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1、钻井工程基本知识,2009年8月,中国石油西部钻探工程有限公司,工程技术知识普及讲座之,提 纲,三.钻井流程,一.钻井的概念,二.现代钻井系统组成,四.固井施工流程,五.岩层评价技术,六.完井技术,一、钻井基本概念,利用钻机设备（顿钻钻机或旋转钻机）和工具（钻头、钻柱等），在地下钻出具有一定深度的圆柱形井眼（最大钻井深度超过12000m，1985年原Soviet Union），以达到勘探和开发地下资源之目的。,西方早期钢绳钻机,1. 顿钻钻井时期（1901年以前）,蜀中广记：国朝（明）正德末年，嘉州开盐井，偶得油水，可以照夜，其光加倍，沃之以水，则焰俞甚，扑之以灰则灭.,石油钻井发展简史,石油
2、钻井发展简史,2. 旋转钻钻井时期（1901年以后） 1900年，德国发明旋转钻井（转盘钻）。 1936年，国民政府引进德国四套旋转钻机。 1937年，在四川巴县开钻巴1井，1939年11 月钻至1420米完钻。 （1）概念时期（19011920） （2）发展时期（19201948） （3）科学化钻井（19481969） （4）自动化钻井（1969 ）,钻井发展趋势,钻井发展趋势,未来的钻井研究项目 高效钻井的专家系统 激光钻井和射孔技术 海上作业能量供应综合系统 井壁稳定性研究 钻井废物管理 固井新材料,水平井 大位移井 小井眼钻井 欠平衡钻井 顶部驱动 连续油管钻井 随钻测量/地质导向 自
3、动化（闭环）钻井,国内外近十年来发展的主要钻井技术,石油钻井目的及任务：探明含油气构造，开发油气田,普 查,详 查,区域勘探,油田勘探,油田开发,了解全区区域地址概况，划分构造单元，初步确定可能含油气层系。,详细研究确定油气聚集带，找出可供钻探的区域构造。,研究区域的地质构造及含油气远景，发现工业油气藏（0.35t/d）。,探明油田边界和面积，算准储量，提供油藏全部资料，开辟试验区。,油气开采、补充能量、井网调整,基准井 参数井,构造井,预探井 （野猫井）,详探井 评价井 资料井,油、气井 注入井 调整井,石油钻井的目的与任务,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
4、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。,石油钻井的种类,构 造 井,构 造 井,探 井,开 发 井,石油钻井的分类,直井 定向井 水平井 大位移井 开窗侧钻井,提 纲,三.钻井流程,一.钻井的概念,二.现代钻井系统组成,四.固井施工流程,五.岩层评价技术,六.完井技术,动力系统 提升系统 旋转系统 循环系统 井控系统,二、现代钻井系统组成,电力传输动力系统,柴油机(黄色)直接驱动发电机给钻井设备提供电能,电动机驱动泥浆泵工作(顶部装置为发电机降温),1.动力系统,现代钻井系统组成,机械
5、传输动力系统,皮带传递动力带动上部的泥浆泵工作,几台发动机的链条及齿轮组装在金属盒内,1.动力系统,现代钻井系统组成,2.提升系统,旋转钻井平台提升系统,绞车,滚筒,快绳,天车,死绳,钻绳,游车,大钩,死绳锚,存储滚筒,不论钻井平台是以电能还是机械传输动力，目的都是为了钻井，所以提升系统必不可少。一般提升系统由绞车、滚筒、井架、天车、游车和钢丝绳组成。,现代钻井系统组成,提升系统绞车与猫头,绞车由带钢丝绳的滚筒、猫头轴、离合器、换向齿轮-链条及刹车装置组成,猫头分为摩擦式猫头和自动猫头,2.提升系统,提升系统天车|游车|钢丝绳,2.提升系统,提升系统死绳锚| 游车| 水龙头|大钩,2.提升系统
