西安石油大學(xué)石油工程4.鉆井與完井

1、481Chapter 4 鉆井與完井鉆井與完井 （3課時）課時）第一節(jié)第一節(jié) 鉆井方法鉆井方法第二節(jié)第二節(jié) 旋轉(zhuǎn)鉆井系統(tǒng)的基本構(gòu)成旋轉(zhuǎn)鉆井系統(tǒng)的基本構(gòu)成第三節(jié)第三節(jié) 旋轉(zhuǎn)鉆井工藝過程旋轉(zhuǎn)鉆井工藝過程第四節(jié)第四節(jié) 完井完井 第五節(jié)第五節(jié) 特殊鉆井技術(shù)特殊鉆井技術(shù)第六節(jié)第六節(jié) 海洋石油鉆井海洋石油鉆井 本章就本章就鉆井和完井鉆井和完井工程中的主要概念、設(shè)備、方法及過程進工程中的主要概念、設(shè)備、方法及過程進行介紹。行介紹。482一、我國鉆井技術(shù)發(fā)展簡況一、我國鉆井技術(shù)發(fā)展簡況古古代代鉆鉆井井約在公元前約在公元前3世紀到公元世紀到公元11世紀，井眼世紀，井眼由人下由人下入井內(nèi)入井內(nèi)挖掘而成。挖掘而成。

2、始于公元始于公元10411041年年10531053年前后，井眼以年前后，井眼以頓鉆頓鉆方方式由式由人力向下鉆鑿人力向下鉆鑿成井。井口直徑如碗口大小成井。井口直徑如碗口大小( (約約3 35 5寸寸) )，即即“卓筒井卓筒井”，井深達千余尺，井深達千余尺，公元公元12531253年用牛做動力代替人力。年用牛做動力代替人力。大井眼階段大井眼階段小井眼階段小井眼階段l公元前公元前3 31 1世紀（戰(zhàn)國時期），李冰在四川鉆鑿鹽井；世紀（戰(zhàn)國時期），李冰在四川鉆鑿鹽井；l公元公元147147189189年，在邛崍年，在邛崍( (qiqinglngli)i)鉆出一口天然氣井鉆出一口天然氣井, ,稱為火井

3、稱為火井l15211521年，四川嘉州年，四川嘉州( (今樂山今樂山) )鉆鹽井時偶得石油，是為我國第一口油井；鉆鹽井時偶得石油，是為我國第一口油井；l18401840年，在四川鉆成世界上最深的井（年，在四川鉆成世界上最深的井（1200m1200m），火井；），火井；l清初清初, ,四川有鹽井四川有鹽井56375637口，清末有口，清末有84568456口，分布于口，分布于4040個洲縣。個洲縣。中國中國最早最早利用利用鉆井技術(shù)鉆井技術(shù)進行油氣及資源勘探與開發(fā)。進行油氣及資源勘探與開發(fā)。4.1 4.1 鉆井方法鉆井方法483歐洲是在歐洲是在1919世紀初開始用頓鉆打井世紀初開始用頓鉆打井484

4、二、鉆井方法二、鉆井方法常用鉆井方法常用鉆井方法 在長期的生產(chǎn)實踐中，人類創(chuàng)造和發(fā)明了多種鉆井方法，在長期的生產(chǎn)實踐中，人類創(chuàng)造和發(fā)明了多種鉆井方法，并且隨著生產(chǎn)的發(fā)展，鉆井設(shè)備也在進步和完善。并且隨著生產(chǎn)的發(fā)展，鉆井設(shè)備也在進步和完善。485l 頓鉆鉆井也叫沖擊鉆井。頓鉆鉆井也叫沖擊鉆井。l 通過地面將鋼絲繩通過地面將鋼絲繩拉起拉起，將鉆頭，將鉆頭提離井底，再提離井底，再向下沖擊向下沖擊，巖石隨之，巖石隨之破碎破碎，再不時向井內(nèi)注水，將巖屑，再不時向井內(nèi)注水，將巖屑和泥土混成泥漿，再下入和泥土混成泥漿，再下入撈砂筒撈砂筒撈撈出巖屑。出巖屑。l 鉆進不連續(xù)，速度慢；沖擊方式，鉆進不連續(xù)，速度慢

5、；沖擊方式，費時費事費力費時費事費力 1.1.頓鉆鉆井頓鉆鉆井l 它不適應(yīng)快速鉆井的要求，特別鉆深它不適應(yīng)快速鉆井的要求，特別鉆深井或超深井它更不能滿足生產(chǎn)的需要，井或超深井它更不能滿足生產(chǎn)的需要，因此因此代替它的是旋轉(zhuǎn)鉆井代替它的是旋轉(zhuǎn)鉆井。486l 旋轉(zhuǎn)鉆井是利用鉆頭旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)鉆井是利用鉆頭旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的切削或研磨切削或研磨作用作用破碎破碎巖巖石，是石，是當前最通用當前最通用的鉆井方法。的鉆井方法。l 19011901年年美國首先使用，中國于美國首先使用，中國于3030年代中期開始使用，它比年代中期開始使用，它比頓鉆鉆速快，并能處理井塌、井噴等復(fù)雜情況。頓鉆鉆速快，并能處理井塌、井噴等

6、復(fù)雜情況。l 按動力傳遞方式不同，分為按動力傳遞方式不同，分為轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆井和鉆井和井下動力井下動力鉆井鉆井兩種。兩種。2.2. 旋轉(zhuǎn)鉆井旋轉(zhuǎn)鉆井487l 又稱為轉(zhuǎn)盤鉆井，其是從頓鉆鉆井又稱為轉(zhuǎn)盤鉆井，其是從頓鉆鉆井演變而來的。演變而來的。l 地面鉆具地面鉆具轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)動帶動井下鉆頭井下鉆頭轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動，鉆頭轉(zhuǎn)動時就可鉆頭轉(zhuǎn)動時就可破碎巖石破碎巖石，破碎了的，破碎了的巖屑被泥漿泵泵入井內(nèi)的泥漿循環(huán)帶巖屑被泥漿泵泵入井內(nèi)的泥漿循環(huán)帶到地面。到地面。l 連續(xù)鉆進，速度快，沖擊連續(xù)鉆進，速度快，沖擊+ +切削；切削；l 地面驅(qū)動地下鉆頭轉(zhuǎn)動，浪費功率。地面驅(qū)動地下鉆頭轉(zhuǎn)動，浪費功率。（1 1）

