第五章石油鉆井

第四章石油鉆井4.1鉆井目的和方法4.1.1鉆井在石油工業(yè)中的地位和作用4.1.2石油鉆井的分類

石油鉆井類型探井生產(chǎn)井地質探井預探井詳探井地質淺井檢查井、資料井生產(chǎn)井注水井4.1.3我國鉆井技術發(fā)展簡況·

我國古代鉆井技術的發(fā)展可分為兩個階段大井眼階段，公元前3世紀到公元11世紀，人下井內(nèi)挖掘而成；小井眼階段，始于公元1041～1053年前后（宋朝），以頓鉆方式用人力向下鉆鑿成井?！?/p>

近代1907年使用金屬制鉆機鉆井。我國1939年在玉門用德國制造的鉆機打成了一口油井，井深幾十米。全國從1907～1948年共41年間用新法打井169口，總進尺67020米?！?/p>

現(xiàn)代1949年后，石油鉆井進尺急劇增加，保證了石油及天然氣儲量與產(chǎn)量的高速增長。

進入90年代，我國的鉆井技術已達到國際先進水平，“九·五”期間，我國的鉆井隊伍已步入海外國際市場。

4.1.4鉆井方法1.頓鉆鉆井

依靠鉆柱向下沖擊破碎巖石，通過向井內(nèi)注水將巖屑變成泥漿后用撈砂筒撈出。鉆井功率小，速度慢，不能滿足快速鉆井、深井及超深井的需求。2.旋轉鉆井·轉盤鉆井依靠轉盤旋轉帶動鉆柱及鉆頭轉動而破碎巖石，破碎的巖屑通過泥漿循環(huán)攜帶至地面。該法應用最廣泛，但鉆具與井壁摩擦消耗大量功率，對設備功率要求很大。·井下動力鉆具鉆井鉆頭轉動依靠井下動力鉆具，大部分鉆柱不動。其中渦輪鉆具和螺桿鉆具依靠泥漿傳遞能量，電動鉆具依靠電纜傳遞能量。同轉盤鉆井相比，減少了鉆柱轉動帶來的摩擦損失。3·

其它新興的鉆井方法如熔化法、熱脹裂法、化學反應法、機械誘導應力法等。其目的在于節(jié)省能量，滿足鉆深井和超深井的需要。這些方法目前尚處于探索和室內(nèi)試驗階段。4.2石油鉆機簡介4.2.1鉆機的組成

石油鉆機是由多種機器設備組成、具有多種功能的聯(lián)合工作機組。為滿足鉆井工藝要求，整套鉆機必須具備下列各系統(tǒng)和設備。一、旋轉系統(tǒng)作用：轉動井中鉆具，帶動鉆頭破碎巖石。

主要設備：轉盤、水龍頭、鉆柱(方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、接頭、鉆頭)。轉盤在工作過程中要完成以下工作： 1·轉動井中鉆具，傳遞足夠大的扭矩和必要的轉速。

2·完成卸鉆頭、卸扣，處理事故時倒扣、進扣等輔助工作；

3·下套管或起下鉆時，承托井中全部套管柱或鉆桿柱重量。 鉆井時，轉盤制動上部鉆桿柱，以承受反扭矩。

水龍頭的主要功用：

·1·懸持旋轉著的鉆桿柱，承受大部分以致全部鉆具重量；

·2·向轉動著的鉆桿柱內(nèi)引輸高壓泥漿。 水龍頭是起升、旋轉、循環(huán)三大工作機組的交匯點。

·方鉆桿位于鉆柱的最上端，其上部和水龍頭相連，下部和鉆桿相連接。長度一般比鉆桿單根長2~3米,根據(jù)其截面形狀可分為正方形截面和六角形截面兩種。其主要作用是傳遞扭矩和承受鉆柱的重量。

·

鉆桿是鉆柱的主要組成部分。主要作用是傳遞扭矩、輸送泥漿、鉆進使用。其公稱尺寸通常以其本體的外徑來表示。

·

鉆鋌位于鉆柱最下部，兩端分別與鉆桿和鉆頭相連結。它是由高級合金鋼制成，鉆鋌壁比鉆桿壁厚得多，因此強度大，因此用來承受壓力，也可以給鉆頭加壓，以便增加鉆井速度。

鉆頭 機械鉆速：單位時間內(nèi)的進尺，米/時。 鉆頭總進尺：指一只鉆頭下井從開始工作到報廢為止累計的鉆進進尺數(shù)。衡量鉆頭的好壞，主要是一只鉆頭的總進尺和機械鉆速。

鉆頭的類型：

·刮刀鉆頭依靠工作刃的刮切作用破巖，結構簡單，成本低，在軟地層使用效果好。

·牙輪鉆頭使用數(shù)量最多，既可以用于軟地層、中硬地層，也可以用于硬地層。其類型有單牙輪、雙牙輪、三牙輪、多牙輪，其中，三牙輪工作較穩(wěn)定，使用最多。

