鉆井工程課件

鉆井工程鉆井工程1緒論一、鉆井設(shè)備二、鉆頭三、鉆具四、鉆井地質(zhì)基礎(chǔ)五、鉆井液六、定向井七、井下復(fù)雜情況及事故處理八、完井技術(shù)緒論一、鉆井設(shè)備2一、鉆井設(shè)備鉆井設(shè)備的組成鉆井設(shè)備由提升系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、鉆機(jī)底座及輔助設(shè)備等八大系統(tǒng)組成。一、鉆井設(shè)備鉆井設(shè)備的組成3（一）、鉆機(jī)的提升系統(tǒng)為了起下鉆具、下套管以及控制鉆壓、送鉆等，鉆機(jī)裝有一套起升設(shè)備，主要由絞車、輔助剎車、游動(dòng)系統(tǒng)（包括天車、游動(dòng)滑車、大鉤及鋼絲繩）、井架等組成。（二）、鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)盤和水龍頭兩大部分。他們的主要作用是在鉆具不斷鉆進(jìn)及不斷循環(huán)鉆井液的條件下，保證鉆具的旋轉(zhuǎn)。（三）、鉆機(jī)的循環(huán)系統(tǒng)為了隨時(shí)用鉆井液清除井底巖屑以保證連續(xù)鉆進(jìn)，鉆機(jī)配備有循環(huán)系統(tǒng)。主要包括鉆井泵、地面管匯、鉆井液池和鉆井液槽、鉆井液凈化設(shè)備、調(diào)配鉆井液設(shè)備等。在井下動(dòng)力鉆井中，循環(huán)系統(tǒng)還擔(dān)任傳遞動(dòng)力的任務(wù)。(四)傳動(dòng)系統(tǒng)包括減速箱、變速箱、液壓變矩器、三角皮帶、鏈條。(五)控制系統(tǒng)包括牙嵌、齒式、氣動(dòng)離合器，司鉆控制臺、控制閥件等。(六)制動(dòng)系統(tǒng)即剎車系統(tǒng)、包括剎把、剎車帶、主剎車、輔助剎車等。（七）井控系統(tǒng)由井口液壓防噴器、節(jié)流與壓井管匯、液壓控制系統(tǒng)（八）鉆井儀表包括大鉤指重表、轉(zhuǎn)盤扭矩表、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速表、泵壓表泥漿出口流量表、大鉗扭矩表、井深鉆速表以及記錄儀等。（一）、鉆機(jī)的提升系統(tǒng)（二）、鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)（三）、鉆機(jī)的循4二、鉆頭在旋轉(zhuǎn)鉆井中，鉆頭是破巖的主要工具。使用的鉆頭分為牙輪鉆頭、金剛石鉆頭、

PDC鉆頭及刮刀鉆頭。金剛石鉆頭牙輪鉆頭二、鉆頭在旋轉(zhuǎn)鉆井中，鉆頭是破巖的主要工具。使用的鉆頭5（一）牙輪鉆頭組成：三牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)可分為五個(gè)部分，即鉆頭體、巴掌、牙輪、軸承和水眼。密封噴射式鉆頭還有儲油補(bǔ)償系統(tǒng)。破巖方式：壓碎、沖擊、剪切牙輪鉆頭分為銑齒和鑲齒。銑齒適用于軟及中硬地層；鑲齒適用于中硬、硬和深井。（二）金剛石鉆頭金剛石鉆頭按其使用地層可分為：普通金剛石鉆頭、聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭（簡稱PDC鉆頭）兩大類，其中聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭適用于軟至中硬地層，而普通金剛石鉆頭適用于及堅(jiān)硬和研磨性高的地層。破巖方式：普通金剛石鉆頭分為表鑲和孕鑲。表鑲以微切削、壓碎等綜合作用破巖；孕鑲以研磨方式破巖。PDC鉆頭以剪切方式破巖。（二）刮刀鉆頭組成：上鉆頭、體下鉆頭體、刀翼、噴嘴四部分組成。破巖方式：切削、剪切和擠壓方式破巖。適用于松軟至軟的泥巖、泥質(zhì)沙巖、頁巖。（一）牙輪鉆頭6三、鉆具鉆柱的組成1、方鉆桿2、鉆桿3、鉆鋌4、配合接頭三、鉆具鉆柱的組成7(一)鉆桿

鉆桿是組成鉆柱的基本部分,其主要作用傳遞扭矩，輸送鉆井液，連接增長鉆柱，加深井眼。

（二）鉆鋌

鉆鋌是用高級合金鋼制成的，用它自身的重量給鉆頭加壓。由于鉆鋌粗，剛性大，在鉆壓作用下不易產(chǎn)生彎曲，有利于防止井斜和鉆具折斷。（三）方鉆桿

方鉆桿位于鉆桿柱最上端，上接水龍頭，它承受全部入井鉆具的重力。主要作用是傳遞扭矩。（四）接頭1、鉆桿接頭類型分為內(nèi)平接頭、貫眼接頭、正規(guī)接頭三類。2、接頭類型表示方法我國現(xiàn)場用三位數(shù)字來表示鉆桿接頭扣型。第一位數(shù)表示鉆桿本體的公稱尺寸的整數(shù)部分。第二位數(shù)用1、2、3分別表示內(nèi)平、貫眼、正規(guī)扣。第三位用1、0分別表示公母扣。(一)鉆桿

鉆桿是組成鉆柱的基本部分,其主要作用傳遞扭矩，輸8四、鉆井地質(zhì)基礎(chǔ)知識鉆井地質(zhì)基礎(chǔ)知識（一）巖石的機(jī)械性質(zhì)1、巖石的機(jī)械性質(zhì)⑴巖石的強(qiáng)度：巖石的強(qiáng)度是指抵抗外力破壞的能力。⑵硬度：巖石的硬度是指巖石抗壓入的極限強(qiáng)⑶巖石的塑性：在外力作用下，巖石破碎前呈現(xiàn)永久變形的性質(zhì)叫巖石的塑性。⑷巖石的研磨性：鉆頭破碎巖石的同時(shí)，其本身也受到巖石磨損，這種巖石磨損鉆頭的能力稱為巖石的研磨性。⑸巖石的可鉆性：是指在一定條件下，鉆進(jìn)巖石的難易程度。也可理解為鉆進(jìn)過程中巖石抗破碎強(qiáng)度的大小。四、鉆井地質(zhì)基礎(chǔ)知識鉆井地質(zhì)基礎(chǔ)知識92、巖石性質(zhì)對鉆井的影響其影響主要表現(xiàn)在：影響鉆進(jìn)速度與鉆頭進(jìn)尺：使鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)井漏、井噴、卡鉆等復(fù)雜情況：鉆井液受到污染，性能變壞，井徑不規(guī)則，進(jìn)而影響到測井、固井等。⑴粘土巖層。泥巖和頁巖一般較軟，鉆速快，但容易產(chǎn)生鉆頭泥包。這種地層極易吸收鉆井液中的自由水而膨脹，導(dǎo)致井徑縮小。隨著浸泡時(shí)間的延長，井壁會產(chǎn)生垮塌現(xiàn)象，井徑擴(kuò)大。⑵砂巖層。砂巖一般來說是較好的滲透層，在井壁上易形成較厚的濾餅，易引起泥餅粘附卡鉆。另外濾餅對測井也有影響，所以必須使用優(yōu)質(zhì)鉆井液。⑶礫巖層。在礫巖層中鉆進(jìn)易發(fā)生跳鉆、蹩鉆和井壁垮塌。⑷在當(dāng)?shù)貙榆浻步诲e(cuò)時(shí)，易發(fā)生井斜，地層傾角較大者也易發(fā)生井斜。⑸當(dāng)巖層中含有可溶性鹽類，即鉆到石膏層、鹽巖層時(shí)，要注意對鉆井液性能的影響。

2、巖石性質(zhì)對鉆井的影響⑴粘土巖層。泥巖和頁巖一般較軟，鉆速10五、鉆井液鉆井液在鉆井中的作用。1、清洗井底，攜帶巖屑，保持井底清潔，保證鉆頭不斷地破碎地層，使鉆進(jìn)不中斷。2、平衡地層中的流體（油、氣、水）壓力，防止井噴、井漏等井下復(fù)雜情況，保護(hù)油氣層。3、平衡巖石側(cè)壓力，并在井壁形成泥餅，保持井壁穩(wěn)定，防止地層坍塌。

4、發(fā)揮水力效能，傳遞動(dòng)力，沖擊井底，幫助鉆頭破碎井底巖石，提高鉆井速度。5、懸浮巖屑和加重劑，降低巖屑沉降速度，避免沉砂卡鉆。另外承受鉆桿和套管的部分重力。6、潤滑并冷卻鉆頭，鉆具。7、防止地層中鹽水、鹽巖、石膏、芒硝等對鉆井液的化學(xué)污染，防止硫化氫污染和損害。8、利用鉆井液，準(zhǔn)確獲得井下資料。五、鉆井液鉆井液在鉆井中的作用。4、發(fā)揮水力效能，傳遞動(dòng)力11(一）鉆井液密度與鉆井的關(guān)系密度過大有以下害處：1、損害油氣層；2、降低鉆井速度；3、過大壓差造成壓差卡鉆；4、易憋漏地層；5、易引起過高的粘切；6、多消耗鉆井液材料及動(dòng)力；7、抗污染能力下降。密度過低則容易發(fā)生井噴、井塌（尤其是負(fù)壓鉆井）、縮徑（對塑性地層，如較純的粘土、鹽巖層等）及攜屑能力下降等。(一）鉆井液密度與鉆井的關(guān)系6、多消耗鉆井液材料及動(dòng)力；12(二）鉆井液粘度、切力與鉆井的關(guān)系1、粘度、切力過大有以下害處。⑴流動(dòng)阻力大，能量消耗多，功率低，鉆速慢；⑵凈化不良（固控設(shè)備不易充分發(fā)揮效力），易引起井下復(fù)雜情況；⑶易泥包鉆頭，壓力波動(dòng)大，易引起卡、噴、漏和井塌等事故；⑷脫氣較難，影響氣測并易造成氣侵。2、粘度和切力過低也不利于鉆井，如：⑴洗井不良，井眼凈化效果差；⑵沖刷井壁加劇，引起井塌等井下事故；⑶巖屑過細(xì)影響錄井。(二）鉆井液粘度、切力與鉆井的關(guān)系2、粘度和切力過低也不利于13六、定向井定向井的概念沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軸線鉆達(dá)目的層的鉆井方法稱為定向鉆井。在設(shè)計(jì)上井口和井底存在水平位移的井稱為定向井定向井的應(yīng)用1.地質(zhì)條件要求2.鉆井技術(shù)需要3.地面條件限制六、定向井定向井的概念沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軸線鉆達(dá)目的層的鉆井14定向井的類型1.常規(guī)定向井2.三圍繞障井3.水平井4.套管開窗5.分支井6.大位移井7.叢式井定向井的類型1.常規(guī)定向井15定向井的分類：