7、轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆井轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆井488l 這是旋轉(zhuǎn)鉆井的又一種這是旋轉(zhuǎn)鉆井的又一種方法，這種方法鉆井就是在方法，這種方法鉆井就是在鉆柱下邊接上井下動力鉆具，鉆柱下邊接上井下動力鉆具，其他的和轉(zhuǎn)盤鉆井一樣。其他的和轉(zhuǎn)盤鉆井一樣。l 鉆頭轉(zhuǎn)動不是靠轉(zhuǎn)盤而鉆頭轉(zhuǎn)動不是靠轉(zhuǎn)盤而是靠井下動力鉆具帶動。因是靠井下動力鉆具帶動。因此大部分鉆具不轉(zhuǎn)動，節(jié)省此大部分鉆具不轉(zhuǎn)動，節(jié)省了大量功率，磨損小、使用了大量功率，磨損小、使用壽命長。壽命長。l 井下動力鉆具包括渦輪井下動力鉆具包括渦輪鉆具和螺桿鉆具鉆具和螺桿鉆具l 該方法主要用于鉆定向該方法主要用于鉆定向井、叢式井和水平井。井、叢式井和水平井。（2 2）井下動力鉆具

8、鉆井）井下動力鉆具鉆井489鉆井方法總結(jié)鉆井方法總結(jié)常常用用鉆鉆井井方方法法l 井口是敞開的，無控制裝置；井口是敞開的，無控制裝置；l 鉆井是間斷的，進展慢；鉆井是間斷的，進展慢；l 適用于淺層低壓油氣井。適用于淺層低壓油氣井。l 井口是封閉的，有控制系統(tǒng)；井口是封閉的，有控制系統(tǒng)；l 連續(xù)性，進展快；連續(xù)性，進展快；l 用于硬軟地層和各種壓力系統(tǒng)；用于硬軟地層和各種壓力系統(tǒng)；l 用于定向井、水平井的鉆井；用于定向井、水平井的鉆井；4810l 按按用途用途一般分為兩種：一般分為兩種：探井和生產(chǎn)井探井和生產(chǎn)井l 探井探井：探明儲油構(gòu)造，：探明儲油構(gòu)造，取得取得地質(zhì)資料，地質(zhì)資料，認識和評價認識和

9、評價含油氣含油氣情況，情況，落實落實油層位置和油氣田面積、儲量等等；油層位置和油氣田面積、儲量等等；l 生產(chǎn)井生產(chǎn)井：按照油氣田開發(fā)方案：按照油氣田開發(fā)方案有效地開采有效地開采地下石油與天然地下石油與天然氣資源。氣資源。l 按按井筒在地下的形狀井筒在地下的形狀（即井眼的軌跡）又可分為二種：（即井眼的軌跡）又可分為二種：直井、直井、定向井。定向井。其中其中定向井又可再分為定向井又可再分為斜井和水平井。斜井和水平井。三、石油井的分類（三、石油井的分類（2 2種）種）4811l最大井深：最大井深：12226m12226m（俄羅斯）（俄羅斯）l最大單只鉆頭進尺：最大單只鉆頭進尺：2134m(PDC21

10、34m(PDC鉆頭鉆頭8 8英寸英寸/ / ）l最高溫度、壓力：溫度最高溫度、壓力：溫度200200，壓力，壓力110MPa110MPal最長的連續(xù)取心：最長的連續(xù)取心：128m128ml最大水平位移：最大水平位移：11278m(11278m(垂深垂深1637m)1637m)四、鉆井世界紀錄四、鉆井世界紀錄4812一、鉆機一、鉆機l 二、鉆進工具二、鉆進工具 l 三、鉆井液三、鉆井液l 四、鉆井作業(yè)人員四、鉆井作業(yè)人員4813l 鉆機鉆機是是全套鉆井設(shè)備全套鉆井設(shè)備的的總稱總稱。l 目前全球使用最為廣泛的是目前全球使用最為廣泛的是轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆機盤旋轉(zhuǎn)鉆機。l 鉆機由鉆機由柴油機、傳動軸、泥漿柴

11、油機、傳動軸、泥漿泵、絞車、井架、天車、游動滑泵、絞車、井架、天車、游動滑車、大鉤、水龍頭和轉(zhuǎn)盤等組成。車、大鉤、水龍頭和轉(zhuǎn)盤等組成。l 整個整個轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆機轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆機成套鉆井設(shè)成套鉆井設(shè)備通常由備通常由六個系統(tǒng)六個系統(tǒng)組成。組成。 一、鉆機一、鉆機旋轉(zhuǎn)鉆井系統(tǒng)的基本構(gòu)成旋轉(zhuǎn)鉆井系統(tǒng)的基本構(gòu)成4814動力系統(tǒng)動力系統(tǒng)由發(fā)動機和一套動力傳動裝置來由發(fā)動機和一套動力傳動裝置來驅(qū)動驅(qū)動鉆井設(shè)備。目前鉆井設(shè)備。目前柴油發(fā)動機柴油發(fā)動機(1490(149044704470千瓦千瓦) )是是國內(nèi)主要的動力來源。國內(nèi)主要的動力來源。用來用來起下起下井內(nèi)鉆具和下套管的設(shè)備。包括井架、天車、井內(nèi)鉆具和下套管的