6、,3.旋转钻进装置,水龙头 方钻杆 转盘 钻柱 钻头,现代钻井系统组成,游车下部的大钩正在锁住水龙头提环,钻工正安放卡瓦,旋转装置,现代钻井系统组成,钻杆与钻铤,转动的转盘与方钻杆,旋转装置,现代钻井系统组成,钻工正在对扣连接管柱,游车正把钻铤下入井内(钻铤较钻杆重，可施加钻压),旋转装置,现代钻井系统组成,PDC钻头,取芯钻头,旋转装置 钻头,现代钻井系统组成,三牙轮钻头,新钻头正准备入井,钻井液高速流过喷嘴,旋转装置,现代钻井系统组成,钻柱纵振,钻柱扭振,钻柱横振,旋转装置 井下钻具旋转方式,现代钻井系统组成,4.循环系统,泥浆泵 泥浆池 立管 水龙带 钻柱 分离装置,现代钻井系统组成,泥
7、浆功能： 1、悬浮和携带钻屑 2、润滑和冷却钻具 3、稳定井壁 4、平衡地层压力 5、发挥水力效能 6、传递动力,循环系统 循环介质,现代钻井系统组成,循环系统流程,现代钻井系统组成,除气器,除泥器,除沙器,循环系统分离装置,5.井控系统,现代钻井系统组成,5.井控系统,防喷器可实现的功能： 1) 密封钻具 2) 强行起下钻 3) 悬挂钻具 4) 手动、液动锁紧闸板 用作分流系统 可以剪断钻具,防喷器产品 闸板防喷器 环形防喷器 分流器 旋转防喷器 电缆防喷器 带压作业装置,井口防喷器组,现代钻井系统组成,节流管汇： 由一系列特殊的、可远程控制的管线组成，用井口防喷器组关井后，司钻可以通过它释
8、放井底压力，不至于造成井下失控。,5.井控系统,提 纲,三.钻进流程,一.钻井的概念,二.现代钻井系统组成,四.固井施工流程,五.岩层评价技术,六.完井技术,设 计,钻前准备,一开,二开,三开,完井测试,油井完成,地质设计、工程设计,修路、平井场、打基础、 设备搬运及安装、准备井口,钻进、（测斜）、（测井）、 下表套固井、安装井口,钻进、（取心）、（测斜）、 （测井）、下技套固井、安装井口,钻进、（取心）、（测斜）、（测井）、 （中途测试）、下油套固井、安装试油井口,钻 进,三、钻进流程,至钻井液净化系统,一开钻进,下表层 套管,注水泥 施工,安装井口防喷器,井口防 溢管,钻井液 出口,三、钻
9、进流程,二开钻进,下中间套管,二开固井,三开钻进,下生产套管,完井固井,三、钻进流程,钻进基本过程包括： 钻进、接单根、起钻、换钻头、下钻等,钻 进：钻头破碎岩石使井眼不断加深 接单根：通过接单根使钻具不断加长 起下钻：将井内钻具起出或将井内起出的钻具重新下到井内 换钻头：起出钻具卸掉旧钻头换上新钻头重新下入井中 循环钻井液：钻头提离井底并保持钻井液的循环,三、钻进流程, 上提单根并放入鼠洞 上提方钻杆，将水龙头推至鼠洞单根的上方 连接水龙头和单根，再把单根与井筒内钻柱相连 用连接好单根并加长的钻柱继续钻进,1,2,3,4,接单根,三、钻进流程,钻进流程接单根,1、上提钻柱，在鼠洞内放置单根(
10、右),4、接上单根，上提钻柱，重新入井,2、安放卡瓦，坐稳下部钻具,3、卸下方钻杆，连接鼠洞内单根,三、钻进流程,将方钻杆及水龙头放至大鼠洞,钻工在钻柱上安装吊卡,起出下部钻具,钻进流程 起下钻,1,2,三、钻进流程,起出一柱钻具后安放锥形卡瓦，坐稳下部钻具,卸开上部立柱,立柱按顺序放置在钻台上,5,4,3,钻进流程 起下钻,三、钻进流程,井架工负责将上部钻柱摆放整齐,起至钻铤与钻头时，用专用工具卸开连接处,起出的钻头磨损应更换新钻头入井,8,7,6,钻进流程起下钻,三、钻进流程,提 纲,三.钻井流程,一.钻井的概念,二.现代钻井系统组成,四.固井施工流程,五.岩层评价技术,六.完井技术,下套