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按段制分：

常規(guī)定向井可分為二、三、四、五段，兩段制是指在一口定向井中僅含有直井段、增斜井段的定向井。三段制是指在一口定向井中由直井段、增斜井段、穩(wěn)斜井段三個(gè)井段組成的定向井。四段制是指在一口定向井中由直井段、增斜井段、穩(wěn)斜井段、降斜井段四個(gè)井段組成的定向井。五段制是指在一口定向井中由直井段、增斜井段、穩(wěn)斜井段、降斜井段、穩(wěn)斜井段五個(gè)井段組成的定向井。定向井的剖面均由直、增、穩(wěn)、降中的某幾項(xiàng)來組合。按設(shè)計(jì)井眼軸線形狀分：1、兩維定向井：是指井眼軸線形狀只在某個(gè)鉛垂平面上變化的定向井，它們的井斜角是變化的，而方位角是不變的。2、三維定向井：是指井眼軸線超出某一鉛垂平面而在三維空間中變化的定向井。三維定向井既有井斜變化，又有方位角的變化。三維定向井又可分為三維糾偏井和三維繞障井。定向井的分類：

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按段制分：

常規(guī)定向井16按設(shè)計(jì)最大井斜角可分為：1、低斜度定向井：設(shè)計(jì)的最大井斜角不超過15度，這種定向井由于井斜角小，鉆進(jìn)時(shí)井斜、方位不易控制，鉆井難度大。2、中斜度定向井：設(shè)計(jì)的最大井斜角在15度至45度之間，鉆進(jìn)時(shí)井斜、方位較易控制，鉆井難度相對不大。是使用最多的一種。3、大斜度定向井：設(shè)計(jì)的最大井斜角在46度至85度之間，其斜度大、水平位移大，增加了鉆井難度和成本。4、水平井：設(shè)計(jì)的最大井斜角在86度至120度之間，并沿（近）水平方向鉆進(jìn)一定長度的井。根據(jù)造斜井段的曲率半徑又可細(xì)分為長、中、中短、短四種曲率半徑的水平井。水平井鉆進(jìn)相對較難，多數(shù)需要特殊設(shè)備、鉆具、工具、儀器以及特殊工藝。

按定向井的鉆井的目的可分為：

1、救援井：為搶救某一口井的井噴、著火而設(shè)計(jì)施工的定向井。

2、多目標(biāo)井：為鉆達(dá)數(shù)個(gè)目的層位而設(shè)計(jì)施工的定向井。

3、繞障（三維）井：為繞過地下某種障礙而設(shè)計(jì)施工的定向井。

4、立槽斜井：采用斜直鉆機(jī)施工，從井口開始傾斜的定向井。

5、多底井：凡在一個(gè)井口下面有兩個(gè)以上井底的井稱多底井。用定向側(cè)鉆的方法完成。

定向側(cè)鉆是在已鉆主井眼內(nèi)，按預(yù)定方向和要求側(cè)鉆一口新井的工藝過程。根據(jù)側(cè)鉆的目的可分為糾斜側(cè)鉆、避開落魚側(cè)鉆、二次完井側(cè)鉆等。根據(jù)側(cè)鉆方法可分為套管開窗側(cè)鉆和裸眼側(cè)鉆。套管開窗側(cè)鉆又有套管段銑和斜向器開窗之分。

按設(shè)計(jì)最大井斜角可分為：

按定向井的鉆井的目的可分為：

117按一個(gè)井場或平臺鉆井?dāng)?shù)可分為：

1、單一定向井。

2、雙筒井：用一臺鉆機(jī)交叉作業(yè)，同時(shí)鉆出井口相距很近的兩口定向井或一直一斜。

3、叢式井（組）：凡在一個(gè)井場或平臺上有計(jì)劃的鉆兩口或以上的定向井（含直井），這些井組統(tǒng)稱叢式井。叢式井中的任一定向井可為多目標(biāo)井、大位移井、水平井等井型。

按一個(gè)井場或平臺鉆井?dāng)?shù)可分為：

1、單一定向井。

2、雙筒18定向井基本概念1．井斜角(α)井眼軸線上任一點(diǎn)的井眼方向線與通過該點(diǎn)的重力線之間的夾角，稱為該點(diǎn)處的井斜角。單位為(°)NαHO2．方位角(Φ)在以井眼軌跡上任一點(diǎn)為原點(diǎn)的平面坐標(biāo)系中，以通過該點(diǎn)的正北方向線為始邊，按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)至井眼方向線在水平面上的投影線為終邊，其所繞過的角度稱該點(diǎn)的方位角單位為(°)ENOΦ定向井基本概念1．井斜角(α)井眼軸線上任一點(diǎn)的井眼方向線與19全角變化量(β)過井眼軸線相鄰兩測點(diǎn)所作的向井眼前進(jìn)方向延伸的切線之間的夾角稱為全角變化量。它反映了相鄰兩測點(diǎn)間井斜與方位的空間角度的變化量。又稱狗腿角或全變化角單位為(°)。βAB全角變化量(β)過井眼軸線相鄰兩測點(diǎn)所作的向井眼前進(jìn)方向延伸20井斜變化率(kα)單位井段內(nèi)井斜角的變化值稱為井斜變化率。通常以兩測點(diǎn)間井斜角的變化量與兩測點(diǎn)間井段長度的比值表示。常用單位為(°)/25m(°)/30m。方位變化率(kφ)單位井段內(nèi)方位角的變化值稱為方位變化率。通常以兩側(cè)點(diǎn)間方位角的變化量與兩測點(diǎn)間井段長度的比值表示。常用單位為(°)/25m、(°)/30m。井斜變化率KαKα=dα/dLKα=Δα/ΔL井斜方位變化率KΦKΦ=dΦ/dLKΦ=ΔΦ/ΔL井斜變化率(kα)單位井段內(nèi)井斜角的變化值稱為井斜變化率。通21全角變化率(K)單位長度井段內(nèi)全角的變化值。或在單位井段內(nèi)井眼前進(jìn)的方向在三維空間內(nèi)的角度變化。它既包含了井斜角的變化又包含著方位角的變化。又稱狗腿嚴(yán)重度或井眼曲率。單位為(°)/25m、(°)/30m。井底水平位移(A)它是指井口與井底兩點(diǎn)在水平面上投影的連線長度，又稱閉合距，單位為m。全角變化率(K)單位長度井段內(nèi)全角的變化值?；蛟趩挝痪蝺?nèi)22其他基本概念：

1、測深：井眼軸線上任一點(diǎn)到井口的井身長度，稱為該點(diǎn)的測深，也稱為該點(diǎn)的測量井深。

。

2、垂深：垂深即測點(diǎn)的垂直深度，是指井身上任一點(diǎn)至井口所在平面的距離。3、閉合方位或總方位：是指以正北方位線為始邊順時(shí)針轉(zhuǎn)至閉合距方位線上所轉(zhuǎn)過的角度。

4、N（北）坐標(biāo)E（東）坐標(biāo)：是指測點(diǎn)以井口為原點(diǎn)的水平面坐標(biāo)系里的坐標(biāo)值。

5、視平移：是井身上某點(diǎn)在某一垂直投影面上的水平位移，這個(gè)“水平位移”不是真實(shí)的水平位移。所以稱之為視平移。

6、最大井斜角：無論設(shè)計(jì)剖面還是實(shí)鉆剖面，全井井斜角的最大值，稱為最大井斜角。

7、磁偏角：在某一地區(qū)內(nèi)，其磁北極方向線與地理北極方位線之間的夾角，稱為該地區(qū)的磁偏角。其他基本概念：

1、測深：井眼軸線上任一點(diǎn)到井口的井身長度，23垂深H水平長度S水平位移A平移方位角θN坐標(biāo)和E坐標(biāo)視平移

HAABHBΔHSASBOOSH..ONAB.AA定向井其他井深結(jié)構(gòu)參數(shù)垂深HHAABHBΔHSASBOOSH..ONAB.AA定向24靶區(qū)(1)靶區(qū)半徑:允許實(shí)鉆井眼軌跡偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)的水平距離。(2)靶區(qū):在目標(biāo)點(diǎn)所在的水平面上，以目標(biāo)點(diǎn)為圓心，以靶區(qū)靶半徑的一個(gè)圓面積。(3)靶心距:在靶區(qū)平面上，實(shí)鉆井眼軸線與目標(biāo)點(diǎn)之間的距離。ONER實(shí)鉆井眼設(shè)計(jì)方位靶區(qū)半徑靶心距靶區(qū)靶點(diǎn)靶區(qū)(1)靶區(qū)半徑:允許實(shí)鉆井眼軌跡偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)的水平距離。25定向井常用井下工具一、馬達(dá)（PDM）二、扶正器（STB）三、非磁鉆鋌（NMDC）四、懸掛短節(jié)（HOS）五、短非磁鉆鋌（SNMDC）六、浮閥（F/V）七、定向接頭（O/S）八、撓性短節(jié)（F/J）九、震擊器（JAR）十、加重鉆桿（HWDP）十一、短鉆鋌（SDC）十二、彎接頭十三、開窗工具十四、其它定向井工具定向井常用井下工具一、馬達(dá)（PDM）八、撓26(-)馬達(dá)主要組成部分:旁通閥總成馬達(dá)總成萬向軸總成傳動(dòng)軸總成馬達(dá)的工作原理:

馬達(dá)是一種螺桿鉆具它是以泥漿作為動(dòng)力的一種井下動(dòng)力鉆具。馬達(dá)工作原理：泥漿泵產(chǎn)生的高壓泥漿流，經(jīng)旁通閥進(jìn)入馬達(dá)時(shí)，轉(zhuǎn)子在壓力泥漿的驅(qū)動(dòng)下，繞定子的軸線旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩和轉(zhuǎn)速，通過萬向軸和傳動(dòng)軸傳遞給鉆頭，來實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)。(二)扶正器扶正器作用:在現(xiàn)場作業(yè)中，無論是在轉(zhuǎn)盤鉆具組合中，還是在導(dǎo)向鉆具中，扶正器都具有很大的作用。在增斜鉆具組合和降斜鉆具組合中，扶正器起支點(diǎn)作用，通過改變扶正器在下部鉆具組合中的位置，可改變下部鉆具組合的受力狀態(tài)，從而進(jìn)行增斜、穩(wěn)斜或者降斜來達(dá)到控制井眼軌跡的目的,還可以增加下部鉆具組合的剛性，修整井眼，扶正器不能用于改變井眼方位，僅能在已有一定斜度的井眼內(nèi)改變井斜，即進(jìn)行增斜、降斜或穩(wěn)斜。轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合有三種：增斜組合穩(wěn)斜組合降斜組合

(-)馬達(dá)主要組成部分:旁通閥總成馬達(dá)總成萬向軸總成27轉(zhuǎn)盤增斜鉆具組合按增斜能力分為強(qiáng)、中、弱三種。使用中要注意：1.鉆壓越大，增斜能力越大；2.L1越長，增斜能力越??；3.近鉆頭扶正器直徑減小，增斜能力也減小。4.注意保持低轉(zhuǎn)速。

轉(zhuǎn)盤穩(wěn)斜鉆具組合按穩(wěn)斜能力分為強(qiáng)、中、弱三種。在使用中要注意保持正常鉆壓和較高轉(zhuǎn)速。若需要更強(qiáng)的穩(wěn)斜組合，可使用雙扶正器串聯(lián)起來作為近鉆頭扶正器。轉(zhuǎn)盤增斜鉆具組合按增斜能力分為強(qiáng)、中、弱三種。轉(zhuǎn)盤穩(wěn)斜鉆具組28轉(zhuǎn)盤降斜鉆具組合按降斜能力分為強(qiáng)、弱兩種。使用中要注意：保持小鉆壓和較低轉(zhuǎn)速對于強(qiáng)降斜組合來說，L1越長則降斜能力越強(qiáng)，但不得與井壁有新的接觸點(diǎn)。扶正器盡可能多的使用轉(zhuǎn)盤扶正器鉆具組合來進(jìn)行軌跡控制。所以在造斜段結(jié)束之后，一般都換用轉(zhuǎn)盤鉆繼續(xù)增斜，并在需要穩(wěn)斜和降斜的時(shí)候，仍然使用轉(zhuǎn)盤鉆來完成。只有在下列兩種情況下，才使用動(dòng)力鉆具進(jìn)行控制：(1)．使用轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合已難以完成增斜或降斜要求時(shí)，改用動(dòng)力鉆具造斜工具進(jìn)行強(qiáng)力增斜或降斜；(2)．轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合不能控制方位，而且在鉆進(jìn)中常常出現(xiàn)方位偏差。當(dāng)井眼方位有較大偏差，有可能造成脫靶時(shí)，必須使用動(dòng)力鉆具造斜工具來完成扭方位。轉(zhuǎn)盤降斜鉆具組合按降斜能力分為強(qiáng)、弱兩種。扶正器盡可能多的使29(三)非磁鉆鋌在使用MWD或者電子多點(diǎn)測斜儀等儀器時(shí)，在鉆具組合中使用非磁鉆鋌可以有效防止由于鉆具所帶來的磁干擾，使測量結(jié)果準(zhǔn)確有效。(四)懸掛短節(jié)

將MWD儀器坐在其中，為MWD提供一個(gè)安全穩(wěn)定的測量環(huán)境。(五)浮閥的作用：

主要作用是防止泥漿倒流損害井下測量工具，以及防止鉆頭水眼被堵。(六)定向接頭的作用：

主要作用是為定向儀器（陀螺等）提供一個(gè)穩(wěn)定的座封環(huán)境，便于準(zhǔn)確地知道馬達(dá)等井下工具的方向，保障下部作業(yè)順利進(jìn)行。(七)震擊器的作用：

主要作用是保持鉆頭和鉆柱的工作平衡，在卡鉆時(shí)幫助解卡。(八)加重鉆桿的作用：

用在鉆具組合底部來代替鉆鋌加壓，在導(dǎo)向鉆具定向作業(yè)中減少與井壁的接觸面積，減小摩阻力，利于滑動(dòng)作業(yè)，增加井下安全且有利于定向井參數(shù)的控制。還用作鉆鋌與鉆桿之間的過渡段，以減緩剛度變化。(九)鉆桿的作用：

主要作用為傳遞扭矩和輸送泥漿，并將地面發(fā)出的功率傳遞給鉆頭，并靠鉆桿的逐漸加長使井眼不斷加深。(十)短鉆鋌的作用：

其作用可以參看轉(zhuǎn)盤扶正器組合。

(三)非磁鉆鋌在使用MWD或者電子多點(diǎn)測斜儀等儀器時(shí)，在鉆具30

定向井設(shè)計(jì)根據(jù)油田勘探、開發(fā)部署的要求，保證安全鉆井要有利于提高油氣產(chǎn)量和采收率應(yīng)有利于鉆井、采油和修井作業(yè)應(yīng)盡可能選擇比較簡單的剖面類型定向井設(shè)計(jì)定向井設(shè)計(jì)原則造斜點(diǎn)的選擇1、選擇地層均一，可鉆性好的地層2、KOP在前一層套管鞋以下50米，套以免損壞套管鞋3、初始造斜的準(zhǔn)確性非常重要4、大于25度的定向井方位易控制造斜率選擇1、大斜度大位移定向井：2~3度/30米2、一般叢式井3~5度/30米3、造斜率要均勻降斜率1、對于“S”井眼，通常降斜率1~2度/30米2、如降斜后仍然要鉆長的井段，降斜率還要小，以免鍵槽卡鉆定向井設(shè)計(jì)根據(jù)油田勘探31狗腿嚴(yán)重度1、定義：描述井眼軌跡全角變化的尺度2、公式：cosDog-leg=(cos(inc1)*cos(inc2)+sin(inc1)*sin(inc2)*cos(directionchange))3、狗腿嚴(yán)重度大，易產(chǎn)生鍵槽卡鉆、鉆具易產(chǎn)生疲勞破壞剖面類型選擇選擇井剖面不是一件容易的事，必須考慮：地質(zhì)條件、套管程序、目的層的位置、及鉆井技術(shù)水平1、定向井剖面類型：“J”型、“S”型：“水平井”2、“J”型：剖面簡單、易操作3、“S”型：4、水平井平均角法此法認(rèn)為兩相鄰測點(diǎn)之間的井眼為一直線，該直線的井斜角a和方位角q等于上下兩測點(diǎn)相應(yīng)角度的算術(shù)平均值公式：Av=(A1+A1)/2Qv=Q1+Q2)/2△H=△LcosAv△S=△LsinAv△N=△LsinAv*cosQv△E=△LsinAv*sinQv狗腿嚴(yán)重度剖面類型選擇平均角法此法認(rèn)為兩相鄰測點(diǎn)之間的井眼為32定向井軌跡控制的主要做法第一階段:打好垂直井段垂直井段打不好，將給造斜帶來很大的困難。要求實(shí)鉆軌跡盡可能接近鉛垂線，也就是要求井斜角盡可能小。定向井的垂直井段可以按照打直井的方法進(jìn)行軌跡控制，而且比打直井要求更高，因?yàn)槎ㄏ蚓怪本蔚氖┕べ|(zhì)量是以后軌跡控制的基礎(chǔ)。第二階段：把好定向造斜關(guān)