12、設(shè)備。包括井架、天車、游車、大鉤、吊環(huán)等組成游車、大鉤、吊環(huán)等組成用來用來旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)鉆柱、向井底傳遞動力、破碎巖石的一套設(shè)鉆柱、向井底傳遞動力、破碎巖石的一套設(shè)備。包括轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤變速箱、水龍頭、方鉆桿及其傳備。包括轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤變速箱、水龍頭、方鉆桿及其傳動裝置。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)還有接、卸鉆柱和鉆具的功能。動裝置。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)還有接、卸鉆柱和鉆具的功能。 鉆進時能循環(huán)泥漿，沖刷井底，將破碎的巖石帶到鉆進時能循環(huán)泥漿，沖刷井底，將破碎的巖石帶到地面上的一套設(shè)備。包括泥漿池、泥漿槽等。地面上的一套設(shè)備。包括泥漿池、泥漿槽等。井控系統(tǒng)井控系統(tǒng) 對可能發(fā)生的復(fù)雜情況進行對可能發(fā)生的復(fù)雜情況進行控制和處理控制和處理，以恢

13、復(fù)正常，以恢復(fù)正常鉆井。有防噴器組、儲能器機組和防噴器組遙控面板、鉆井。有防噴器組、儲能器機組和防噴器組遙控面板、測試管匯、壓井管匯測試管匯、壓井管匯4 4部分。部分。 監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)a.由綜合錄井對井下情況進行監(jiān)測；由綜合錄井對井下情況進行監(jiān)測；b.由各種儀表對由各種儀表對鉆進參數(shù)進行記錄和測量；鉆進參數(shù)進行記錄和測量；c.對鉆井液中的天然氣對鉆井液中的天然氣和硫化氫進行監(jiān)測。和硫化氫進行監(jiān)測。 提升系統(tǒng)提升系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)六個組成系統(tǒng)六個組成系統(tǒng)4815二、鉆進工具二、鉆進工具基本構(gòu)成之二基本構(gòu)成之二l 鉆進工具（又稱鉆柱）主要包括鉆頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鉆進工具（又稱

14、鉆柱）主要包括鉆頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、井下動力鉆具等。鋌、井下動力鉆具等。l 一般情況下方鉆桿在最上面，方鉆桿下接鉆桿，鉆桿下接一般情況下方鉆桿在最上面，方鉆桿下接鉆桿，鉆桿下接鉆鋌或井下動力工具，最下端接鉆頭。鉆鋌或井下動力工具，最下端接鉆頭。l 以下對主要的井下鉆井工具及作用進行了介紹。以下對主要的井下鉆井工具及作用進行了介紹。4816鉆頭尺寸鉆頭尺寸應(yīng)用最多應(yīng)用最多聚晶金剛石聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭復(fù)合片鉆頭4817二、鉆進工具二、鉆進工具基本構(gòu)成之二基本構(gòu)成之二1.1.鉆頭鉆頭l 鉆頭是直接鉆頭是直接破碎巖石破碎巖石、造就、造就井眼井眼的重要工具。要加快的重要工具。要加快鉆井速度鉆井速度

15、，必須采，必須采用適合地層條件的用適合地層條件的“鋒利鋒利”鉆頭。鉆頭。l 分類分類l（1 1）刮刀鉆頭：）刮刀鉆頭：切削切削xio刃，用于非固結(jié)的刃，用于非固結(jié)的軟地層效果極佳軟地層效果極佳。l（2 2）PDCPDC鉆頭鉆頭：切削刃上使用了人造金剛石和燒結(jié)碳化鎢，比刮刀鉆頭強度切削刃上使用了人造金剛石和燒結(jié)碳化鎢，比刮刀鉆頭強度性能好，用于軟性地層性能好，用于軟性地層。l（3 3）金剛石鉆頭：）金剛石鉆頭：切削刃用天然金剛石制成，適用于切削刃用天然金剛石制成，適用于堅硬地層或較軟地層堅硬地層或較軟地層。但但怕高溫怕高溫，注意冷卻鉆頭。，注意冷卻鉆頭。l（4 4）牙輪鉆頭：）牙輪鉆頭：目前使用

16、目前使用最廣泛最廣泛的鉆頭。的鉆頭。壓碎、沖擊、剪切壓碎、沖擊、剪切，可適用于，可適用于從從軟到硬的軟到硬的各種的地層。各種的地層。4818二、鉆進工具二、鉆進工具 （續(xù)）（續(xù)）1.1.鉆頭：鉆頭：直接破巖、造就井眼的重要工具。直接破巖、造就井眼的重要工具。2.2.鉆鋌：鉆鋌：鋼質(zhì)厚壁筒形管材。接在鋼質(zhì)厚壁筒形管材。接在鉆頭之上鉆頭之上向鉆頭施加鉆壓和傳遞扭矩。向鉆頭施加鉆壓和傳遞扭矩。3.3.鉆桿：鉆桿：鋼質(zhì)厚壁筒形管材。鋼質(zhì)厚壁筒形管材。鉆井延伸、傳遞扭矩和輸送鉆井液鉆井延伸、傳遞扭矩和輸送鉆井液的工具。的工具。鉆桿在起下鉆中要負擔最大的拉伸力，例如鉆桿在起下鉆中要負擔最大的拉伸力，例如4

17、0004000米的米的5 5英寸的鉆柱重英寸的鉆柱重量約量約150150噸。噸。4.4.方鉆桿：方鉆桿：傳遞扭矩。傳遞扭矩。中空四邊形或六邊形鋼柱中空四邊形或六邊形鋼柱。壁厚比鉆桿大三倍左。壁厚比鉆桿大三倍左右右, ,具有較高的抗拉與抗扭強度具有較高的抗拉與抗扭強度5.5.井下動力鉆具：井下動力鉆具：可可直接直接在井下驅(qū)動鉆頭鉆進，可以減少動力消耗，減在井下驅(qū)動鉆頭鉆進，可以減少動力消耗，減輕鉆具和套管的磨損和破壞。輕鉆具和套管的磨損和破壞。6.6.其他鉆井工具：其他鉆井工具：防斜、造斜、防卡、解卡和鉆柱穩(wěn)定的鉆井工具等。防斜、造斜、防卡、解卡和鉆柱穩(wěn)定的鉆井工具等。7.7.鉆臺上的操作工具：