·金剛石鉆頭分為天然金剛石鉆頭和人造金剛石鉆頭（PDC鉆頭）天然金剛石鉆頭：采用天然金剛石用燒結等工藝方法使其與鉆頭形成一體，再進行熱處理制成堅硬耐磨的鉆頭，適用于特別堅硬地層，但價格高。 PDC鉆頭用人造聚晶金剛石切削塊嵌于鋼體或焊于鉆頭胎體而制成的新型切削鉆頭。使用廣泛。·特殊鉆頭 (1)取心鉆頭 (2)矛形鉆頭 用途：鉆水泥塞；打撈時用來鉆碎井下的鐵塊或將鐵塊擠入井壁；在換小鉆頭之前用來打導眼，起找中和領眼作業(yè)。 (3)菱形鉆頭 用途：下套管前或鉆進過程中遇泥餅太后時進行劃眼鉆進。 (4)偏心鉆頭 用途：用于擴大井下部分井段的直接或用來拔井底落物使其居中。 (5)梯形鉆頭 用途：當井眼直徑由大變小時，用來找中的專用工具。

二、起升系統(tǒng)作用：起下鉆具、更換鉆頭、下套管及控制鉆頭送進等。主要設備：主絞車、輔助絞車(或貓頭)、調節(jié)剎車、游動系統(tǒng)(包括鋼絲繩、天車、游動滑車(或簡稱游車)、大鉤)以及懸掛游動系統(tǒng)的井架。

·

鉆井絞車不僅是起升系統(tǒng)設備，而且也是整個鉆機的核心部件，被稱為鉆機的心臟。作用： 用以起下鉆具、下套管； 鉆進過程中控制鉆壓，送進鉆具； 借助貓頭上、卸鉆具絲扣，起吊重物及進行其它輔助工作； 充當轉盤的變速機構或中間傳動機構； 整體起放井架。

·井架作用：安放天車、懸掛游車、大鉤及專用工具，在鉆井過程中進行起下鉆具、下套管操作；起下鉆時用以存放立根。類型：塔形、A形、桅形等組成：本體、天車臺、二層臺（井架工進行起下鉆操作）、立管平臺（裝拆水龍帶控制臺）、工作梯天車、游車、鋼絲繩和大鉤通稱游動系統(tǒng)；其中，天車是安裝在井架頂部的定滑輪組，游車是在井架內(nèi)部上下作往復運動的動滑輪組。三、循環(huán)系統(tǒng) 作用：清洗井底、攜帶巖屑、保護井壁。 主要設備：泥漿泵、地面管匯、水龍帶、水龍頭、泥漿池、泥漿槽、泥漿凈化設備(即除砂器、除泥器、除氣器和振動篩)及制備泥漿設備。

泥漿循環(huán)過程：泥漿泵→地面高壓管匯→水龍帶→水龍頭→鉆桿柱(方鉆桿、鉆桿、鉆鋌)→

鉆頭→環(huán)空→泥漿凈化設備(振動篩、泥漿槽、除砂器、除泥器、除氣器等)→

吸入池

泥漿凈化設備固相類型顆粒尺寸（微米）標準振動篩鉆屑≥

440

細網(wǎng)篩砂440～150

除砂器砂150～74

除泥器砂74～44

離心機（沉淀式）粉砂44～2

以上三大系統(tǒng)設備是直接服務于鉆井生產(chǎn)的，是鉆機的三大工作機組。

四、動力系統(tǒng) 作用：為三大工作機組及其他輔助機組提供動力。 主要設備：柴油機或者交流、直流電動機及其他供電、保護、控制設備等。

五、傳動系統(tǒng) 作用：把發(fā)動機的能量傳遞和分配給工作機。 主要設備：減速、并車、倒轉、變速等機構?，F(xiàn)代鉆井系統(tǒng)除機械傳動外，還有液力傳動、液壓傳動或電傳動等形式。

六、控制系統(tǒng) 作用：指揮各系統(tǒng)協(xié)調地進行工作，是鉆機的“神經(jīng)”系統(tǒng)。 組成：司鉆控制臺、各種執(zhí)行機構、閥件、管線等。 控制方式：常用的有機械控制、氣控、液控、電控和電、氣、液混合控制。

七、鉆機底座 作用：用以安裝鉆井設備，方便鉆井設備的移動。 包括鉆臺底座、機房底座和泥漿泵底座等。

八、輔助設備 一般有空氣壓縮設備、鉆鼠洞設備、井口防噴裝置、輔助發(fā)電設備(供機械化裝置、壓風機及照明用電)與輔助起重設備、活動房屋(材料庫、修理間、值班房等)，在寒冷地區(qū)鉆井時還需配備保暖設備。