這是增斜井段的一部分，但它是從垂直井段開始增斜的。由于垂直井段井斜角等于零，所以稱為“造斜”；由于垂直井段沒有井斜方位角，所以開始造斜時(shí)需要“定向”。如果定向造斜段的方位有偏差，則會給以后的軌跡控制造成巨大困難。所以，定向造斜是關(guān)鍵，一定要把好這一關(guān)?，F(xiàn)代的定向造斜，除套管開窗側(cè)鉆還使用變向器外，幾乎全是使用動(dòng)力鉆具造斜工具。造斜井段的長度，一般是以井斜角達(dá)到可以使用轉(zhuǎn)盤鉆的扶正器鉆具組合繼續(xù)增斜為準(zhǔn)。這個(gè)井斜角大約為8°至10°。定向井軌跡控制的主要做法第一階段:打好垂直井段第二階段：把好33第三階段：跟蹤控制到靶點(diǎn)從造斜段結(jié)束，至鉆完全井，都屬于跟蹤控制階段。人們常說的軌跡控制實(shí)際多指這一階段。一.跟蹤控制的主要工作內(nèi)容：1.適時(shí)進(jìn)行軌跡測量和軌跡計(jì)算：測量儀器的選擇；測量密度和測點(diǎn)密度的選擇；根據(jù)軌跡計(jì)算結(jié)果，提出下步軌跡控制要求；2.做好造斜工具的裝置方位計(jì)算：裝置角的計(jì)算；動(dòng)力鉆具反扭角的計(jì)算；3.精心選擇、使用造斜工具和下部鉆具組合：工具或組合的結(jié)構(gòu)選擇；造斜工具或下部組合的性能預(yù)測：憑經(jīng)驗(yàn)預(yù)測；使用軟件預(yù)測；造斜工具的井下定向；二.既要保證中靶，又要加快鉆速。這一階段的任務(wù)是在實(shí)鉆過程中，不斷了解軌跡的變化發(fā)展情況，不斷地使用各種造斜工具或鉆具組合，使實(shí)鉆軌跡離開設(shè)計(jì)軌跡“不要太遠(yuǎn)?！安灰h(yuǎn)”一詞的意義在于，一方面如果“太遠(yuǎn)”就可能造成脫靶，成為不合格井；另一方面如果始終要求實(shí)鉆軌跡與設(shè)計(jì)軌跡誤差很小，勢必要求非常頻繁地測斜，頻繁地更換造斜工具，必將大大地拖延時(shí)間，增加成本，而且還有可能造成井下復(fù)雜情況，得不償失。第三階段：跟蹤控制到靶點(diǎn)二.既要保證中靶，又要加快鉆速。34動(dòng)力鉆具造斜工具動(dòng)力鉆具又稱井下馬達(dá)，包括渦輪鉆具、螺桿鉆具、電動(dòng)鉆具三種。常用前兩種。位置：在鉆鋌和鉆頭之間。鉆井液循環(huán)驅(qū)動(dòng)。動(dòng)力鉆具以上整個(gè)鉆柱都不旋轉(zhuǎn)，對定向造斜非常有利。結(jié)構(gòu)由三種:動(dòng)力鉆具帶彎接頭；彎外殼動(dòng)力鉆具；動(dòng)力鉆具造斜工具動(dòng)力鉆具又稱井下馬達(dá)，包括渦輪鉆具、螺桿鉆具35定向井軌跡控制計(jì)算裝置角的概念造斜工具得造斜率，既可用于改變井斜方位角，同時(shí)可用于改變井斜角。如何按照軌跡發(fā)展的需要去改變井斜角和井斜方位角呢？關(guān)鍵在于分配造斜率，其關(guān)鍵有在于裝置角的計(jì)算和安置。裝置角的定義井斜鉛垂面：井眼方向線所在的錢垂平面；井眼方位線所在的錢垂平面；井底圓上高邊方向線所在的錢垂平面；造斜工具面：造斜工具作用方向線與井眼軸線構(gòu)成的平面；定向井軌跡控制計(jì)算裝置角的概念造斜工具得造斜率，既可用于改變36裝置角的定義井斜鉛垂面與造斜工具面的夾角(還不夠準(zhǔn)確！)；以井斜鉛垂面為基準(zhǔn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到造斜工具面上所轉(zhuǎn)過的角度；在井底平面上，以高邊方向線位基準(zhǔn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到工具面與井底圓的交線上所轉(zhuǎn)過的角度；裝置角的定義37裝置角有關(guān)計(jì)算公式匯總上述四個(gè)圖式推導(dǎo)的三個(gè)獨(dú)立的公式：還有一個(gè)重要的公式，這就是狗腿角計(jì)算公式：裝置角有關(guān)計(jì)算公式匯總上述四個(gè)圖式推導(dǎo)的三個(gè)獨(dú)立的公式：38裝置角有關(guān)計(jì)算公式偏增角問題：觀察到裝置角與井斜角、井斜方位角之間的變化關(guān)系：裝置角在Ⅰ、Ⅱ象限，方位均增加；裝置角在Ⅲ、Ⅳ象限，方位均減??；方位角的變化界限很清楚，以00和1800為界。裝置角在Ⅰ、Ⅳ象限，井斜角都是增加的；但裝置角在Ⅱ、Ⅲ象限，井斜角并非都是減小的。只在綠色區(qū)域是減小，在粉紅色區(qū)域內(nèi)仍然是增大的。粉紅色區(qū)域所占的角度，就是“偏增角”，以ξ表示。裝置角有關(guān)計(jì)算公式偏增角問題：39七、井下復(fù)雜情況及事故處理一、卡鉆事故鉆柱在井內(nèi)停止時(shí)間過長，或由于地層復(fù)雜、鉆井液性能不好、技術(shù)措施不當(dāng)?shù)仍?，不能上提、下放或轉(zhuǎn)動(dòng)，有時(shí)甚至不能循環(huán)鉆進(jìn)液，這就叫卡鉆。常見的有：粘附卡鉆、坍塌卡鉆、砂橋卡鉆、縮徑卡鉆、鍵槽卡鉆、泥包卡鉆、沉砂卡鉆、落物卡鉆等。1、粘附卡鉆鉆井中，鉆柱某些部位與井壁接觸，當(dāng)液柱壓力大于井底壓力時(shí)，便對鉆柱產(chǎn)生橫向推力，使其緊貼井壁。鉆柱靜止時(shí)間越長，與泥餅接觸面積越大，摩阻力也同時(shí)增大，以致使鉆柱失去了活動(dòng)的自由而發(fā)生的卡鉆，稱為泥餅粘附卡鉆，簡稱粘卡，也稱為壓差卡鉆。1）粘卡的原因與泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)、鉆井液密度及鉆具與井壁的接觸面積和接觸時(shí)間等因素有關(guān)。2）粘卡的現(xiàn)象鉆具上提下放困難，且活動(dòng)鉆具的范圍隨著時(shí)間的增加越來越??；不能轉(zhuǎn)動(dòng)；能開泵循環(huán)且泵壓正常穩(wěn)定。七、井下復(fù)雜情況及事故處理一、卡鉆事故1、粘附卡鉆1）粘卡的403）處理：粘卡初期，即還未徹底卡死的情況下，應(yīng)保持循環(huán)，在允許范圍內(nèi)活動(dòng)鉆具，以下砸為主，反復(fù)數(shù)次，以求解卡。若鉆具已被卡死則采取浴井解卡。浴井解卡是把解卡劑泵入井內(nèi)，使其返到卡點(diǎn)部位浸泡、減小濾餅?zāi)ψ柘禂?shù)，邊泡邊活動(dòng)鉆具而解卡的有效方法。采取浴井解卡時(shí)要準(zhǔn)確計(jì)算卡點(diǎn)的位置、計(jì)算解卡劑的用量，最后注解卡劑。若浴井解卡不成功，可采取其它解卡方法，如爆炸松扣、套銑、倒扣等。2、坍塌卡鉆鉆井液性能不好，濾失量太大，把地層浸泡變松，或在地層傾角太大的井段浸泡后的泥頁巖膨脹、剝落入井造成的卡鉆稱為坍塌卡鉆。它一般發(fā)生在吸水膨脹的泥巖、頁巖、膠結(jié)不好的礫巖、砂巖等地層。1）坍塌卡鉆的原因⑴鉆井液失水量大，礦化度小，浸泡地層的時(shí)間長，把頁巖、泥巖地層泡垮。⑵鉆井液密度過小，井內(nèi)壓力不能平衡地層側(cè)壓力，致使傾角大或膠結(jié)不好的地層垮塌。⑶因起鉆未灌鉆井液，井漏或鉆頭泥包而產(chǎn)生拔活塞的抽吸作用等而引起垮塌。2）坍塌卡鉆的現(xiàn)象一般在嚴(yán)重垮塌以前，先有大塊泥餅和小塊地層脫落，換鉆頭后下鉆不能到底；有時(shí)在鉆井液中沖出大塊未經(jīng)切削的上部已鉆過的巖石；在鉆進(jìn)中突然發(fā)生憋鉆，上提遇卡，泵壓上升，憋泵，甚至轉(zhuǎn)不動(dòng)鉆具等現(xiàn)象。3）處理：粘卡初期，即還未徹底卡死的情況下，應(yīng)保持循環(huán)，在允415、鍵槽卡鉆起鉆時(shí)，鉆頭拉入鍵槽的底部而被卡的現(xiàn)象稱為鍵槽卡鉆。1）鍵槽卡鉆的原因鍵槽卡鉆多發(fā)生在硬地層、井斜全角變化率大、形成了急彎（狗腿）的井段。鉆進(jìn)時(shí)，鉆桿緊靠狗腿井段旋轉(zhuǎn)；起下鉆時(shí)鉆桿在狗腿井段上下拉刮；硬地層鉆速慢，時(shí)間長了在井壁上磨出了一條細(xì)槽即鍵槽，它比鉆桿接頭稍大而小于鉆頭直徑。起鉆時(shí)鉆頭拉入鍵槽底部被卡。2）鍵槽卡鉆的現(xiàn)象卡鉆前鉆桿接頭偏磨厲害，下鉆不遇阻，鉆進(jìn)也正常，但起鉆到井眼急彎處常遇卡，并隨井深增加而逐漸嚴(yán)重；能下放而不能上提；能循環(huán)而泵壓不升高，不憋泵?？ㄋ篮筱@具轉(zhuǎn)不動(dòng)，提放不動(dòng)，但循環(huán)正常。3）當(dāng)井眼有鍵槽遇卡起不出鉆具時(shí)，可稍提拉力轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，使鉆柱產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)震動(dòng)而跳出鍵槽，或者采用倒劃眼方法破壞鍵槽。若已被卡死，可采取震擊解卡、用擴(kuò)大器破壞鍵槽、套銑倒扣等方法處理。6、泥包卡鉆鉆井液與巖屑摻混在一起緊緊包住鉆頭形成球狀物，起鉆拔活塞，當(dāng)提到縮徑井段則卡死稱為泥包卡鉆。1）泥包卡鉆的原因⑴干鉆⑵在松軟地層或高粘性的泥巖中鉆進(jìn)，由于排量不足或鉆井液性能不好（粘度、固相含量太高等），或鉆頭選型不當(dāng)造成鉆頭泥包。5、鍵槽卡鉆2）鍵槽卡鉆的現(xiàn)象6、泥包卡鉆422）泥包卡鉆的現(xiàn)象卡鉆前鉆進(jìn)時(shí)鉆頭在井底的轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活；有蹩跳現(xiàn)象或蹩鉆嚴(yán)重，停車后打倒車；鉆速急劇下降；泵壓升高或蹩泵。起鉆時(shí)一直存在卡、掛現(xiàn)象，起至小井眼就有可能卡死?？ㄣ@后上提下放及轉(zhuǎn)動(dòng)均困難，且不能正常循環(huán)鉆井液。3）處理：泥包卡鉆和縮徑卡鉆初期，要盡量大排量循環(huán)，輕提猛放，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，采取倒劃眼起出復(fù)雜井段。若已卡死，可實(shí)施震擊解卡，然后再進(jìn)行倒劃眼起出鉆具。7、沉砂卡鉆1）沉砂卡鉆的原因由于鉆井液懸浮巖屑能力差，停泵后，巖屑下沉堵塞環(huán)空，埋住鉆頭和部分鉆具形成的卡鉆稱為沉砂卡鉆。此時(shí)，若開泵過猛還會憋漏地層而卡得更緊。2）沉砂卡鉆的現(xiàn)象接單根或起鉆卸開立柱后，鉆井液倒返甚至噴勢很大；接上單根開泵時(shí)泵壓很高或蹩泵；上提遇卡、下放遇阻且不能轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)蹩勁很大。3）處理：井塌卡鉆或沉砂卡鉆初期，要下至?xí)惩ň?，循環(huán)調(diào)整鉆井液性能，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，把垮塌物擠碎，沖洗出來，求得解卡。若已卡死，可采取震擊解卡、套銑倒扣等方法處理。8、落物卡鉆由于操作不小心將卡瓦牙、吊鉗牙或其它小工具落入井內(nèi)，卡于井壁與鉆具或套管與鉆具之間。此外，因操作不當(dāng)、剎車不靈造成頓鉆事故，把鉆具頓彎而引起卡鉆。1）引起落物卡鉆的原因這類事故都是由于責(zé)任心不強(qiáng)、違背操作規(guī)程而引起的。

