石油鉆井工程知識(shí)過(guò)程介紹

石油鉆井工程介紹2000.2現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一主要內(nèi)容一、鉆井的目的和意義二、鉆井的主要程序三、鉆井設(shè)備、工具和儀器四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)五、鉆井關(guān)鍵技術(shù)六、鉆井風(fēng)險(xiǎn)七、鉆井取得的成就現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一一、鉆井的目的和意義鉆井的目的和意義尋找和證實(shí)含油氣構(gòu)造探明已證實(shí)的含油（氣）構(gòu)造的含油氣面積和儲(chǔ)量；取得油田的地質(zhì)資料和開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)將油氣開(kāi)采到地面上來(lái)現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一一、鉆井的目的和意義鉆井的類型

根據(jù)鉆井目的和任務(wù)不同，鉆井可分為探井和開(kāi)發(fā)井：探井地質(zhì)普查階段基準(zhǔn)井剖面井構(gòu)造井區(qū)域勘探階段預(yù)探井詳探井開(kāi)發(fā)井生產(chǎn)井注入井檢查井現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一二、鉆井的主要程序鉆前準(zhǔn)備定井位修公路平井場(chǎng)打基礎(chǔ)設(shè)備搬運(yùn)設(shè)備安裝井口準(zhǔn)備現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一二、鉆井的主要程序鉆進(jìn)鉆進(jìn)洗井接單根起下鉆固井地質(zhì)錄井測(cè)井事故處理現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一二、鉆井的主要程序鉆進(jìn)過(guò)程演示現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一二、鉆井的主要程序鉆井過(guò)程第一次開(kāi)鉆(一開(kāi))：從地面鉆出較大井眼，到一定設(shè)計(jì)深度后下表層套管。第二次開(kāi)鉆(二開(kāi))：從表層套管內(nèi)用較小一些的鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)，若地層不復(fù)雜，則可鉆到目的層后下油層套管完井，若地層復(fù)雜，則下技術(shù)套管。第三次開(kāi)鉆(三開(kāi))：從技術(shù)套管內(nèi)再用小一點(diǎn)的鉆頭往下鉆進(jìn)。根據(jù)情況，或可一直鉆達(dá)預(yù)定井深，或再下第二層、第三層技術(shù)套管。再進(jìn)行第四次、第五次開(kāi)鉆，直到最后鉆到目的地層深度，下油層套管?，F(xiàn)在是8頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一二、鉆井的主要程序完井和試油鉆開(kāi)油氣層

油氣層的特點(diǎn)：滲透性好、地層壓力高

面臨的問(wèn)題：油氣層易被污染、井噴

措施：（1）搞好地層孔隙壓力的預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)（2）使用合理的鉆井液密度鉆油氣層（3）使用和油氣層配伍的鉆井液（4）鉆開(kāi)油氣層要盡量使用好固控設(shè)備現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一二、鉆井的主要程序完井和試油選擇合理的完井方法

完井方法應(yīng)能滿足有效封隔油氣水層，能減少油氣流入井的阻力，能防止油氣層井壁坍塌，保證油氣井長(zhǎng)期穩(wěn)定高產(chǎn)，能滿足注水、壓裂、酸化等特殊作業(yè)要求。

安裝完井井口裝置

通過(guò)安裝井口裝置可以有控制的誘導(dǎo)油、氣流，進(jìn)行完井測(cè)試及投產(chǎn)后正常生產(chǎn)。

現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一二、鉆井的主要程序完井和試油試油

對(duì)可能出油（氣）的生產(chǎn)層，在降低井內(nèi)液柱壓力的條件下，誘導(dǎo)油、氣入井，然后對(duì)生產(chǎn)層的油、氣產(chǎn)量、水產(chǎn)量，地層壓力及油、氣物理化學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行測(cè)定，這一整套工藝技術(shù)就叫試油。只有通過(guò)試油才能知道油氣層含油氣情況。現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一定井位地質(zhì)設(shè)計(jì)試車修公路平場(chǎng)地打基礎(chǔ)安裝下導(dǎo)管安全檢查一開(kāi)下表層套管注水泥候凝安裝井口試油油井完成井口完成井底完成鉆進(jìn)取心測(cè)斜電測(cè)井拆卸設(shè)備成本核算鉆井設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工程二開(kāi)鉆進(jìn)取心測(cè)斜電測(cè)井下中層套管注水泥候凝安裝井口三開(kāi)鉆進(jìn)取心測(cè)斜電測(cè)井中途測(cè)井下油層套管注水泥候凝安裝試油井口移交生產(chǎn)石油鉆井建井過(guò)程