4.2.2鉆機分類 按鉆機深度分為： 淺井鉆機：鉆井深度≤1500米中深井鉆機：鉆井深度為1500～3200米 深井鉆機：鉆井深度為3200～5000米 超深井鉆井：鉆井深度>5000米（中型鉆機—最大鉆深3200米，重型鉆機—4000米，超重型鉆機—6000米）

按采用的主傳動副類型分為： 膠帶并車傳動-----皮帶鉆機 鏈條并車傳動-----鏈條鉆機 錐齒輪－萬向軸并車傳動-----齒輪鉆機

按驅動設備類型分為： 機械驅動鉆機(MD)和

電驅動鉆機(ED)

按使用地區(qū)和用途分為： 陸地常規(guī)鉆機，海洋鉆機，叢式井鉆機，沙漠鉆機，斜井鉆機等。4·2·3鉆機的特點

1、鉆機是大功率、多工作機聯(lián)合工作的重型機械。

2、鉆井操作是不連續(xù)的，其中輔助生產(chǎn)的起下操作耗費了巨大能量。

3、工作地區(qū)廣闊，自然環(huán)境惡劣，野外流動作業(yè)，要求鉆機有很強的適應地區(qū)、環(huán)境的能力和很高的移運性能。

4、機械化自動化程度低，手工操作繁重，工業(yè)衛(wèi)生條件差。4·2·4鉆機基本參數(shù) 基本參數(shù)反映鉆機工作性能的數(shù)量指標 主參數(shù)在基本參數(shù)中選定一個參數(shù)作為主參數(shù)，它應能：

·直接反映鉆機的主要性能；

·能用以標定鉆機的型名，并作為設計選用鉆機的依據(jù)；

·能決定其它參數(shù)。

GB1806--86規(guī)定名義鉆井深度為L為主參數(shù)。它直接表示鉆機打井的能力。

4·3鉆井液基本知識

鉆井液通常又稱為泥漿，被稱為鉆井的血液。鉆井液性能的好壞直接影響到鉆井速度、井下事故的預防和處理。

4·3·1鉆井液的功用

1、懸浮和攜帶巖屑

2、潤滑、冷卻鉆頭和鉆具

3、穩(wěn)定井壁，防止井壁剝落和坍塌

4、平衡地層壓力，防止井噴、井漏、井蹋

5、傳遞水功率，以實現(xiàn)噴射鉆井、優(yōu)選參數(shù)鉆井及井下動力鉆具鉆井4·3·2泥漿的組成和類型

多數(shù)泥漿是粘土以小顆粒狀（小于2微米）分散在水或油中所形成的溶膠－懸浮體。根據(jù)分散介質不同，分為水基泥漿和油基泥漿。以水基泥漿為例，其組成為：水＋粘土＋處理劑（降慮失劑、稀釋劑、增降粘劑等16類）粘土礦物的化學成分是含水鋁硅酸鹽。粘土礦物很多，但常見的對泥漿工藝較為重要的只有4種：高嶺石、伊利石、蒙脫石和海泡石，其中以蒙脫石為主的膨潤土（又稱搬土），其水化分散、吸附性好，是配制泥漿的優(yōu)質原料。水基泥漿使用廣泛，進一步分為淡水泥漿、鹽水泥漿、鈣處理泥漿、低固相泥漿等。油基泥漿是以柴油（或原油）為分散介質，水及有機搬土等作分散相，加乳化劑等處理劑配制而成。對油層損害較小。