11、管,下套管作业与下钻柱非常相似，只是因为套管相对钻柱直径大，形状结构与钻柱不同，需要特殊的上扣工具、吊卡和管钳。此外，套管相对于钻杆线重大，深井下套管对钻机起升能力要求高。,上提套管准备连接,解开吊卡准备下入套管,1,2,四、固井施工流程,用液压大钳拧紧接头,连接好的套管入井,4,3,固井施工下套管,四、固井施工流程,通常在下入套管前，在套管外面要加上刮泥器和扶正器，扶正器有几个弓形弹簧片且紧贴在套管外壁，可以保证套管处于井眼中心；刮泥器可以将井壁上泥饼除去，保证更好的固井质量。,固井施工套管附件,四、固井施工流程,水泥灰罐,固井施工作业,固井施工 固井设备,四、固井施工流程,固井施工 固井附
12、件,提 纲,三.钻井流程,一.钻井的概念,二.现代钻井系统组成,四.固井施工流程,五.岩层评价技术,六.完井技术,岩层评价-录井,当一口井钻达设计深度后，如何才能判断所钻井段是否存在油气？有几种方法可供参考,钻杆测试 取芯,地质人员正在检测钻屑,地质人员在显微镜下观测钻屑,检测钻屑,检测岩屑 测井,五、岩层评价技术,将测井仪器下入井底，再缓慢上提，在此过程中，它可以测量它所经过的地层特性，一般测井方法有几种： 电测井：测量并记录原始电阻和地层的感应电阻大小 声测井：记录声音在岩层中的反射 放射测井：测量并记录原始的反射和在岩层中的感应反射。 当这些信号被记录后，由计算机处理作图，并经专业人员分
13、析以确定是否存在油气及存在的多少。,岩层评价,测井,岩层评价技术,取芯有两种方式：一种是下入取芯筒，安装在钻柱下部下入井底。当取芯筒旋转钻进的时候，一段圆柱形井底岩芯就在取芯筒内带出。另一种是井壁取芯器，靠下部的射孔弹冲击井壁，一小块岩芯就被装在工具中带出，这种方式一次可以在任意深度取约30块小岩样。,岩层评价取芯,岩层评价技术,提 纲,三.钻井流程,一.钻井的概念,二.现代钻井系统组成,四.固井施工流程,五.岩层评价技术,六.完井技术, 完井：从钻开生产层、下油层套管、注水泥固井、射孔 到试采 等一系列生产过程的总称。,六、完井技术,当油公司仔细分析在各个层段进行的各种测试所获取的数据后，他
14、们将决定是否完井还是填井放弃。当确定地层没有工业油气流，放弃该井。如果有工业油气流需要完井，主要有以下步骤：,六、完井技术,1、选择完井方式； 2、完井 3、安装采油树 4、酸化(非必需) 5、压裂(非必需),（一）裸眼完井法,先期裸眼完井,后期裸眼完井,六、完井技术,- 井壁稳定，不易坍塌的碳酸盐、火山岩或砂岩储层；无底水、无气顶的单一厚储层或者压力、性质基本一致的多层储层。 - 下套管作业难度较大的特殊井（欠平衡井、水平井等）。,适用条件,（二）固井射孔完井法,六、完井技术,- 适用范围广，一般无不适用地层。,适用条件,完井射孔,可供入井的射孔枪,固井射孔完井法,射孔方法,固井射孔完井法,（三）筛管完井法,六、完井技术,- 地层出砂，固井完井储层伤害严 重地层。,适用条件,绕丝 割缝 多孔材料烧结,筛管完井法,筛管类型：,油管顶部安装采油树来收集地层流体，通过地面上采油树阀门的开关来控制油气的采集。,完井装采油树,六、完井技术,酸化原因： 1、存在工业油气层； 2、油气层岩石渗透率太低； 3、地层岩石能被酸溶解；,酸化工艺： 根据需要确定需要挤入地层的酸液量，泵入酸液，迫使酸液进入地层，并溶蚀地层，形成油流通道。,完井酸化,六、完井技术,谢谢大家,