現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一三、鉆井設(shè)備、工具和儀器鉆井設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)

鉆機(jī)所需的各工作系統(tǒng)大多數(shù)是用柴油機(jī)做發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)變速箱直接驅(qū)動(dòng)或由柴油機(jī)發(fā)電來(lái)驅(qū)動(dòng)鉆井設(shè)備?，F(xiàn)在是13頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一三、鉆井設(shè)備、工具和儀器鉆井設(shè)備提升系統(tǒng)

主要用來(lái)提升鉆柱和下套管等。由井架、天車、游車、大鉤、吊環(huán)等組成?，F(xiàn)在是14頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一三、鉆井設(shè)備、工具和儀器鉆井設(shè)備旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

用來(lái)旋轉(zhuǎn)鉆柱，向鉆頭提供扭矩。由轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤變速箱、水龍頭、方鉆桿組成。現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一三、鉆井設(shè)備、工具和儀器鉆井設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)

循環(huán)系統(tǒng)將鉆頭切削地層產(chǎn)生的熱量和巖屑帶出井眼。泥漿泵排出管線立管水龍帶水龍頭方鉆桿鉆柱環(huán)空井壁鉆頭吸入管線洗井液返出管線現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一三、鉆井設(shè)備、工具和儀器鉆井設(shè)備井控系統(tǒng)

井控系統(tǒng)的作用是，當(dāng)井內(nèi)出現(xiàn)溢流、井涌時(shí)，可快速及時(shí)關(guān)閉井口防止井噴事故的發(fā)生?，F(xiàn)在是17頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一三、鉆井設(shè)備、工具和儀器鉆井設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)地質(zhì)和鉆井綜合錄井對(duì)井下的作業(yè)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)司鉆操作臺(tái)的儀表對(duì)鉆進(jìn)參數(shù)如大鉤負(fù)載、鉆壓、轉(zhuǎn)數(shù)、扭矩、泵壓、排量、鉆速等進(jìn)行記錄和測(cè)量?，F(xiàn)在是18頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一三、鉆井設(shè)備、工具和儀器鉆井設(shè)備頂部驅(qū)動(dòng)

水龍頭與鉆井馬達(dá)總成現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一三、鉆井設(shè)備、工具和儀器鉆井工具和儀器鉆頭

鉆頭是鉆進(jìn)中最重要的工具。鉆頭的不斷改進(jìn)促進(jìn)了鉆井技術(shù)的發(fā)展。

現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一三、鉆井設(shè)備、工具和儀器鉆井工具和儀器鉆柱主要組成：鉆鋌、鉆桿、方鉆桿主要作用：傳遞動(dòng)力施加鉆壓輸送洗井液延伸井眼等現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一三、鉆井設(shè)備、工具和儀器鉆井工具和儀器動(dòng)力鉆具

螺桿鉆具是靠鉆井液流在螺桿鉆具的定子和轉(zhuǎn)子間的容積擠壓得到扭矩和轉(zhuǎn)數(shù)。

渦輪鉆具則是靠鉆井液流沖擊裝在渦輪軸上的轉(zhuǎn)子而得到扭矩和轉(zhuǎn)數(shù)?，F(xiàn)在是22頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一三、鉆井設(shè)備、工具和儀器測(cè)量信息偏置導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制機(jī)構(gòu)MWD/LWD地面控制指令井下旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具系統(tǒng)井眼信息導(dǎo)向指令雙向通訊隨鉆測(cè)量系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)半閉環(huán)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一三、鉆井設(shè)備、工具和儀器鉆井工具和儀器其它鉆井工具

三片式鉆桿卡瓦

穩(wěn)定器

大鉗

吊環(huán)

吊卡

現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“橫”的方向發(fā)展（普通定向井）現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“橫”的方向發(fā)展（叢式井）現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“橫”的方向發(fā)展（叢式井）現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“橫”的方向發(fā)展（叢式井）