18、鉆臺上的操作工具：包括吊卡、卡瓦、上卸和大鉗、動力大鉗和吊環(huán)包括吊卡、卡瓦、上卸和大鉗、動力大鉗和吊環(huán)等。等。4819三、三、 鉆井液鉆井液 基本構(gòu)成之三基本構(gòu)成之三l 鉆井液鉆井液：具有滿足鉆井和完井工程所需要的多種功能的循環(huán)流體。：具有滿足鉆井和完井工程所需要的多種功能的循環(huán)流體。 由于初期的鉆井液是由最簡單的泥土和水組成，由于初期的鉆井液是由最簡單的泥土和水組成，“鉆井泥漿鉆井泥漿”或或“泥漿泥漿”就成為鉆井液沿用至今的代名詞。就成為鉆井液沿用至今的代名詞。l 旋轉(zhuǎn)鉆井中，要旋轉(zhuǎn)鉆井中，要利用利用鉆井液清洗井底，攜出井下鉆屑并控制井內(nèi)鉆井液清洗井底，攜出井下鉆屑并控制井內(nèi)壓力。壓力。清洗

19、井底清洗井底攜出巖屑攜出巖屑冷卻鉆頭冷卻鉆頭保護井壁保護井壁鉆井液在鉆井中的鉆井液在鉆井中的8 8種主要作用種主要作用潤滑鉆具潤滑鉆具破巖作用破巖作用平衡地層壓力平衡地層壓力保護油氣層保護油氣層4820三、三、 鉆井液鉆井液 基本構(gòu)成之三基本構(gòu)成之三l 鉆井液對于鉆井就像血液對于人體一樣重要。鉆井液對于鉆井就像血液對于人體一樣重要。l 如果沒有性能良好、足夠數(shù)量的鉆井液，或者鉆井液不能正如果沒有性能良好、足夠數(shù)量的鉆井液，或者鉆井液不能正常循環(huán)時，常循環(huán)時，鉆井工作將無法進行鉆井工作將無法進行，有時還將嚴重，有時還將嚴重危及井的危及井的“生生命命”。l 我校的大慶我校的大慶“鐵人鐵人”王進喜王

20、進喜肖像：鐵人攪拌泥漿，人拉肩扛肖像：鐵人攪拌泥漿，人拉肩扛安裝鉆機。安裝鉆機。4821z 鉆井液是鉆井液是溶膠懸浮液溶膠懸浮液體系，由體系，由三個部分三個部分組成：組成： 液相液相：可以是淡水或鹽水，或某種類型的油品：可以是淡水或鹽水，或某種類型的油品 固相固相：為增加體系密度，常用重晶石，為改善流變性和濾失性常用微晶高嶺土：為增加體系密度，常用重晶石，為改善流變性和濾失性常用微晶高嶺土 處理劑處理劑：用以調(diào)整泥漿性能，常用各種有機或無機化學(xué)處理劑：用以調(diào)整泥漿性能，常用各種有機或無機化學(xué)處理劑z 分類分類 以水為連續(xù)相的鉆井液叫水基鉆井液以水為連續(xù)相的鉆井液叫水基鉆井液 以油為連續(xù)相的鉆井

21、液叫油基鉆井液。以油為連續(xù)相的鉆井液叫油基鉆井液。 水基鉆井液的應(yīng)用最為廣泛，只是在特殊井如取心或高難度定向井中水基鉆井液的應(yīng)用最為廣泛，只是在特殊井如取心或高難度定向井中才使用油基鉆井液。才使用油基鉆井液。 現(xiàn)代鉆井技術(shù)對泥漿的性能要求很高，要具有一定的現(xiàn)代鉆井技術(shù)對泥漿的性能要求很高，要具有一定的密度、密度、粘度、濾失量、泥餅、切力及含砂量粘度、濾失量、泥餅、切力及含砂量等，并且隨著鉆井所鉆遇的等，并且隨著鉆井所鉆遇的地層變化能地層變化能及時做出調(diào)整。及時做出調(diào)整。4822四、鉆井作業(yè)人員四、鉆井作業(yè)人員基本構(gòu)成之四基本構(gòu)成之四 鉆井隊基本上由三部分人員組成。鉆井隊基本上由三部分人員組成。

22、l第一部分是鉆井操作人員第一部分是鉆井操作人員 包括鉆工、井架工、副司鉆、司鉆和鉆井班長；設(shè)備包括鉆工、井架工、副司鉆、司鉆和鉆井班長；設(shè)備的操作人員有機械工、電工、材料工和通訊員等。的操作人員有機械工、電工、材料工和通訊員等。司鉆是操司鉆是操作鉆機、實施鉆井作業(yè)最關(guān)鍵的人員之一作鉆機、實施鉆井作業(yè)最關(guān)鍵的人員之一。l第二部分是技術(shù)人員第二部分是技術(shù)人員 包括鉆井工程師、機械工程師和電氣工程師等。包括鉆井工程師、機械工程師和電氣工程師等。l第三部分人員是管理人員第三部分人員是管理人員 包括鉆井經(jīng)理、會計、器材管理員和生活管理員等。包括鉆井經(jīng)理、會計、器材管理員和生活管理員等。48234.3 旋

23、轉(zhuǎn)鉆井工藝過程旋轉(zhuǎn)鉆井工藝過程 一口井從開始到完成，大致要經(jīng)歷準備工作、鉆進、固井、一口井從開始到完成，大致要經(jīng)歷準備工作、鉆進、固井、其它作業(yè)等工序。其它作業(yè)等工序。4824一一. 準備工作準備工作 定定井井位位定定井井位位1.1.定井位定井位2.2.修公路修公路3.3.平井場平井場 形狀大致為長方形，形狀大致為長方形，ZJ70ZJ70鉆機：鉆機：120m120m100m100m4.4.打基礎(chǔ)打基礎(chǔ)5.5.安裝：立井架，安裝安裝：立井架，安裝鉆井設(shè)備、泥漿泵，安鉆井設(shè)備、泥漿泵，安放或挖掘泥漿池等。放或挖掘泥漿池等。4.3 4.3 旋轉(zhuǎn)鉆井工藝過程旋轉(zhuǎn)鉆井工藝過程 一口井從開始到完成，大致要