4·3·3鉆井液性能要求

1、鉆井液的密度用以調節(jié)鉆井液梯度壓力以平衡地層孔隙壓力、構造應力等

2、鉆井液的流動性主要指鉆井液的粘度、切力、觸變性

·粘度是指鉆井液流動時固體顆粒之間、固體顆粒與液體之間以及液體分子之間的內(nèi)摩擦的總反映

·表觀粘度：又稱視粘度、有效粘度，指在某一流速梯度下，用流速梯度除以相應的切應力所得的商，是泥漿總粘度的反映。

·觸變性：指攪拌后泥漿變稀、靜置后泥漿變稠的特性

·切力是指靜切應力，是鉆井液中粘土顆粒之間形成連續(xù)空間網(wǎng)架結構的反映

·鉆井液的造壁性指濾失量及在井壁形成泥餅質量的好壞

·鉆井液的固相含量指鉆井液中不溶于水的全部含量及可溶性鹽類

·鉆井液的酸堿度用PH值表示

4·3·3鉆井液性能對鉆速的影響

1、鉆井液密度上升，產(chǎn)生的液柱壓力增大，鉆速降低；

2、粘度升高，鉆速降低；

3、失水量增加，粘度降低，鉆速增加；

4、固含增加，鉆速降低。

4·3·4計算機在鉆井液工作中的應用 計算機的應用以鉆井液參數(shù)的科學計算為主：

·鉆井液參數(shù)設計和計算

·鉆井液性能分析與評價

·鉆井液資料處理

4·4鉆井工藝

4·4·1鉆前準備定井位；修公路；平井場；打基礎；供水、供電、通訊；安裝井架、安裝設備；·井口準備－－指下導管和鉆鼠洞在離井口中心不遠處的鉆臺前側鉆一17～18米的淺洞，下入一根鋼管叫鼠洞，用來在鉆井過程中存放方鉆桿。在轉盤外側離中心一米多處鉆一淺孔，下入一根鋼管稱為小鼠洞，用來在鉆進過程中接單根時存放單根。

·導管在鉆表層井眼時以便將鉆井液從地表引導到鉆井裝置平面上來。在堅硬的巖層中僅用10~20米，而在沼澤地區(qū)可能上百米。

4·4·2鉆進1·

全井鉆進過程井身結構：指下入井中的套管層次、尺寸、規(guī)格和長度以及各層套管相應的鉆頭直徑。

（1）第一次開鉆，下表層套管；（2）第二次開鉆，從表層套管內(nèi)用小一些的鉆頭鉆進，遇復雜地層時下技術套管（中間套管）；（3）第三次開鉆，從技術套管內(nèi)用更小一些的鉆頭鉆進。根據(jù)需要可下第二（三、四）層技術套管，直至鉆完全井，下油層套管，進行固井完井作業(yè)。

2·

鉆進作業(yè)

(1)下鉆----將由鉆頭、鉆鋌、鉆桿、方鉆桿組成的鉆桿柱下入井中，使鉆頭接觸井底，準備鉆進。 (2)正常鉆進(又稱純鉆進)----啟動轉盤(或井底動力鉆具)，通過鉆桿柱帶動井底鉆頭旋轉，借助手剎車，給鉆頭施加適當?shù)膲毫?鉆壓)以破碎巖石。與此同時，開動泥漿泵循環(huán)泥漿，沖洗井底，攜帶巖屑，保護井壁，冷卻鉆具。

(3)接單根----隨著正常鉆井的繼續(xù)進行,井眼不斷加深，需不斷地接長鉆桿柱；每次接入一根鉆桿，此作業(yè)稱為接單根。

(4)起鉆----需更換鉆頭時，將井中全部鉆桿柱取出，稱為起鉆作業(yè)。

(5)換鉆頭----起鉆末了，將鉆頭提出井口，用專用工具卸下舊鉆頭，換上新鉆頭。

下鉆→正常鉆進→接單根→起鉆→換鉆頭→下鉆，構成正常鉆進作業(yè)的大循環(huán)。

3·

鉆進輔助作業(yè)（包括電測井、綜合錄井、取心、中途測試等）（1）取心

1）目的通過鉆井將地下巖石取出地面進行研究分析以了解巖心中的含油氣情況、巖性特征及生油層、儲油層特征。鉆井取心是提供地層剖面原始標本的唯一途徑，是獲取地下巖層巖性和儲存特性的最理想手段。

2）取心方式常規(guī)取心：目的在于發(fā)現(xiàn)油氣藏特殊取心：目的在于評價油氣藏二者區(qū)別在于對巖心有無特殊要求。對巖心有特殊要求(如要求取出的巖心及所包含流體仍保持其原始狀態(tài))的取心稱為特殊取心。 3）巖心收獲率指實際取出的巖心長度與取心鉆進進尺比值的百分數(shù)。最理想的巖心收獲率應該是100％。（2）中途測試指在鉆進過程中遇到油氣層時，在裸眼井內(nèi)下入測試工具所進行的測試過程。因中途測試是用鉆桿把地層測試工具下入井內(nèi)而進行，所以也稱為鉆桿測試。

中途測試原理：

1）在下鉆過程中保持鉆桿內(nèi)是空的（玻璃接頭、Jonston測試工具）；

2）利用封隔器將欲測試層位封隔；

3）打開地層測試工具，使地層與鉆桿內(nèi)部連通；

4）在測試工具內(nèi)部裝有井底壓力計，以記錄井底壓力變化情況。4鉆井中的幾種事故（1）井漏當井眼中泥漿液柱壓力大于地層壓力時所引起的泥漿漏失。（2）井蹋因井內(nèi)泥漿的失水進入巖石顆粒之間，降低了巖石的膠結力；有些巖層，如粘土、頁巖、泥巖等，經(jīng)泥漿浸泡后會發(fā)生膨脹、剝落塊掉，從而導致井壁不穩(wěn)定而坍塌。