埕北1B井組時(shí)效提高30%以上平均鉆井周期4.04天靶心距均在15m以內(nèi)現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“橫”的方向發(fā)展（水平井）現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“橫”的方向發(fā)展（水平井）現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“橫”的方向發(fā)展（大位移井）海油陸采利用現(xiàn)有平臺(tái)開(kāi)采邊際小油田擴(kuò)大平臺(tái)控油面積多目標(biāo)大位移井開(kāi)采多個(gè)斷塊油氣藏現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“橫”的方向發(fā)展（大位移井）埕北21-平1井水平位移3167.34米垂深2633.91米，測(cè)量井深4837.4米世界上位移最大的井：英國(guó)WF油田M-16井，位移10728m；英國(guó)WFM-14井，位移8938m，建井周期81.7天；Amoco公司在加拿大Wabasca油田完成的一口井，位移2988.3m、垂深411.9m，垂深位移比1：7.25；現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“深”的方向發(fā)展（深井、超深井）

深井、超深井鉆井技術(shù)是為勘探和開(kāi)發(fā)地層深處的油氣資源而發(fā)展起來(lái)的。從我國(guó)的情況來(lái)看，陸上石油資源儲(chǔ)量為694億噸，目前探明172.8億噸，探明率為25%；陸上天然氣資源量

為30萬(wàn)億立方米，目前探明1.2萬(wàn)億立方米，探明率僅為4%?，F(xiàn)在是33頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“深”的方向發(fā)展（深井、超深井）深井、超深井鉆井的特點(diǎn)：裸眼井段長(zhǎng)，要鉆穿多套地層壓力系統(tǒng)；井壁穩(wěn)定性條件復(fù)雜；井溫梯度和壓力梯度高；深部地層巖石可鉆性差；鉆機(jī)負(fù)荷大?，F(xiàn)在是34頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“深”的方向發(fā)展（深水鉆井）

目前，在勘探比較成熟的海域例如墨西哥灣，石油勘探已轉(zhuǎn)向深水海域，探井的水深已達(dá)到1500m，已開(kāi)發(fā)了1000m水深的油田。我國(guó)南海的流花油田已從300m水深以下的油井中采出大量石油，并已在500m水深的海域鉆過(guò)探井。

現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“小”的方向發(fā)展（小井眼鉆井）

小井眼是鉆井向快和省方向發(fā)展的重要措施，當(dāng)小井眼能夠滿足勘探和開(kāi)發(fā)的要求時(shí)，它無(wú)疑是一種好辦法。正是由于小井眼鉆井節(jié)約了套管成本、破巖成本、動(dòng)力成本和運(yùn)輸成本，它一般可節(jié)約成本35％~50％，邊遠(yuǎn)和運(yùn)輸困難的地區(qū)可能節(jié)約50％~75％的投資。

現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“巧”的方向發(fā)展（多底井鉆井）

從一口定向井或水平井中側(cè)鉆，鉆出兩個(gè)或多個(gè)分支井眼，這種鉆井稱為多底井鉆井，它能夠提高了產(chǎn)層的產(chǎn)能，節(jié)省了鉆井和油田開(kāi)發(fā)的投資。

現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“巧”的方向發(fā)展（欠平衡壓力鉆井）減小對(duì)油氣層的傷害有利于發(fā)現(xiàn)低壓油氣層明顯提高機(jī)械鉆速減少壓差卡鉆和井漏事故泥漿柱壓力>油層壓力井鉆規(guī)常泵入泥漿泥漿柱壓力<油層壓力井鉆衡平欠油氣層泵入泥漿油氣層現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“巧”的方向發(fā)展（連續(xù)管鉆井）

顯著提高起下鉆換鉆頭的工作效率起下鉆時(shí)可循環(huán)鉆井液與欠平衡、超高壓射流等鉆井技術(shù)相容性好有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化鉆井Galileo連續(xù)管鉆機(jī)現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“智”的方向發(fā)展（地質(zhì)導(dǎo)向鉆井）概念:地質(zhì)導(dǎo)向鉆井就是在鉆井過(guò)程中通過(guò)隨鉆測(cè)量多種地質(zhì)和工程參數(shù),對(duì)所鉆地層的地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)和對(duì)比，根據(jù)評(píng)價(jià)對(duì)比結(jié)果而調(diào)整控制井眼軌跡，使之命中最佳地質(zhì)目標(biāo)并在其中有效延伸。優(yōu)點(diǎn):使現(xiàn)場(chǎng)人員根據(jù)地質(zhì)目標(biāo)情況有效地控制井眼軌跡的走向，回避風(fēng)險(xiǎn)，從整體上提高油田勘探開(kāi)發(fā)的總體效果。