24、經(jīng)歷準備工作、鉆進、固井、一口井從開始到完成，大致要經(jīng)歷準備工作、鉆進、固井、其它作業(yè)等工序。其它作業(yè)等工序。4825旋轉(zhuǎn)鉆井法的鉆進大致可分為以下幾道工序：旋轉(zhuǎn)鉆井法的鉆進大致可分為以下幾道工序：l 1. 1.鉆進：鉆進：用鉆頭直接破碎巖石用鉆頭直接破碎巖石l 2. 2.洗井：洗井：將鉆屑從井底清除掉，并攜帶到地面將鉆屑從井底清除掉，并攜帶到地面 鉆屑：鉆屑：井底巖石被鉆頭破碎后形成小的碎塊井底巖石被鉆頭破碎后形成小的碎塊l 3. 3.接單根：接單根：鉆柱也要及時接長，接一根鉆桿鉆柱也要及時接長，接一根鉆桿就叫接單根。就叫接單根。l 4. 4.起下鉆：起下鉆：換上新的鉆頭以后在重新下到井換上

25、新的鉆頭以后在重新下到井中繼續(xù)作業(yè)，這叫做起鉆和下鉆。中繼續(xù)作業(yè)，這叫做起鉆和下鉆。l 5. 5.其它作業(yè)：其它作業(yè)：進行巖屑錄井、地球物理測井進行巖屑錄井、地球物理測井以及地層測試等作業(yè)。以及地層測試等作業(yè)。二、鉆進二、鉆進鉆進過程之二鉆進過程之二廣義的鉆進：廣義的鉆進：從開鉆到完鉆一段地層或完鉆一口井的過程從開鉆到完鉆一段地層或完鉆一口井的過程 4826三、固井三、固井鉆進過程之三鉆進過程之三目的目的l 加固井壁加固井壁，防止淺處井壁坍塌。防止淺處井壁坍塌。l 隔離鉆開隔離鉆開的油的油氣、水層，氣、水層，防防止止開采時層間開采時層間相互干擾。相互干擾。l 將將稱為套管的無縫鋼管稱為套管的無

26、縫鋼管下入井中，并在井眼和套管之間下入井中，并在井眼和套管之間灌注水泥灌注水泥漿漿以以固定套管固定套管。l 固井重要工序固井重要工序: :下套管和注水泥下套管和注水泥n 一口井從開始到完成，常需一口井從開始到完成，常需下下入多層套管并注水泥入多層套管并注水泥，即需，即需數(shù)次固數(shù)次固井作業(yè)井作業(yè)。48271.下套管下套管固井重要工序之一固井重要工序之一 第二次開鉆后，改用第二次開鉆后，改用小于表層套管直徑的鉆頭小于表層套管直徑的鉆頭，往下鉆至目的層上，往下鉆至目的層上方處再停鉆；方處再停鉆； 第三次開鉆后再改用第三次開鉆后再改用更小的鉆頭更小的鉆頭，一直鉆到目的層以下；，一直鉆到目的層以下； 下

27、入下入第三層套管第三層套管，稱為，稱為油層套管油層套管，再注水泥固井，再注水泥固井。 目的：目的：為試油和今后采油氣為試油和今后采油氣創(chuàng)造條件創(chuàng)造條件。 最后射孔：利用射孔槍打穿套管和水泥環(huán)，為油流入井提供流動通道。最后射孔：利用射孔槍打穿套管和水泥環(huán)，為油流入井提供流動通道。 鉆頭鉆入地層一定深度（鉆頭鉆入地層一定深度（3030300m300m）；）； 下入第一層套管下入第一層套管，稱為，稱為表層套管，再注水泥固井表層套管，再注水泥固井。 目的：封住目的：封住這一井段的粘土層、流沙層、礫石層及水層，并在表層這一井段的粘土層、流沙層、礫石層及水層，并在表層套管井口套管井口安裝安裝防止井噴的裝置

28、。防止井噴的裝置。 下入下入第二層套管第二層套管，稱之為，稱之為技術(shù)套管技術(shù)套管，再注水泥固井再注水泥固井。 目的：目的：用以用以封固封固易塌層和高壓水層，或為易塌層和高壓水層，或為保護保護淺部的油氣層等。淺部的油氣層等。482848292.2.注水泥注水泥固井重要工序之二固井重要工序之二l 工序：工序：將配置好的將配置好的水泥漿水泥漿，通過一定的設(shè)備和工藝，通過一定的設(shè)備和工藝注入注入套管，套管，并按照設(shè)計要求使水泥漿在管外環(huán)形空間并按照設(shè)計要求使水泥漿在管外環(huán)形空間上返到一上返到一定的高度定的高度。l 作用：作用：將套管和井壁的將套管和井壁的環(huán)形空間封固環(huán)形空間封固起來，以封隔油氣起來，以

29、封隔油氣水層，使套管成為油氣通向井中的水層，使套管成為油氣通向井中的通道通道。48304.4 4.4 完井完井油層鉆開以后，油層鉆開以后，油井與油氣層油井與油氣層如何連通如何連通？這對？這對油氣田開發(fā)、開采油氣田開發(fā)、開采非常重要。非常重要。l 完井，顧名思義，即完井，顧名思義，即井的完成井的完成，是油氣井生產(chǎn)前的最后一道工序。，是油氣井生產(chǎn)前的最后一道工序。l 主要指油氣層與井底的主要指油氣層與井底的連通方式、井底結(jié)構(gòu)及完井工藝連通方式、井底結(jié)構(gòu)及完井工藝。l 根據(jù)地層的不同性質(zhì)，可以采取根據(jù)地層的不同性質(zhì)，可以采取不同的完井方法不同的完井方法。l 對各種完井方法的要求：對各種完井方法的要求