（3）井噴當鉆遇高壓油、氣、水層時，由于油、氣、水層的壓力大于泥漿液柱壓力而使井眼內(nèi)鉆井液或地層流體噴出井口。（4）卡鉆 卡鉆是井中常發(fā)生的事故，依成因不同可分為：沉砂卡鉆、落石卡鉆、地層膨脹卡鉆、泥餅卡鉆、鍵槽卡鉆4·4·3固井

固井就是在井眼內(nèi)下入套管柱，在套管柱與井壁環(huán)形空間注入水泥漿進行固封。

1·

固井的目的（1）封隔疏松、易蹋、易漏等地層（2）封隔油、氣、水層，防止互相串通，形成油氣通道（3）安裝井口，控制油氣流，以利于鉆進和生產(chǎn)

2·

套管層次

（1）表層套管用于防護淺水層污染，封隔淺層流砂、礫石層及淺層氣。同時用來安裝井口防噴器以便繼續(xù)鉆進，也是井口設備(套管頭及采油樹)的唯一支撐件及懸掛依次下入的各層套管載荷。

（2）技術套管用于封隔復雜地層，保證順利地進行鉆進（3）油層套管(生產(chǎn)套管)用以將不同壓力的油、氣、水層與其它地層分隔開來，以形成油氣通道，保證長期生產(chǎn)，滿足開采和增產(chǎn)措施的要求。

下套管工序類似下鉆，但在井口要使用一些專用工具，在套管柱上要加一些附加裝置：引鞋、套管鞋、回壓閥、阻流環(huán)、扶正器等。

3·

注水泥質量的基本要求 （1）水泥漿返高和套管內(nèi)水泥塞高度必須符合設計要求，過高過低均不行；

（2）注水泥井段環(huán)空的泥漿應全部被水泥漿替走； （3）水泥環(huán)與套管和井壁間有足夠的連接強度； （4）水泥石能抵抗油、氣、水長期的侵蝕和破壞。

4·4·4油井完成

油氣井完成簡稱為完井,是鉆井工程的最后一個重要環(huán)節(jié),主要包括鉆開生產(chǎn)層、確定井底完成方法、安裝井口裝置和試油。

1·

鉆開生產(chǎn)層鉆開生產(chǎn)層時，若井內(nèi)壓力大于地層壓力，將產(chǎn)生水侵及泥侵，從而對產(chǎn)層產(chǎn)生損害。具體表現(xiàn)在：

(1)使油層中粘土成分膨脹而使油流通道減小，降低出油能力；

(2)破壞孔隙內(nèi)油流的連續(xù)性，增加流動阻力；

(3)產(chǎn)生水鎖效應，增加油流阻力；

(4)在孔隙內(nèi)生成沉淀物；

(5)泥漿中固相顆粒侵入產(chǎn)層，產(chǎn)生泥侵。

若井內(nèi)壓力小于地層壓力，地層油氣水將侵入泥漿，使泥漿密度降低，從而誘發(fā)井涌和井噴。防止和減少生產(chǎn)層損害的措施：

(1)搞好地層孔隙壓力的預測和監(jiān)測工作；

(2)合理選擇泥漿密度；

(3)使用和地層配伍的鉆井液、完井液、射孔液、水泥漿、隔離液等，以減少對油氣層的損害；

(4)鉆開油氣層時降低固相含量，以減少對油氣層的堵塞。

2·

完井方法（1）對完井的基本要求

(1)有效地封隔油氣水層，減少油氣流入井的阻力；

(2)防止油氣層井壁坍塌，保證油氣井長期穩(wěn)定高產(chǎn)；

(3)滿足注水、壓裂、酸化等特殊作業(yè)要求。

（2）完井方法

·完井方法是指油氣井井筒與油氣層的連通方式，以及為實現(xiàn)特定連通方式所采用的井身結構、井口裝置和有關技術措施。

·完井方法的分類：

1）套管完井包括套管射孔完井和尾管射孔完井

套管射孔完井：鉆開生產(chǎn)層后，下油層套管至生產(chǎn)層底部進行固井，然后下入專門射孔器在油層部位射孔以射穿套管、水泥環(huán)和部分產(chǎn)層，構成產(chǎn)層與井筒的通道。

特點：1)能封隔油、氣、水層，防止相互竄擾；

2)有利于分層試油、分層開采、分層酸化、分層壓裂、分層注水等；

3)能防止井壁坍塌；

4)除裸眼完井外，比其它各種完井方法都經(jīng)濟；

5)鉆井液、水泥漿易損害油氣層；

6)油氣層與井底連通面積小，入井阻力大。

尾管射孔完井：技術套管下入井內(nèi)油氣層頂部，鉆開油氣層后下入尾管，并掛在技術套管上，經(jīng)注水泥和射孔后構成產(chǎn)層與井筒的通道。特點：有利于減少對油氣層的損害；節(jié)省鋼材和水泥。2）裸眼完井法包括裸眼完井、襯管完井、礫石充填完井

