进行列。新疆油田在准噶尔盆、塔西南山前构造带及塔里木地区以研究地层压力预测、井壁稳定为基础，设计合理的井身结构和钻井体系，提高钻井速度和固井质量，降低钻井成本，形成
12、一套适合复杂地质条件的深井超深井钻井技术。塔深1井是中石化西北分公司部署在塔里木盆地的一口预探井。该井于2005年4月6日开钻，2006年7月27日完钻，钻探用时474天；设计井深8000m，完钻井深8408m，是目前中国国内最深的探井。塔深1井的顺利完钻不仅标志着我国石油天然气超深井钻探工程技术已处于世界钻井行业的先进水平，同时还创下了7项亚洲纪录，一是103/4无节箍套管下入深度5481m及固井创亚洲第一纪录；二是91/2（241.3mm）钻头钻深6800m的亚洲第一纪录；三是81/8（206.38mm）套管下入深度6800m及固井均创亚洲纪录；四是完钻8408m，创亚洲第一深井纪录；五是
13、取芯深度达8408m，工具工艺技术创亚洲纪录；六是5套管下入深度8405m及固井创亚洲之最；七是首次使用涡轮钻达8400m井深创亚洲纪录。,（一）定井位 （二）道路勘测 （三）基础施工 （四）安装井架 （五）安装设备 （六）钻 进 （七）起钻换钻头下钻 （八）测 试 （九）固 井 （十）搬 家,三、钻井施工工序,（一）定井位 定井位就是确定油、气井的位置。 勘探部门（勘探井）或油田开发部门（生产井、注水井、调整井等）确定。 井位内容包括： （1）构造位置：该井在什么地质构造上。 （2）地理位置：该井在省、市、县、乡、村的位置。 （3）测线位置：该井所在地震测线剖面。 （4）坐标位置：该井在地球
14、表面的经度和纬度。,（二）道路勘测,搬家前要勘察沿途的道路、桥梁和涵洞宽度及承载能力，掌握沿途的通讯线、电力线的情况，凡不符合要求者及时整改处理。,（三）基础施工,目的：保证机器设备的稳固，保证设备在运转过程中不移动、不下沉，减少机器设备的振动。,钻井现场基础：混凝土及填石灌浆基础、混凝土预制基础和木方基础，特殊条件下可用木桩基础、爆扩桩基础。,（四）安装井架,立 井 架,（五）安装设备,主要工作：设备就位、校正设备、固定设备。校正设备要先找正，后找平。,安装质量要达到“七字”标准和 “五不漏”要求。,（六）钻 进,1、开 钻,2、钻进操作,3、钻井技术,4、钻进中的特殊情况,一开钻进,下表层
15、 套管,注水泥 施工,安装井口防喷器,井口防 溢管,钻井液 出口,二开钻进施工,三开钻进施工,井身结构,（七）起钻、换钻头、下钻,（八）测 试,完井测试目的： 为完井作业和油田开发提供可靠依据。,测井：电法测井、放射测井、工程测井等。,中途测试和完井测试,（九）固 井,固井：向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注以水泥浆，把套管与井壁紧固起来的工作。,目的：封隔疏松、易漏、易塌等复杂地层；封隔油气水层，防止相互窜漏；安装井口，形成油气通道，控制油气流，以便达到安全钻井和保证长期生产。,（十）搬 家,搬家前的准备工作,拆卸设备,设备器材的吊装,运 输,卸车及设备就位,四、钻井主要设备与钻具,（
16、一）钻井主要设备,对钻机的基本要求：起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。,主要设备：井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、水龙头（动力水龙头）及钻井泵（钻机八大件），动力机（柴油机、电动机、燃气轮机），联动机，固相控制设备，井控设备等。,天 车,井 架,游 车,游车,钻机的主要系统 ：,1、起升系统,2、旋转系统,3、钻井液循环系统,4、传动系统,5、气控制系统,6、动力驱动系统,7、钻机辅助设备,8 、 防喷系统,刹把,绞车,司钻控制台,水龙头,大 钩,水龙头,转 盘,泥浆泵,（ 二 ） 、钻柱 钻柱是钻头以上，水龙头以下部分的钢管柱的总称。包括方钻杆、钻杆、钻铤、各种接头、稳定器、减震器、震击器等井下工具。习惯上又往往把方钻杆、钻杆及其接头、钻铤称为钻具。,钻井范围： 井眼直径：100mm500mm 井的垂直深度；12262米（前苏联科拉半岛上的SC3井），我国在江苏省东海