30、： （l l）使油氣層與井底有效地連通起來，盡量減小油、氣流動阻力；）使油氣層與井底有效地連通起來，盡量減小油、氣流動阻力； （2 2）妥善地封隔油、氣、水層，防止各層之間互相干擾；）妥善地封隔油、氣、水層，防止各層之間互相干擾； （3 3）克服井壁坍塌和油層出砂的影響，保證油氣井長期穩(wěn)定生產(chǎn)；）克服井壁坍塌和油層出砂的影響，保證油氣井長期穩(wěn)定生產(chǎn)； （4 4）能為今后的井下修井作業(yè)和增產(chǎn)措施（壓裂、酸化）提供方便；）能為今后的井下修井作業(yè)和增產(chǎn)措施（壓裂、酸化）提供方便； （5 5）工藝簡便、完井速度快、成本低。）工藝簡便、完井速度快、成本低。4831l 裸眼完井裸眼完井l 射孔完井射孔完井

31、l 襯管完井襯管完井l 礫石充填完井礫石充填完井根據(jù)油井與油氣層根據(jù)油井與油氣層連通方式連通方式，常見的完井方法有常見的完井方法有: :一、裸眼完井一、裸眼完井l 油層部位油層部位不下套管，全部裸露不下套管，全部裸露，油，油層沒有任何遮擋地層沒有任何遮擋地直接與井底相通直接與井底相通。l 油氣向井流動的油氣向井流動的阻力最小阻力最小，但井，但井底底容易坍塌容易坍塌，不易防止油層，不易防止油層出砂出砂。（1 1）裸眼完井方法）裸眼完井方法徐波徐波20072007油流油流徐波徐波200720074832二二. . 射孔完井射孔完井l 下入下入射孔槍射孔槍向油層部位射孔，向油層部位射孔，穿透套管和水

32、泥環(huán)穿透套管和水泥環(huán)，為油、氣流，為油、氣流入井內(nèi)打開通道。入井內(nèi)打開通道。l 能比較能比較有效地有效地封隔和支持疏封隔和支持疏松易塌的生產(chǎn)層，能為后繼生松易塌的生產(chǎn)層，能為后繼生產(chǎn)產(chǎn)提供便利條件提供便利條件；但生產(chǎn)層易；但生產(chǎn)層易受到受到嚴重侵害嚴重侵害，油氣向井流動，油氣向井流動阻力增大阻力增大等。等。套管被射套管被射開的孔眼開的孔眼套管套管油層油層徐波徐波20072007徐波徐波200720074833三三. . 襯管完井襯管完井l 在在裸眼裸眼的油氣層部位，下入一根的油氣層部位，下入一根預(yù)先鉆好孔眼的襯管預(yù)先鉆好孔眼的襯管，油、氣經(jīng)襯管，油、氣經(jīng)襯管上的孔眼流入井中。上的孔眼流入井中。

33、l 由于襯管是利用油層中的砂層自由于襯管是利用油層中的砂層自然成拱防砂，故然成拱防砂，故不易入工控制不易入工控制。在裸。在裸眼井中眼井中無法封隔無法封隔油、氣、水層。油、氣、水層。襯管襯管套管套管油層油層封隔器封隔器（3 3）襯管完井方法襯管完井方法徐波徐波20072007徐波徐波200720074834l 人為地在人為地在襯管和井壁之間襯管和井壁之間充填充填一定尺寸的一定尺寸的礫石礫石，使它起，使它起防砂和保護生產(chǎn)層防砂和保護生產(chǎn)層的作用。的作用。四四. . 礫石充填完井礫石充填完井l 油、氣流的油、氣流的滲流面積大，滲流面積大，阻力較小阻力較小，同時可以，同時可以防止油防止油層坍塌出砂和堵

34、死油井層坍塌出砂和堵死油井，因，因而油井而油井壽命較長壽命較長。但是，它。但是，它在完井在完井工藝上比較復(fù)雜工藝上比較復(fù)雜。l 兩種礫石充填方法兩種礫石充填方法：裸眼內(nèi)裸眼內(nèi)礫石充填和套管內(nèi)礫石充填。礫石充填和套管內(nèi)礫石充填。 （4 4）礫石充填完井方法）礫石充填完井方法油層油層套管套管封隔器封隔器襯管襯管礫石礫石徐波徐波20072007徐波徐波20072007徐波徐波20072007徐波徐波200720074835l 斜井和水平井斜井和水平井，都可稱之為，都可稱之為定向井定向井。l 定向井與普通直井定向井與普通直井( (垂直地面垂直地面) )的井筒形狀是不一樣的，明顯的特的井筒形狀是不一樣的

35、，明顯的特點是從井口到井底有一個點是從井口到井底有一個預(yù)定方向的大斜度預(yù)定方向的大斜度，最大可達，最大可達9090( (水平井水平井) )l 在油氣藏中鉆開產(chǎn)層的井段斜度超過在油氣藏中鉆開產(chǎn)層的井段斜度超過8585，其水平井段延伸長度，其水平井段延伸長度約為產(chǎn)層厚度約為產(chǎn)層厚度1010倍以上的井稱為水平井。倍以上的井稱為水平井。l 使用使用定向井儀器、工具、鉆具和技術(shù)定向井儀器、工具、鉆具和技術(shù)，使井眼沿著，使井眼沿著預(yù)定的斜度和預(yù)定的斜度和方位方位鉆進，直到鉆達目的層。鉆進，直到鉆達目的層。l 一般的直井，也一般的直井，也并非人們所想象的那樣是垂直的并非人們所想象的那樣是垂直的，實際也都有大

36、，實際也都有大小不等小不等方位不一的斜度，但這個斜度都不很大，是要求加以控制方位不一的斜度，但這個斜度都不很大，是要求加以控制的。按井身質(zhì)量標準的規(guī)定，的。按井身質(zhì)量標準的規(guī)定，直井井斜不得超過直井井斜不得超過3 35 54.4.5 5 特殊鉆井技術(shù)特殊鉆井技術(shù)4836l （l l）為了避開不可越的地面障礙為了避開不可越的地面障礙，例如居民住宅區(qū)、工業(yè)建筑、，例如居民住宅區(qū)、工業(yè)建筑、文化古跡、江河湖泊等。文化古跡、江河湖泊等。l （2 2）為了少占農(nóng)田，節(jié)約修公路和平井場的土地、資金和時間為了少占農(nóng)田，節(jié)約修公路和平井場的土地、資金和時間，可在同一口井或同一井場按需要鉆叢式井?？稍谕豢诰?/p>