· 裸眼完井又分為先期裸眼完井和后期裸眼完井。先期裸眼完井是在先下入油層套管后再鉆開生產(chǎn)層；后期裸眼完井是在鉆開生產(chǎn)層后再將油層套管下到油氣層頂部。

·適用范圍：只適用于巖性堅固穩(wěn)定且無油氣水夾層的單一油氣層或一些油氣層性質相同的多油氣層的井。

·特點：成本低；有利于保護油氣層；油層阻力小；不能進行酸化壓裂；出砂嚴重。隨著高效能、大威力油井射孔技術的出現(xiàn)，其優(yōu)點已不突出。3）襯管完井：鉆開油氣層前，將套管下至油氣層頂部，然后鉆穿油氣層，再下入襯管。特點：同裸眼完井相比，防砂效果好，襯管可起出修理和更換。

4）礫石充填完井：在襯管與井壁之間填充礫石。特點：同襯管完井相比，更有利于防砂和支撐生產(chǎn)層井壁。3·

完井井口裝置裝在地面以懸掛和安裝各種井內(nèi)管柱及控制和導引井內(nèi)要求流出或地面流體注入的井口設備。套管頭：密封各層套管環(huán)空，承受部分套管柱重量及安裝井口防噴器。油管頭：密封油管和油層套管環(huán)空、懸掛油管和安裝采油樹。采油樹：用來控制油氣井的生產(chǎn)。由各類閘閥、四通(或三通)以及節(jié)流閥(或針形閥)等組成。4·

試油完井之后，在降低井內(nèi)液柱壓力的條件下，誘導油、氣入井，然后對生產(chǎn)層的油、氣、水產(chǎn)量、地層壓力及油、氣物理化學性質等進行測定的工藝技術。分為誘導油氣流和完井測試兩部分。

（1）誘導油氣流替噴法、抽汲和提撈法、氣舉法

（2）完井測試主要任務：通過地下資料的收集和分析，確定油氣層的工業(yè)價值；為油氣井的正常生產(chǎn)和制定合理開發(fā)方案提供可靠依據(jù)。需測取的主要資料： 油、氣、水的產(chǎn)量； 原始地層壓力； 油氣層的溫度及溫度變化率； 油、氣、水樣； 油氣層滲透率和表皮系數(shù)。

4·5鉆井技術4·5·1噴射鉆井1·鉆井參數(shù)鉆井參數(shù)分為機械參數(shù)與水力參數(shù)兩大類。鉆井參數(shù)機械參數(shù)水力參數(shù)鉆壓轉速射流水力參數(shù)鉆頭水力參數(shù)射流速度射流沖擊力射流水功率鉆頭水功率鉆頭壓降

（1）

射流水力參數(shù)：射流噴射速度

Q----通過鉆頭噴嘴的泥漿排量

A0----噴嘴出口截面積射流沖擊力：射流在其作用面積上的總的作用力的大小射流水功率：單位時間內(nèi)射流具有的作功能量（2）鉆頭水力參數(shù)：鉆頭壓力降：泥漿流過鉆頭噴嘴后泥漿壓力降低的值

鉆頭水功率：泥漿流過鉆頭所消耗的水功率

C－－鉆頭噴嘴流量系數(shù)循環(huán)系統(tǒng)壓力降

為

壓耗系數(shù)泵壓

對應地

對于泥漿泵

泥漿泵額定功率，kw

泥漿泵額定壓力，ba

泥漿泵額定排量，l/s

（3）提高鉆頭水力參數(shù)的主要途徑：

①提高泵壓和泵功率

②降低循環(huán)系統(tǒng)壓耗系數(shù)：使用低密度泥漿；減小粘度；適當增大鉆具內(nèi)徑③增大鉆頭壓降系數(shù)－－適當縮小噴嘴直徑④優(yōu)選排量（4）噴射鉆井的工作方式①最大射流噴射速度工作方式