2）泥包卡鉆的現(xiàn)象7、沉砂卡鉆3）處理：井塌卡鉆或沉砂卡鉆初43井漏井漏是當(dāng)井內(nèi)的液柱壓力大于地層壓力時(shí)，鉆井液進(jìn)入地層的現(xiàn)象。凡發(fā)生井漏的地層，必須具備下列條件：①地層中有孔隙、裂縫或溶洞。②鉆井液柱壓力大于地層壓力。③鉆井液柱壓力和環(huán)空壓耗或激動(dòng)壓力之和大于地層破裂壓力，把地層壓裂，產(chǎn)生漏失。1、井漏的原因主要有兩個(gè)方面：一是地層孔隙度大，滲透性好，或地層有裂縫、溶洞而造成井漏；二是技術(shù)措施不當(dāng)，鉆井液密度過大，與地層壓力形成很大的壓差，下鉆速度太快，激動(dòng)壓力很大；開泵過猛，泵壓很高導(dǎo)致憋漏等。2、井漏的處理⑴滲透性漏失。漏失速度小于5m3/h的滲漏，可采用調(diào)整鉆井液性能和起鉆靜止堵漏的方法。在井下情況允許的條件下，盡量降低鉆井液密度，以減小液柱壓力，同時(shí)提高粘度，以增加鉆井液進(jìn)入地層的流動(dòng)阻力，并降低排量，以減少因流動(dòng)阻力而增加的井底壓力。⑵下鉆太快或開泵過猛造成的漏失。應(yīng)立即改為小排量循環(huán)，提高鉆井液粘度，以利于盡快形成新井壁，漏失會逐漸消除稱為循環(huán)堵漏。漏失速度超過5m3/h時(shí)，不得繼續(xù)開泵，以防井塌卡鉆。這時(shí)，應(yīng)立即起鉆并連續(xù)灌鉆井液，起鉆完靜止堵漏或準(zhǔn)備充填堵漏。⑶裂縫溶洞漏失。應(yīng)用充填法進(jìn)行處理。即在鉆井液中加入鋸末、谷殼、貝殼渣等堵漏物質(zhì)進(jìn)行充填，還可以注入石灰乳或水泥進(jìn)行堵封。井漏1、井漏的原因2、井漏的處理44提問與解答環(huán)節(jié)QuestionsAndAnswers提問與解答環(huán)節(jié)45謝謝聆聽·學(xué)習(xí)就是為了達(dá)到一定目的而努力去干,是為一個(gè)目標(biāo)去戰(zhàn)勝各種困難的過程,這個(gè)過程會充滿壓力、痛苦和挫折LearningIsToAchieveACertainGoalAndWorkHard,IsAProcessToOvercomeVariousDifficultiesForAGoal謝謝聆聽LearningIsToAchieveAC46

鉆井工程鉆井工程47緒論一、鉆井設(shè)備二、鉆頭三、鉆具四、鉆井地質(zhì)基礎(chǔ)五、鉆井液六、定向井七、井下復(fù)雜情況及事故處理八、完井技術(shù)緒論一、鉆井設(shè)備48一、鉆井設(shè)備鉆井設(shè)備的組成鉆井設(shè)備由提升系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、鉆機(jī)底座及輔助設(shè)備等八大系統(tǒng)組成。一、鉆井設(shè)備鉆井設(shè)備的組成49（一）、鉆機(jī)的提升系統(tǒng)為了起下鉆具、下套管以及控制鉆壓、送鉆等，鉆機(jī)裝有一套起升設(shè)備，主要由絞車、輔助剎車、游動(dòng)系統(tǒng)（包括天車、游動(dòng)滑車、大鉤及鋼絲繩）、井架等組成。（二）、鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)盤和水龍頭兩大部分。他們的主要作用是在鉆具不斷鉆進(jìn)及不斷循環(huán)鉆井液的條件下，保證鉆具的旋轉(zhuǎn)。（三）、鉆機(jī)的循環(huán)系統(tǒng)為了隨時(shí)用鉆井液清除井底巖屑以保證連續(xù)鉆進(jìn)，鉆機(jī)配備有循環(huán)系統(tǒng)。主要包括鉆井泵、地面管匯、鉆井液池和鉆井液槽、鉆井液凈化設(shè)備、調(diào)配鉆井液設(shè)備等。在井下動(dòng)力鉆井中，循環(huán)系統(tǒng)還擔(dān)任傳遞動(dòng)力的任務(wù)。(四)傳動(dòng)系統(tǒng)包括減速箱、變速箱、液壓變矩器、三角皮帶、鏈條。(五)控制系統(tǒng)包括牙嵌、齒式、氣動(dòng)離合器，司鉆控制臺、控制閥件等。(六)制動(dòng)系統(tǒng)即剎車系統(tǒng)、包括剎把、剎車帶、主剎車、輔助剎車等。（七）井控系統(tǒng)由井口液壓防噴器、節(jié)流與壓井管匯、液壓控制系統(tǒng)（八）鉆井儀表包括大鉤指重表、轉(zhuǎn)盤扭矩表、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速表、泵壓表泥漿出口流量表、大鉗扭矩表、井深鉆速表以及記錄儀等。（一）、鉆機(jī)的提升系統(tǒng)（二）、鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)（三）、鉆機(jī)的循50二、鉆頭在旋轉(zhuǎn)鉆井中，鉆頭是破巖的主要工具。使用的鉆頭分為牙輪鉆頭、金剛石鉆頭、

PDC鉆頭及刮刀鉆頭。金剛石鉆頭牙輪鉆頭二、鉆頭在旋轉(zhuǎn)鉆井中，鉆頭是破巖的主要工具。使用的鉆頭51（一）牙輪鉆頭組成：三牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)可分為五個(gè)部分，即鉆頭體、巴掌、牙輪、軸承和水眼。密封噴射式鉆頭還有儲油補(bǔ)償系統(tǒng)。破巖方式：壓碎、沖擊、剪切牙輪鉆頭分為銑齒和鑲齒。銑齒適用于軟及中硬地層；鑲齒適用于中硬、硬和深井。（二）金剛石鉆頭金剛石鉆頭按其使用地層可分為：普通金剛石鉆頭、聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭（簡稱PDC鉆頭）兩大類，其中聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭適用于軟至中硬地層，而普通金剛石鉆頭適用于及堅(jiān)硬和研磨性高的地層。破巖方式：普通金剛石鉆頭分為表鑲和孕鑲。表鑲以微切削、壓碎等綜合作用破巖；孕鑲以研磨方式破巖。PDC鉆頭以剪切方式破巖。（二）刮刀鉆頭組成：上鉆頭、體下鉆頭體、刀翼、噴嘴四部分組成。破巖方式：切削、剪切和擠壓方式破巖。適用于松軟至軟的泥巖、泥質(zhì)沙巖、頁巖。（一）牙輪鉆頭52三、鉆具鉆柱的組成1、方鉆桿2、鉆桿3、鉆鋌4、配合接頭三、鉆具鉆柱的組成53(一)鉆桿

鉆桿是組成鉆柱的基本部分,其主要作用傳遞扭矩，輸送鉆井液，連接增長鉆柱，加深井眼。

（二）鉆鋌

鉆鋌是用高級合金鋼制成的，用它自身的重量給鉆頭加壓。由于鉆鋌粗，剛性大，在鉆壓作用下不易產(chǎn)生彎曲，有利于防止井斜和鉆具折斷。（三）方鉆桿

方鉆桿位于鉆桿柱最上端，上接水龍頭，它承受全部入井鉆具的重力。主要作用是傳遞扭矩。（四）接頭1、鉆桿接頭類型分為內(nèi)平接頭、貫眼接頭、正規(guī)接頭三類。2、接頭類型表示方法我國現(xiàn)場用三位數(shù)字來表示鉆桿接頭扣型。第一位數(shù)表示鉆桿本體的公稱尺寸的整數(shù)部分。第二位數(shù)用1、2、3分別表示內(nèi)平、貫眼、正規(guī)扣。第三位用1、0分別表示公母扣。(一)鉆桿