37、同一井場按需要鉆叢式井。l （3 3）對于某些有裂縫的油氣層或低滲透油氣層，為了增大井筒內(nèi)）對于某些有裂縫的油氣層或低滲透油氣層，為了增大井筒內(nèi)油氣層裸露的面積，以油氣層裸露的面積，以擴大油流通道，減小滲流阻力，提高油井產(chǎn)擴大油流通道，減小滲流阻力，提高油井產(chǎn)量量，可以在油氣層內(nèi)鉆一定長度的大斜度定向井或水平井。，可以在油氣層內(nèi)鉆一定長度的大斜度定向井或水平井。 據(jù)統(tǒng)計，一口水平井的造價是一口直井由據(jù)統(tǒng)計，一口水平井的造價是一口直井由1.51.52 2倍，而在相同地倍，而在相同地質(zhì)條件下，一口水平井的產(chǎn)量是一口直井的質(zhì)條件下，一口水平井的產(chǎn)量是一口直井的3 37 7倍。倍。鉆定向井的鉆定向井的

38、6 6類理由類理由4837l （4 4）對某些）對某些特殊油田特殊油田，用一口井鉆過多套油氣層，使一口井，用一口井鉆過多套油氣層，使一口井起到多口井的作用，這種井叫多目標井。起到多口井的作用，這種井叫多目標井。l （5 5）開發(fā)）開發(fā)海洋油氣田海洋油氣田時，在一個鉆井平臺上鉆多口定向井，時，在一個鉆井平臺上鉆多口定向井，即即可節(jié)約鉆機搬遷時間和鉆機成本，也有利于油氣集輸可節(jié)約鉆機搬遷時間和鉆機成本，也有利于油氣集輸。l （6 6）當油氣井發(fā)生強烈井噴、著火而失去控制時，可以采?。┊斢蜌饩l(fā)生強烈井噴、著火而失去控制時，可以采取鉆定向求援井的辦法，鉆定向求援井的辦法，進行壓井止噴或引流滅火進行壓

39、井止噴或引流滅火。鉆定向井的鉆定向井的6 6類理由類理由z 由于定向井技術(shù)的提高和測量儀的發(fā)展，定向井的水平位移（指由于定向井技術(shù)的提高和測量儀的發(fā)展，定向井的水平位移（指井口和井底在水平面上的直線距離）一般可以從幾百米到十幾千米井口和井底在水平面上的直線距離）一般可以從幾百米到十幾千米。海上鉆井一個平臺上可以鉆幾十口定向井。海上鉆井一個平臺上可以鉆幾十口定向井。z 開發(fā)油氣田要用定向井的鉆井方法鉆叢式井、水平井和大斜度延開發(fā)油氣田要用定向井的鉆井方法鉆叢式井、水平井和大斜度延伸井，以勘探和開發(fā)更遠更深處的石油資源。伸井，以勘探和開發(fā)更遠更深處的石油資源。4838 二、叢式鉆井二、叢式鉆井從式

40、井從式井的井身示意圖的井身示意圖l 在一個井場或平臺上，鉆出在一個井場或平臺上，鉆出若干若干口甚至上百口井口甚至上百口井，各井的，各井的井口相井口相距不到數(shù)米距不到數(shù)米，各井，各井井底則伸向不井底則伸向不同方位同方位。l 叢式井有叢式井有兩口以上兩口以上的井：除一口的井：除一口直井直井外，其他的井都是外，其他的井都是“定向斜定向斜井井”。l 采用叢式鉆井能夠采用叢式鉆井能夠節(jié)約大量土地節(jié)約大量土地和資金，并能增產(chǎn)原油。和資金，并能增產(chǎn)原油。l 陸地陸地油氣井油氣井部分為叢式井部分為叢式井l 海上海上油氣井油氣井全部是叢式井全部是叢式井4839三、水平井鉆井三、水平井鉆井 在油層以上井眼是直的，

41、當井眼進入油層后水平鉆進。在油層以上井眼是直的，當井眼進入油層后水平鉆進。 用途：用途：l 油層薄、油稠油層薄、油稠l 具有底水和氣頂?shù)挠筒鼐哂械姿蜌忭數(shù)挠筒豯 具有垂直裂縫帶的產(chǎn)層具有垂直裂縫帶的產(chǎn)層l 改變注水效率和驅(qū)油效率改變注水效率和驅(qū)油效率 4840四、噴射鉆井與優(yōu)化鉆井四、噴射鉆井與優(yōu)化鉆井l噴射鉆井噴射鉆井19481948年出現(xiàn)在美國，年出現(xiàn)在美國，6060年代年代被大量推廣應(yīng)用，使鉆井被大量推廣應(yīng)用，使鉆井速度有了大幅度的提高。它曾被譽為鉆井技術(shù)的重大革命。速度有了大幅度的提高。它曾被譽為鉆井技術(shù)的重大革命。l噴射鉆井與普通鉆井不同，普通鉆井要求重壓、快轉(zhuǎn)、大排量。噴射鉆井與

42、普通鉆井不同，普通鉆井要求重壓、快轉(zhuǎn)、大排量。而噴射鉆井要求高泵壓，噴嘴小，噴射速度高，適當排量，使而噴射鉆井要求高泵壓，噴嘴小，噴射速度高，適當排量，使用噴射式鉆頭。用噴射式鉆頭。l鉆井液從鉆井液從鉆頭噴嘴噴出鉆頭噴嘴噴出的速度高，水馬力大，沖刷井底好，清的速度高，水馬力大，沖刷井底好，清巖快，攜巖好，與機械因素起聯(lián)合破巖作用，從而提高了鉆井巖快，攜巖好，與機械因素起聯(lián)合破巖作用，從而提高了鉆井速度。速度。l噴射鉆井還要求有好的鉆井液，具有抑制泥巖膨脹，有利于井噴射鉆井還要求有好的鉆井液，具有抑制泥巖膨脹，有利于井壁穩(wěn)定，剪切稀釋性能好、粘度低、摩阻小、攜巖好等特點。壁穩(wěn)定，剪切稀釋性能好、