②最大鉆頭水功率工作方式③最大射流沖擊力工作方式④經(jīng)濟鉆頭水功率工作方式它們都是泵壓、排量、噴嘴流量系數(shù)、泥漿密度、粘度、井眼及鉆具尺寸等的函數(shù)。（5）噴射鉆井水力設計程序①以保證巖屑能順利攜帶至地面確定泥漿泵最低排量②計算各井段循環(huán)系統(tǒng)壓耗系數(shù)③選擇缸套直徑④選擇工作方式，并由此確定排量、噴嘴直徑及各項水力參數(shù)。即在確定的工作方式下優(yōu)選泵壓、噴嘴、噴速等。2噴射鉆井的發(fā)展階段

a噴射鉆井的萌芽階段—1930年～1947年三十年代初，水射流在沖土和水力采煤中首先得到應用而引起鉆井界的重視，從而聯(lián)想到在旋轉鉆井中把水力破巖與機械破巖作用結合起來。美國于1938年開始研究水力噴射式鉆頭。

b噴射鉆井的發(fā)展階段—1948年～1968年

c 噴射鉆井的現(xiàn)代化階段—1969年以后3我國噴射鉆井的發(fā)展情況始于60年代，73年開始研究噴射鉆井工藝技術，75年在勝利油田組織了第一次噴射鉆井綜合試驗。我國噴射鉆井發(fā)展可歸結為三個階段：a泵壓10～12Mpa為噴射鉆井的初級階段，鉆井速度慢，成本高，經(jīng)濟效益低；

b泵壓14～15Mpa為噴射鉆井的中級階段，鉆井速度中等，經(jīng)濟效益中等；

c泵壓18～20Mpa為噴射鉆井的高效率階段，鉆井速度快，經(jīng)濟效益高。

4噴射鉆井與普通鉆井的區(qū)別

普通鉆井是靠機械作用破巖，鉆井液主要起攜帶巖屑等作用；噴射鉆井是靠機械與水力作用聯(lián)合破巖，鉆井液除起攜帶巖屑等作用外，還傳遞著水功率。

5噴射鉆井對設備及鉆井液的要求

a要求配備大功率的泥漿泵，以產(chǎn)生高壓高功率射流；

b要求配備壽命長的噴射式鉆頭；

c要求鉆井液除具備攜巖好、有利于穩(wěn)定井壁等功能外，還特別要求鉆井液剪切稀釋性要好，粘度低，摩阻小。4·5·2優(yōu)化鉆井技術

是噴射鉆井技術的繼續(xù)和發(fā)展。噴射鉆井能優(yōu)選泵壓、排量、噴嘴、噴速、鉆壓等，優(yōu)化鉆井是在優(yōu)選以上參數(shù)的基礎上，通過建立包括地層可鉆性、鉆頭牙齒磨損速度、鉆壓、轉速、井深、水力參數(shù)等在內(nèi)的鉆速方程，選擇一定的目標函數(shù)，擴大到優(yōu)選鉆頭類型、鉆具組合及防斜技術、鉆井液、環(huán)空流變參數(shù)等。

優(yōu)選參數(shù)鉆井是計算機在鉆井工藝技術中應用的最好體現(xiàn)。4·5·3平衡壓力鉆井與井控技術

平衡壓力鉆井又稱近平衡壓力鉆井，是指鉆井時井筒內(nèi)液柱壓力與地層壓力接近平衡，以達到提高鉆井速度，減少對油氣層損害的目的。平衡壓力鉆井的優(yōu)點：提高機械鉆速；減少對油氣層的損害；有利于發(fā)現(xiàn)油氣層。搞好平衡壓力鉆井的條件：a、搞好地層壓力預測工作，以確定合理的泥漿密度；b、通過調節(jié)泥漿液柱壓力、井口裝置與防噴設備，搞好井控工作。

4·5·4

定向井1·

基本術語

·

定向井：一口井的設計目標點，按照人為的需要，在一個既定的向方向上與井口垂線偏離一定距離的井。

·

井深(又稱測量井深、斜深)：井眼軸線上任一點到井口的長度；米。

·

垂深：井眼軸線上任一點到井口所在水平面的距離；米。

·

水平位移：井眼軌跡上任一點與井口鉛直線的距離（也稱為該點的閉合距）；米。

·

井斜角：井眼軸線的切線與鉛直線之間的夾角；一般用表示。

·最大井斜角：全井井斜角的最大值。

·井斜變化率：單位長度(30m或100m)內(nèi)井斜角的變化值。

·方位角：井眼軸線的切線在水平面投影的方向與正北方向之間的夾角，一般用表示。方位角以正北方向開始，按順時針方向計算。

·

方位變化率：單位長度(30m或100m)內(nèi)方位角的變化率。

·全角變化率(狗腿嚴重度、井眼曲率)：單位井段內(nèi)前進的方向在三維空間內(nèi)的角度變化；o/25m。一般不允許超過5o/30m。

·

造斜點：定向井中開始定向造斜的位置。

·造斜率：表示造斜工具的造斜能力，其值等于用該造斜工具所鉆出的井段的井眼曲率。

·

增斜段：井斜角隨井深增加而增加的井段。

·

穩(wěn)斜段：井斜角隨井深增加而保持不變的井段。

·

降斜段：井斜角隨井深增加而減小的井段。

·目標點：設計規(guī)定的必須鉆達的地層位置，通常以地面井口為坐標原點的空間坐標系表示。

·靶區(qū)半徑：允許實鉆井眼軌跡偏離設計目標點的水平距離。

·靶區(qū)：在目標點所在的水平面上，以目標點為圓心，以靶區(qū)半徑為半徑的一個圓面積。

·靶心距：在靶區(qū)平面上，實鉆井眼軸線與目標點之間的距離。

2·

定向鉆井的用途

(1)海洋鉆井

(2)地面條件受限制的地區(qū)