鉆桿是組成鉆柱的基本部分,其主要作用傳遞扭矩，輸54四、鉆井地質(zhì)基礎(chǔ)知識鉆井地質(zhì)基礎(chǔ)知識（一）巖石的機(jī)械性質(zhì)1、巖石的機(jī)械性質(zhì)⑴巖石的強(qiáng)度：巖石的強(qiáng)度是指抵抗外力破壞的能力。⑵硬度：巖石的硬度是指巖石抗壓入的極限強(qiáng)⑶巖石的塑性：在外力作用下，巖石破碎前呈現(xiàn)永久變形的性質(zhì)叫巖石的塑性。⑷巖石的研磨性：鉆頭破碎巖石的同時(shí)，其本身也受到巖石磨損，這種巖石磨損鉆頭的能力稱為巖石的研磨性。⑸巖石的可鉆性：是指在一定條件下，鉆進(jìn)巖石的難易程度。也可理解為鉆進(jìn)過程中巖石抗破碎強(qiáng)度的大小。四、鉆井地質(zhì)基礎(chǔ)知識鉆井地質(zhì)基礎(chǔ)知識552、巖石性質(zhì)對鉆井的影響其影響主要表現(xiàn)在：影響鉆進(jìn)速度與鉆頭進(jìn)尺：使鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)井漏、井噴、卡鉆等復(fù)雜情況：鉆井液受到污染，性能變壞，井徑不規(guī)則，進(jìn)而影響到測井、固井等。⑴粘土巖層。泥巖和頁巖一般較軟，鉆速快，但容易產(chǎn)生鉆頭泥包。這種地層極易吸收鉆井液中的自由水而膨脹，導(dǎo)致井徑縮小。隨著浸泡時(shí)間的延長，井壁會產(chǎn)生垮塌現(xiàn)象，井徑擴(kuò)大。⑵砂巖層。砂巖一般來說是較好的滲透層，在井壁上易形成較厚的濾餅，易引起泥餅粘附卡鉆。另外濾餅對測井也有影響，所以必須使用優(yōu)質(zhì)鉆井液。⑶礫巖層。在礫巖層中鉆進(jìn)易發(fā)生跳鉆、蹩鉆和井壁垮塌。⑷在當(dāng)?shù)貙榆浻步诲e(cuò)時(shí)，易發(fā)生井斜，地層傾角較大者也易發(fā)生井斜。⑸當(dāng)巖層中含有可溶性鹽類，即鉆到石膏層、鹽巖層時(shí)，要注意對鉆井液性能的影響。

2、巖石性質(zhì)對鉆井的影響⑴粘土巖層。泥巖和頁巖一般較軟，鉆速56五、鉆井液鉆井液在鉆井中的作用。1、清洗井底，攜帶巖屑，保持井底清潔，保證鉆頭不斷地破碎地層，使鉆進(jìn)不中斷。2、平衡地層中的流體（油、氣、水）壓力，防止井噴、井漏等井下復(fù)雜情況，保護(hù)油氣層。3、平衡巖石側(cè)壓力，并在井壁形成泥餅，保持井壁穩(wěn)定，防止地層坍塌。

4、發(fā)揮水力效能，傳遞動(dòng)力，沖擊井底，幫助鉆頭破碎井底巖石，提高鉆井速度。5、懸浮巖屑和加重劑，降低巖屑沉降速度，避免沉砂卡鉆。另外承受鉆桿和套管的部分重力。6、潤滑并冷卻鉆頭，鉆具。7、防止地層中鹽水、鹽巖、石膏、芒硝等對鉆井液的化學(xué)污染，防止硫化氫污染和損害。8、利用鉆井液，準(zhǔn)確獲得井下資料。五、鉆井液鉆井液在鉆井中的作用。4、發(fā)揮水力效能，傳遞動(dòng)力57(一）鉆井液密度與鉆井的關(guān)系密度過大有以下害處：1、損害油氣層；2、降低鉆井速度；3、過大壓差造成壓差卡鉆；4、易憋漏地層；5、易引起過高的粘切；6、多消耗鉆井液材料及動(dòng)力；7、抗污染能力下降。密度過低則容易發(fā)生井噴、井塌（尤其是負(fù)壓鉆井）、縮徑（對塑性地層，如較純的粘土、鹽巖層等）及攜屑能力下降等。(一）鉆井液密度與鉆井的關(guān)系6、多消耗鉆井液材料及動(dòng)力；58(二）鉆井液粘度、切力與鉆井的關(guān)系1、粘度、切力過大有以下害處。⑴流動(dòng)阻力大，能量消耗多，功率低，鉆速慢；⑵凈化不良（固控設(shè)備不易充分發(fā)揮效力），易引起井下復(fù)雜情況；⑶易泥包鉆頭，壓力波動(dòng)大，易引起卡、噴、漏和井塌等事故；⑷脫氣較難，影響氣測并易造成氣侵。2、粘度和切力過低也不利于鉆井，如：⑴洗井不良，井眼凈化效果差；⑵沖刷井壁加劇，引起井塌等井下事故；⑶巖屑過細(xì)影響錄井。(二）鉆井液粘度、切力與鉆井的關(guān)系2、粘度和切力過低也不利于59六、定向井定向井的概念沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軸線鉆達(dá)目的層的鉆井方法稱為定向鉆井。在設(shè)計(jì)上井口和井底存在水平位移的井稱為定向井定向井的應(yīng)用1.地質(zhì)條件要求2.鉆井技術(shù)需要3.地面條件限制六、定向井定向井的概念沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼軸線鉆達(dá)目的層的鉆井60定向井的類型1.常規(guī)定向井2.三圍繞障井3.水平井4.套管開窗5.分支井6.大位移井7.叢式井定向井的類型1.常規(guī)定向井61定向井的分類：

l

按段制分：

常規(guī)定向井可分為二、三、四、五段，兩段制是指在一口定向井中僅含有直井段、增斜井段的定向井。三段制是指在一口定向井中由直井段、增斜井段、穩(wěn)斜井段三個(gè)井段組成的定向井。四段制是指在一口定向井中由直井段、增斜井段、穩(wěn)斜井段、降斜井段四個(gè)井段組成的定向井。五段制是指在一口定向井中由直井段、增斜井段、穩(wěn)斜井段、降斜井段、穩(wěn)斜井段五個(gè)井段組成的定向井。定向井的剖面均由直、增、穩(wěn)、降中的某幾項(xiàng)來組合。按設(shè)計(jì)井眼軸線形狀分：1、兩維定向井：是指井眼軸線形狀只在某個(gè)鉛垂平面上變化的定向井，它們的井斜角是變化的，而方位角是不變的。2、三維定向井：是指井眼軸線超出某一鉛垂平面而在三維空間中變化的定向井。三維定向井既有井斜變化，又有方位角的變化。三維定向井又可分為三維糾偏井和三維繞障井。定向井的分類：

l

按段制分：

常規(guī)定向井62按設(shè)計(jì)最大井斜角可分為：1、低斜度定向井：設(shè)計(jì)的最大井斜角不超過15度，這種定向井由于井斜角小，鉆進(jìn)時(shí)井斜、方位不易控制，鉆井難度大。2、中斜度定向井：設(shè)計(jì)的最大井斜角在15度至45度之間，鉆進(jìn)時(shí)井斜、方位較易控制，鉆井難度相對不大。是使用最多的一種。3、大斜度定向井：設(shè)計(jì)的最大井斜角在46度至85度之間，其斜度大、水平位移大，增加了鉆井難度和成本。4、水平井：設(shè)計(jì)的最大井斜角在86度至120度之間，并沿（近）水平方向鉆進(jìn)一定長度的井。根據(jù)造斜井段的曲率半徑又可細(xì)分為長、中、中短、短四種曲率半徑的水平井。水平井鉆進(jìn)相對較難，多數(shù)需要特殊設(shè)備、鉆具、工具、儀器以及特殊工藝。

按定向井的鉆井的目的可分為：

1、救援井：為搶救某一口井的井噴、著火而設(shè)計(jì)施工的定向井。

2、多目標(biāo)井：為鉆達(dá)數(shù)個(gè)目的層位而設(shè)計(jì)施工的定向井。

3、繞障（三維）井：為繞過地下某種障礙而設(shè)計(jì)施工的定向井。

4、立槽斜井：采用斜直鉆機(jī)施工，從井口開始傾斜的定向井。

5、多底井：凡在一個(gè)井口下面有兩個(gè)以上井底的井稱多底井。用定向側(cè)鉆的方法完成。

定向側(cè)鉆是在已鉆主井眼內(nèi)，按預(yù)定方向和要求側(cè)鉆一口新井的工藝過程。根據(jù)側(cè)鉆的目的可分為糾斜側(cè)鉆、避開落魚側(cè)鉆、二次完井側(cè)鉆等。根據(jù)側(cè)鉆方法可分為套管開窗側(cè)鉆和裸眼側(cè)鉆。套管開窗側(cè)鉆又有套管段銑和斜向器開窗之分。

按設(shè)計(jì)最大井斜角可分為：

按定向井的鉆井的目的可分為：

163按一個(gè)井場或平臺鉆井?dāng)?shù)可分為：

1、單一定向井。

2、雙筒井：用一臺鉆機(jī)交叉作業(yè)，同時(shí)鉆出井口相距很近的兩口定向井或一直一斜。

3、叢式井（組）：凡在一個(gè)井場或平臺上有計(jì)劃的鉆兩口或以上的定向井（含直井），這些井組統(tǒng)稱叢式井。叢式井中的任一定向井可為多目標(biāo)井、大位移井、水平井等井型。