43、粘度低、摩阻小、攜巖好等特點。 4841五、平衡壓力鉆井與井控技術(shù)五、平衡壓力鉆井與井控技術(shù)l平衡壓力鉆井也稱近平衡壓力鉆井，是指鉆井時井筒液柱壓力平衡壓力鉆井也稱近平衡壓力鉆井，是指鉆井時井筒液柱壓力與地層壓力接近平衡的一種鉆井技術(shù)。與地層壓力接近平衡的一種鉆井技術(shù)。l這項技術(shù)的主要特點是對這項技術(shù)的主要特點是對油氣層的損害小油氣層的損害小，但此項鉆井技術(shù)，但此項鉆井技術(shù)易易造成發(fā)生事故造成發(fā)生事故，這就要有高水平的井控和鉆井技術(shù)。，這就要有高水平的井控和鉆井技術(shù)。l8080年代末到年代末到9090年代初發(fā)展了欠平衡壓力鉆井技術(shù)，又稱有控制年代初發(fā)展了欠平衡壓力鉆井技術(shù)，又稱有控制的負壓鉆井

44、，是指鉆井過程中鉆井液液柱壓力略小于地層壓力、的負壓鉆井，是指鉆井過程中鉆井液液柱壓力略小于地層壓力、允許油氣層流體流入井眼，并可將其循環(huán)到地面，允許油氣層流體流入井眼，并可將其循環(huán)到地面，進行有效控進行有效控制，有利于油氣層保護制，有利于油氣層保護。但采用欠平衡鉆井也是有條件的。但采用欠平衡鉆井也是有條件的。l欠平衡壓力鉆井技術(shù)，適應(yīng)了欠平衡壓力鉆井技術(shù)，適應(yīng)了勘探過程勘探過程中及早發(fā)現(xiàn)油氣層和中及早發(fā)現(xiàn)油氣層和開開采過程采過程中提高油井產(chǎn)能和油氣采收率的要求，得到了越來越廣中提高油井產(chǎn)能和油氣采收率的要求，得到了越來越廣泛地應(yīng)用。泛地應(yīng)用。4842六、保護油氣層的鉆井完井技術(shù)六、保護油氣層

45、的鉆井完井技術(shù)l鉆井液對油氣層的損害嚴重，常會嚴重影響鉆井液對油氣層的損害嚴重，常會嚴重影響油氣產(chǎn)量和誤判油油氣產(chǎn)量和誤判油氣層氣層，給油田開發(fā)帶來較大的不利影響，因此鉆井完井過程中，給油田開發(fā)帶來較大的不利影響，因此鉆井完井過程中的油氣層保護技術(shù)得到了較大的發(fā)展。的油氣層保護技術(shù)得到了較大的發(fā)展。l油氣層保護技術(shù)最早是油氣層保護技術(shù)最早是5050年代提出的，至年代提出的，至8080年代末逐漸形成了年代末逐漸形成了系列配套的系列配套的儲層損害評價技術(shù)及配套的鉆井完井技術(shù)儲層損害評價技術(shù)及配套的鉆井完井技術(shù)。l對認識儲層保護：對認識儲層保護：（1 1）油氣田開發(fā)過程中對油氣層造成的損害貫穿于）油

46、氣田開發(fā)過程中對油氣層造成的損害貫穿于整個施工過程整個施工過程。（2 2）應(yīng)該針對）應(yīng)該針對不同類型不同類型油氣藏巖層特點使用不同的鉆井液、射孔液、油氣藏巖層特點使用不同的鉆井液、射孔液、酸化液，這些工作液要和油氣層配伍，不造成油氣層的損害。酸化液，這些工作液要和油氣層配伍，不造成油氣層的損害。（3 3）為保護油氣層，在鉆井完井過程中）為保護油氣層，在鉆井完井過程中盡可能的使用盡可能的使用平衡或欠平衡壓平衡或欠平衡壓力鉆井技術(shù)，使用合理泥漿密度，低密度固井水泥、負壓射孔技術(shù)力鉆井技術(shù)，使用合理泥漿密度，低密度固井水泥、負壓射孔技術(shù)（指井內(nèi)液柱壓力小于地層壓力的射孔技術(shù)）等。（指井內(nèi)液柱壓力小于

47、地層壓力的射孔技術(shù)）等。48434.4.6 6 海洋石油鉆井海洋石油鉆井l海上鉆井海上鉆井是所有在是所有在水面上水面上( (海洋，湖泊海洋，湖泊) )鉆井活動的總稱鉆井活動的總稱，其中以，其中以海洋上的鉆井為最多。海洋上的鉆井為最多。l海洋的自然條件和陸地不同海洋的自然條件和陸地不同，有風(fēng)暴、潮汐、海浪、海流等，因，有風(fēng)暴、潮汐、海浪、海流等，因此，海上鉆井時，鉆井工藝和設(shè)備此，海上鉆井時，鉆井工藝和設(shè)備必須適應(yīng)必須適應(yīng)海上的這些條件。海上的這些條件。l海洋鉆井與陸地鉆井的海洋鉆井與陸地鉆井的四點四點不同之處：不同之處：l 要平穩(wěn)立起井架，使其經(jīng)受得住要平穩(wěn)立起井架，使其經(jīng)受得住風(fēng)浪襲擊風(fēng)浪襲擊l 井口裝置把井口裝置把海水與井筒海水與井筒隔絕開來隔絕開來l 海洋鉆井平臺要能海洋鉆井平臺要能保證鉆井設(shè)備保證鉆井設(shè)備正常工作正常工作l 海洋鉆井海洋鉆井費用高，要費用高，要比陸上鉆井