(3)油層地質條件不宜于直井開采的地區(qū)

(4)用于處理井下事故

3·

定向井井身剖面的類型

定向井井身剖面一般由垂直段、造斜段、穩(wěn)斜段、降斜段四個基本井段組成，由基本井段可以組成十多種剖面類型。最常用的兩種組合形式為：三段制（“J”型）剖面，即直—增—穩(wěn)；五段制（“

S”型）剖面，即直—增—穩(wěn)—降—穩(wěn)（直）。

4·造斜方法與造斜工具

轉盤鉆井造斜－－槽式變向器、水力沖鉆頭、射流鉆頭等；井底動力鉆具（渦輪鉆具、迪那鉆具）－－彎接頭、彎鉆桿等。

5·叢式井也叫成組井，就是在一個井場上鉆多口井，其中一口井為直井，其它井均為定向斜井。防止井眼相碰是叢式井設計和施工的關鍵，為此設計中需考慮：·井網(wǎng)類型：輻射型、錐型（地面受限只能向同側鉆井）·井身剖面設計：三維空間的井身設計·鉆井次序：通常將造斜點深、水平位移小的井安排在中心區(qū)優(yōu)先鉆井，然后依次向外擴展，最后鉆造斜率高、井斜角大的井?！ぞ诓贾茫簠彩骄畧龇秶邢蓿ㄓ绕涫呛Ｉ掀脚_），井口距一般不超過2·5米。6·水平井

水平井：井斜角大于86o的定向井稱為水平井。水平井的優(yōu)點： （1）經(jīng)濟效益高。由于增大了油氣流通面積，其產(chǎn)量一般為直井的4～6倍。 （2）在一些特殊類型的油氣藏其勘探開發(fā)效果好。

如裂縫性油氣藏、低滲透油氣藏、薄的或層狀油氣藏、稠油油藏。（3）有利于減緩水、氣錐進，延長生產(chǎn)期。4·5·5井斜控制1·

井斜的原因（1）地質條件（2）下部鉆柱彎曲導致井斜2·

井斜的控制（1）鐘擺鉆具防斜（包括鐘擺鉆具、偏重鉆鋌、塔式鉆具等）

·

原理：利用斜井內(nèi)切點以下鉆鋌重量的橫向分力把鉆頭推向井壁下方，達到逐漸減小井斜的效果。

·

方法：用大尺寸鉆鋌或加重鉆鋌；安裝穩(wěn)定器以提高切點位置。最理想的方法是大尺寸鉆鋌加穩(wěn)定器。（2）滿眼鉆具防斜滿眼鉆具一般由幾個外徑與鉆頭直徑相近的穩(wěn)定器與一些外徑較大的鉆鋌組成。

·原理：剛度大，不易被壓彎；在地層橫向力的作用下，穩(wěn)定器支撐在井壁上，限制鉆頭的橫向移動。4·5·6保護油氣層的鉆井完井技術

水敏：指與地層不配伍的外來流體進入地層后引起粘土膨脹、分散、運移，從而導致滲透率下降的現(xiàn)象。速敏：指因流體流動速度增加引起地層中微粒運移，堵塞喉道，造成滲透率下降的現(xiàn)象。鹽敏：指地層在濃度遞減的系列鹽溶液中，由于粘土礦物的水化膨脹而導致的滲透率下降的現(xiàn)象。

4·6海洋鉆井

4·6·1

我國海洋石油的勘探開發(fā)簡況我國海域遼闊，海岸線長達18000公里，其中水深在200米以內(nèi)的大陸架共130萬km2，總面積相當于歐洲北海海域的兩倍。海洋石油是從1948年制造出第一座鋼制平臺并取得成功后才步入現(xiàn)代化生產(chǎn)。我國海洋石油從60年代初開始勘探(64年開始海上鉆井)，1966年建造了第一座固定式平臺，1972年建造第一座自升式鉆井平臺，1980年后開始了真正的海洋石油工業(yè)。

4·6·2海洋鉆井的特殊工作條件

(1)海風

(2)海浪

(3)潮汐

(4)海流

(5)海冰

4·6·3

海上特殊條件對設備的要求

·配備的設備要能力大、體積小、重量輕、效率高

·一個平臺要能鉆修多口井

·設備要以模塊或撬裝機組的形式在平臺上