按一個(gè)井場或平臺鉆井?dāng)?shù)可分為：

1、單一定向井。

2、雙筒64定向井基本概念1．井斜角(α)井眼軸線上任一點(diǎn)的井眼方向線與通過該點(diǎn)的重力線之間的夾角，稱為該點(diǎn)處的井斜角。單位為(°)NαHO2．方位角(Φ)在以井眼軌跡上任一點(diǎn)為原點(diǎn)的平面坐標(biāo)系中，以通過該點(diǎn)的正北方向線為始邊，按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)至井眼方向線在水平面上的投影線為終邊，其所繞過的角度稱該點(diǎn)的方位角單位為(°)ENOΦ定向井基本概念1．井斜角(α)井眼軸線上任一點(diǎn)的井眼方向線與65全角變化量(β)過井眼軸線相鄰兩測點(diǎn)所作的向井眼前進(jìn)方向延伸的切線之間的夾角稱為全角變化量。它反映了相鄰兩測點(diǎn)間井斜與方位的空間角度的變化量。又稱狗腿角或全變化角單位為(°)。βAB全角變化量(β)過井眼軸線相鄰兩測點(diǎn)所作的向井眼前進(jìn)方向延伸66井斜變化率(kα)單位井段內(nèi)井斜角的變化值稱為井斜變化率。通常以兩測點(diǎn)間井斜角的變化量與兩測點(diǎn)間井段長度的比值表示。常用單位為(°)/25m(°)/30m。方位變化率(kφ)單位井段內(nèi)方位角的變化值稱為方位變化率。通常以兩側(cè)點(diǎn)間方位角的變化量與兩測點(diǎn)間井段長度的比值表示。常用單位為(°)/25m、(°)/30m。井斜變化率KαKα=dα/dLKα=Δα/ΔL井斜方位變化率KΦKΦ=dΦ/dLKΦ=ΔΦ/ΔL井斜變化率(kα)單位井段內(nèi)井斜角的變化值稱為井斜變化率。通67全角變化率(K)單位長度井段內(nèi)全角的變化值?；蛟趩挝痪蝺?nèi)井眼前進(jìn)的方向在三維空間內(nèi)的角度變化。它既包含了井斜角的變化又包含著方位角的變化。又稱狗腿嚴(yán)重度或井眼曲率。單位為(°)/25m、(°)/30m。井底水平位移(A)它是指井口與井底兩點(diǎn)在水平面上投影的連線長度，又稱閉合距，單位為m。全角變化率(K)單位長度井段內(nèi)全角的變化值?；蛟趩挝痪蝺?nèi)68其他基本概念：

1、測深：井眼軸線上任一點(diǎn)到井口的井身長度，稱為該點(diǎn)的測深，也稱為該點(diǎn)的測量井深。

。

2、垂深：垂深即測點(diǎn)的垂直深度，是指井身上任一點(diǎn)至井口所在平面的距離。3、閉合方位或總方位：是指以正北方位線為始邊順時(shí)針轉(zhuǎn)至閉合距方位線上所轉(zhuǎn)過的角度。

4、N（北）坐標(biāo)E（東）坐標(biāo)：是指測點(diǎn)以井口為原點(diǎn)的水平面坐標(biāo)系里的坐標(biāo)值。

5、視平移：是井身上某點(diǎn)在某一垂直投影面上的水平位移，這個(gè)“水平位移”不是真實(shí)的水平位移。所以稱之為視平移。

6、最大井斜角：無論設(shè)計(jì)剖面還是實(shí)鉆剖面，全井井斜角的最大值，稱為最大井斜角。

7、磁偏角：在某一地區(qū)內(nèi)，其磁北極方向線與地理北極方位線之間的夾角，稱為該地區(qū)的磁偏角。其他基本概念：

1、測深：井眼軸線上任一點(diǎn)到井口的井身長度，69垂深H水平長度S水平位移A平移方位角θN坐標(biāo)和E坐標(biāo)視平移

HAABHBΔHSASBOOSH..ONAB.AA定向井其他井深結(jié)構(gòu)參數(shù)垂深HHAABHBΔHSASBOOSH..ONAB.AA定向70靶區(qū)(1)靶區(qū)半徑:允許實(shí)鉆井眼軌跡偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)的水平距離。(2)靶區(qū):在目標(biāo)點(diǎn)所在的水平面上，以目標(biāo)點(diǎn)為圓心，以靶區(qū)靶半徑的一個(gè)圓面積。(3)靶心距:在靶區(qū)平面上，實(shí)鉆井眼軸線與目標(biāo)點(diǎn)之間的距離。ONER實(shí)鉆井眼設(shè)計(jì)方位靶區(qū)半徑靶心距靶區(qū)靶點(diǎn)靶區(qū)(1)靶區(qū)半徑:允許實(shí)鉆井眼軌跡偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)的水平距離。71定向井常用井下工具一、馬達(dá)（PDM）二、扶正器（STB）三、非磁鉆鋌（NMDC）四、懸掛短節(jié)（HOS）五、短非磁鉆鋌（SNMDC）六、浮閥（F/V）七、定向接頭（O/S）八、撓性短節(jié)（F/J）九、震擊器（JAR）十、加重鉆桿（HWDP）十一、短鉆鋌（SDC）十二、彎接頭十三、開窗工具十四、其它定向井工具定向井常用井下工具一、馬達(dá)（PDM）八、撓72(-)馬達(dá)主要組成部分:旁通閥總成馬達(dá)總成萬向軸總成傳動(dòng)軸總成馬達(dá)的工作原理:

馬達(dá)是一種螺桿鉆具它是以泥漿作為動(dòng)力的一種井下動(dòng)力鉆具。馬達(dá)工作原理：泥漿泵產(chǎn)生的高壓泥漿流，經(jīng)旁通閥進(jìn)入馬達(dá)時(shí)，轉(zhuǎn)子在壓力泥漿的驅(qū)動(dòng)下，繞定子的軸線旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩和轉(zhuǎn)速，通過萬向軸和傳動(dòng)軸傳遞給鉆頭，來實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)。(二)扶正器扶正器作用:在現(xiàn)場作業(yè)中，無論是在轉(zhuǎn)盤鉆具組合中，還是在導(dǎo)向鉆具中，扶正器都具有很大的作用。在增斜鉆具組合和降斜鉆具組合中，扶正器起支點(diǎn)作用，通過改變扶正器在下部鉆具組合中的位置，可改變下部鉆具組合的受力狀態(tài)，從而進(jìn)行增斜、穩(wěn)斜或者降斜來達(dá)到控制井眼軌跡的目的,還可以增加下部鉆具組合的剛性，修整井眼，扶正器不能用于改變井眼方位，僅能在已有一定斜度的井眼內(nèi)改變井斜，即進(jìn)行增斜、降斜或穩(wěn)斜。轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合有三種：增斜組合穩(wěn)斜組合降斜組合

(-)馬達(dá)主要組成部分:旁通閥總成馬達(dá)總成萬向軸總成73轉(zhuǎn)盤增斜鉆具組合按增斜能力分為強(qiáng)、中、弱三種。使用中要注意：1.鉆壓越大，增斜能力越大；2.L1越長，增斜能力越小；3.近鉆頭扶正器直徑減小，增斜能力也減小。4.注意保持低轉(zhuǎn)速。

轉(zhuǎn)盤穩(wěn)斜鉆具組合按穩(wěn)斜能力分為強(qiáng)、中、弱三種。在使用中要注意保持正常鉆壓和較高轉(zhuǎn)速。若需要更強(qiáng)的穩(wěn)斜組合，可使用雙扶正器串聯(lián)起來作為近鉆頭扶正器。轉(zhuǎn)盤增斜鉆具組合按增斜能力分為強(qiáng)、中、弱三種。轉(zhuǎn)盤穩(wěn)斜鉆具組74轉(zhuǎn)盤降斜鉆具組合按降斜能力分為強(qiáng)、弱兩種。使用中要注意：保持小鉆壓和較低轉(zhuǎn)速對于強(qiáng)降斜組合來說，L1越長則降斜能力越強(qiáng)，但不得與井壁有新的接觸點(diǎn)。扶正器盡可能多的使用轉(zhuǎn)盤扶正器鉆具組合來進(jìn)行軌跡控制。所以在造斜段結(jié)束之后，一般都換用轉(zhuǎn)盤鉆繼續(xù)增斜，并在需要穩(wěn)斜和降斜的時(shí)候，仍然使用轉(zhuǎn)盤鉆來完成。只有在下列兩種情況下，才使用動(dòng)力鉆具進(jìn)行控制：(1)．使用轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合已難以完成增斜或降斜要求時(shí)，改用動(dòng)力鉆具造斜工具進(jìn)行強(qiáng)力增斜或降斜；(2)．轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合不能控制方位，而且在鉆進(jìn)中常常出現(xiàn)方位偏差。當(dāng)井眼方位有較大偏差，有可能造成脫靶時(shí)，必須使用動(dòng)力鉆具造斜工具來完成扭方位。轉(zhuǎn)盤降斜鉆具組合按降斜能力分為強(qiáng)、弱兩種。扶正器盡可能多的使75(三)非磁鉆鋌在使用MWD或者電子多點(diǎn)測斜儀等儀器時(shí)，在鉆具組合中使用非磁鉆鋌可以有效防止由于鉆具所帶來的磁干擾，使測量結(jié)果準(zhǔn)確有效。(四)懸掛短節(jié)

將MWD儀器坐在其中，為MWD提供一個(gè)安全穩(wěn)定的測量環(huán)境。(五)浮閥的作用：

主要作用是防止泥漿倒流損害井下測量工具，以及防止鉆頭水眼被堵。(六)定向接頭的作用：

主要作用是為定向儀器（陀螺等）提供一個(gè)穩(wěn)定的座封環(huán)境，便于準(zhǔn)確地知道馬達(dá)等井下工具的方向，保障下部作業(yè)順利進(jìn)行。(七)震擊器的作用：

主要作用是保持鉆頭和鉆柱的工作平衡，在卡鉆時(shí)幫助解卡。(八)加重鉆桿的作用：

用在鉆具組合底部來代替鉆鋌加壓，在導(dǎo)向鉆具定向作業(yè)中減少與井壁的接觸面積，減小摩阻力，利于滑動(dòng)作業(yè)，增加井下安全且有利于定向井參數(shù)的控制。還用作鉆鋌與鉆桿之間的過渡段，以減緩剛度變化。(九)鉆桿的作用：

主要作用為傳遞扭矩和輸送泥漿，并將地面發(fā)出的功率傳遞給鉆頭，并靠鉆桿的逐漸加長使井眼不斷加深。(十)短鉆鋌的作用：

其作用可以參看轉(zhuǎn)盤扶正器組合。

(三)非磁鉆鋌在使用MWD或者電子多點(diǎn)測斜儀等儀器時(shí)，在鉆具76

定向井設(shè)計(jì)根據(jù)油田勘探、開發(fā)部署的要求，保證安全鉆井要有利于提高油氣產(chǎn)量和采收率應(yīng)有利于鉆井、采油和修井作業(yè)應(yīng)盡可能選擇比較簡單的剖面類型定向井設(shè)計(jì)定向井設(shè)計(jì)原則造斜點(diǎn)的選擇1、選擇地層均一，可鉆性好的地層2、KOP在前一層套管鞋以下50米，套以免損壞套管鞋3、初始造斜的準(zhǔn)確性非常重要4、大于25度的定向井方位易控制造斜率選擇1、大斜度大位移定向井：2~3度/30米2、一般叢式井3~5度/30米3、造斜率要均勻降斜率1、對于“S”井眼，通常降斜率1~2度/30米2、如降斜后仍然要鉆長的井段，降斜率還要小，以免鍵槽卡鉆定向井設(shè)計(jì)根據(jù)油田勘探77狗腿嚴(yán)重度1、定義：描述井眼軌跡全角變化的尺度2、公式：cosDog-leg=(cos(inc1)*cos(inc2)+sin(inc1)*sin(inc2)*cos(directionchange))3、狗腿嚴(yán)重度大，易產(chǎn)生鍵槽卡鉆、鉆具易產(chǎn)生疲勞破壞剖面類型選擇選擇井剖面不是一件容易的事，必須考慮：地質(zhì)條件、套管程序、目的層的位置、及鉆井技術(shù)水平1、定向井剖面類型：“J”型、“S”型：“水平井”2、“J”型：剖面簡單、易操作3、“S”型：4、水平井平均角法此法認(rèn)為兩相鄰測點(diǎn)之間的井眼為一直線，該直線的井斜角a和方位角q等于上下兩測點(diǎn)相應(yīng)角度的算術(shù)平均值公式：Av=(A1+A1)/2Qv=Q1+Q2)/2△H=△LcosAv△S=△LsinAv△N=△LsinAv*cosQv△E=△LsinAv*sinQv狗腿嚴(yán)重度剖面類型選擇平均角法此法認(rèn)為兩相鄰測點(diǎn)之間的井眼為78定向井軌跡控制的主要做法第一階段:打好垂直井段垂直井段打不好，將給造斜帶來很大的困難。要求實(shí)鉆軌跡盡可能接近鉛垂線，也就是要求井斜角盡可能小。定向井的垂直井段可以按照打直井的方法進(jìn)行軌跡控制，而且比打直井要求更高，因?yàn)槎ㄏ蚓怪本蔚氖┕べ|(zhì)量是以后軌跡控制的基礎(chǔ)。第二階段：把好定向造斜關(guān)

這是增斜井段的一部分，但它是從垂直井段開始增斜的。由于垂直井段井斜角等于零，所以稱為“造斜”；由于垂直井段沒有井斜方位角，所以開始造斜時(shí)需要“定向”。如果定向造斜段的方位有偏差，則會給以后的軌跡控制造成巨大困難。所以，定向造斜是關(guān)鍵，一定要把好這一關(guān)。現(xiàn)代的定向造斜，除套管開窗側(cè)鉆還使用變向器外，幾乎全是使用動(dòng)力鉆具造斜工具。造斜井段的長度，一般是以井斜角達(dá)到可以使用轉(zhuǎn)盤鉆的扶正器鉆具組合繼續(xù)增斜為準(zhǔn)。這個(gè)井斜角大約為8°至10°。定向井軌跡控制的主要做法第一階段:打好垂直井段第二階段：把好79第三階段：跟蹤控制到靶點(diǎn)從造斜段結(jié)束，至鉆完全井，都屬于跟蹤控制階段。人們常說的軌跡控制實(shí)際多指這一階段。一.跟蹤控制的主要工作內(nèi)容：1.適時(shí)進(jìn)行軌跡測量和軌跡計(jì)算：測量儀器的選擇；測量密度和測點(diǎn)密度的選擇；根據(jù)軌跡計(jì)算結(jié)果，提出下步軌跡控制要求；2.做好造斜工具的裝置方位計(jì)算：裝置角的計(jì)算；動(dòng)力鉆具反扭角的計(jì)算；3.精心選擇、使用造斜工具和下部鉆具組合：工具或組合的結(jié)構(gòu)選擇；造斜工具或下部組合的性能預(yù)測：憑經(jīng)驗(yàn)預(yù)測；使用軟件預(yù)測；造斜工具的井下定向；二.既要保證中靶，又要加快鉆速。這一階段的任務(wù)是在實(shí)鉆過程中，不斷了解軌跡的變化發(fā)展情況，不斷地使用各種造斜工具或鉆具組合，使實(shí)鉆軌跡離開設(shè)計(jì)軌跡“不要太遠(yuǎn)。“不要太遠(yuǎn)”一詞的意義在于，一方面如果“太遠(yuǎn)”就可能造成脫靶，成為不合格井；另一方面如果始終要求實(shí)鉆軌跡與設(shè)計(jì)軌跡誤差很小，勢必要求非常頻繁地測斜，頻繁地更換造斜工具，必將大大地拖延時(shí)間，增加成本，而且還有可能造成井下復(fù)雜情況，得不償失。第三階段：跟蹤控制到靶點(diǎn)二.既要保證中靶，又要加快鉆速。80動(dòng)力鉆具造斜工具動(dòng)力鉆具又稱井下馬達(dá)，包括渦輪鉆具、螺桿鉆具、電動(dòng)鉆具三種。常用前兩種。位置：在鉆鋌和鉆頭之間。鉆井液循環(huán)驅(qū)動(dòng)。動(dòng)力鉆具以上整個(gè)鉆柱都不旋轉(zhuǎn)，對定向造斜非常有利。結(jié)構(gòu)由三種:動(dòng)力鉆具帶彎接頭；彎外殼動(dòng)力鉆具；動(dòng)力鉆具造斜工具動(dòng)力鉆具又稱井下馬達(dá)，包括渦輪鉆具、螺桿鉆具81定向井軌跡控制計(jì)算裝置角的概念造斜工具得造斜率，既可用于改變井斜方位角，同時(shí)可用于改變井斜角。如何按照軌跡發(fā)展的需要去改變井斜角和井斜方位角呢？關(guān)鍵在于分配造斜率，其關(guān)鍵有在于裝置角的計(jì)算和安置。裝置角的定義井斜鉛垂面：井眼方向線所在的錢垂平面；井眼方位線所在的錢垂平面；井底圓上高邊方向線所在的錢垂平面；造斜工具面：造斜工具作用方向線與井眼軸線構(gòu)成的平面；定向井軌跡控制計(jì)算裝置角的概念造斜工具得造斜率，既可用于改變82裝置角的定義井斜鉛垂面與造斜工具面的夾角(還不夠準(zhǔn)確！)；以井斜鉛垂面為基準(zhǔn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到造斜工具面上所轉(zhuǎn)過的角度；在井底平面上，以高邊方向線位基準(zhǔn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到工具面與井底圓的交線上所轉(zhuǎn)過的角度；裝置角的定義83裝置角有關(guān)計(jì)算公式匯總上述四個(gè)圖式推導(dǎo)的三個(gè)獨(dú)立的公式：還有一個(gè)重要的公式，這就是狗腿角計(jì)算公式：裝置角有關(guān)計(jì)算公式匯總上述四個(gè)圖式推導(dǎo)的三個(gè)獨(dú)立的公式：84裝置角有關(guān)計(jì)算公式偏增角問題：觀察到裝置角與井斜角、井斜方位角之間的變化關(guān)系：裝置角在Ⅰ、Ⅱ象限，方位均增加；裝置角在Ⅲ、Ⅳ象限，方位均減??；方位角的變化界限很清楚，以00和1800為界。裝置角在Ⅰ、Ⅳ象限，井斜角都是增加的；但裝置角在Ⅱ、Ⅲ象限，井斜角并非都是減小的。只在綠色區(qū)域是減小，在粉紅色區(qū)域內(nèi)仍然是增大的。粉紅色區(qū)域所占的角度，就是“偏增角”，以ξ表示。裝置角有關(guān)計(jì)算公式偏增角問題：85七、井下復(fù)雜情況及事故處理一、卡鉆事故鉆柱在井內(nèi)停止時(shí)間過長，或由于地層復(fù)雜、鉆井液性能不好、技術(shù)措施不當(dāng)?shù)仍?，不能上提、下放或轉(zhuǎn)動(dòng)，有時(shí)甚至不能循環(huán)鉆進(jìn)液，這就叫卡鉆。常見的有：粘附卡鉆、坍塌卡鉆、砂橋卡鉆、縮徑卡鉆、鍵槽卡鉆、泥包卡鉆、沉砂卡鉆、落物卡鉆等。1、粘附卡鉆鉆井中，鉆柱某些部位與井壁接觸，當(dāng)液柱壓力大于井底壓力時(shí)，便對鉆柱產(chǎn)生橫向推力，使其緊貼井壁。鉆柱靜止時(shí)間越長，與泥餅接觸面積越大，摩阻力也同時(shí)增大，以致使鉆柱失去了活動(dòng)的自由而發(fā)生的卡鉆，稱為泥餅粘附卡鉆，簡稱粘卡，也稱為壓差