現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“智”的方向發(fā)展（地質(zhì)導(dǎo)向鉆井）

在復(fù)雜斷塊油藏、隱蔽油藏、薄油藏和老油田長(zhǎng)期開(kāi)采剩余的邊底水構(gòu)造油藏等復(fù)雜油氣藏大有用武之地隨鉆測(cè)量系統(tǒng)地質(zhì)導(dǎo)向軟件系統(tǒng)曲線對(duì)比和模型修正現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“智”的方向發(fā)展（閉環(huán)鉆井）開(kāi)環(huán)鉆井井下半閉環(huán)鉆井井下閉環(huán)鉆井全閉環(huán)鉆井現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一四、鉆井的發(fā)展及趨勢(shì)向“智”的方向發(fā)展（閉環(huán)鉆井）

閉環(huán)鉆井，即全部鉆井過(guò)程依靠傳感器測(cè)量多種參數(shù)，依靠計(jì)算機(jī)獲取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行解釋和發(fā)出指令，最后由自動(dòng)設(shè)備來(lái)執(zhí)行，使鉆井過(guò)程變成一種無(wú)人操作的自動(dòng)控制過(guò)程。其明顯的優(yōu)點(diǎn)是非正常鉆井時(shí)間和體力勞動(dòng)大大減少，井眼軌跡控制更加精確，既可嚴(yán)格按照預(yù)定軌跡鉆進(jìn)，也可完全根據(jù)地下情況鉆進(jìn)?，F(xiàn)在是43頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一五、鉆井關(guān)鍵技術(shù)高效破巖技術(shù)

鉆井是為了在地層巖石中形成一個(gè)井眼，因此，高效的破巖技術(shù)，是提高鉆井速度、縮短建井周期、降低鉆井成本的關(guān)鍵。在深井、超深井和大位移井中，由于起下鉆時(shí)間占的比重越來(lái)越大，加上深部地層硬度和研磨性也越來(lái)越高，使得高效破巖技術(shù)在深井、超深井和大位移井中顯得尤為迫切?，F(xiàn)在是44頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一五、鉆井關(guān)鍵技術(shù)攜巖技術(shù)

將鉆頭破碎的巖屑從井底及時(shí)清除出去是提高鉆速，減少鉆井事故的關(guān)鍵。在大斜度井中，由于巖屑在重力作用下落到井壁下側(cè)，影響鉆柱的活動(dòng)，增大了鉆柱的摩阻扭矩，還容易引起井下復(fù)雜情況?，F(xiàn)在是45頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一五、鉆井關(guān)鍵技術(shù)井眼軌跡技術(shù)

由于巖石的非均質(zhì)性和各向異性，鉆頭在地層中鉆進(jìn)會(huì)受到地層力的影響井眼的不規(guī)則和鉆柱的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)加大井眼軌跡預(yù)測(cè)的難度控制理論被引入到井眼軌跡控制領(lǐng)域，地面遙控可變彎接頭和可變徑穩(wěn)定器被研制出來(lái)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一五、鉆井關(guān)鍵技術(shù)井壁穩(wěn)定技術(shù)

地層被打開(kāi)后，井壁巖石便失去了原有的支撐力，如果井壁巖層固有的膠結(jié)強(qiáng)度較弱，便會(huì)失穩(wěn)垮塌；有的地層如泥頁(yè)巖地層容易吸水膨脹垮塌；有的地層如鹽膏層容易發(fā)生蠕變；有的地層如鹽巖層會(huì)導(dǎo)致鉆井液性能變差，從而導(dǎo)致井下復(fù)雜情況。井壁穩(wěn)定問(wèn)題是目前迫切需要解決的問(wèn)題，它嚴(yán)重制約了鉆井的發(fā)展?，F(xiàn)在是47頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一五、鉆井關(guān)鍵技術(shù)地層評(píng)價(jià)技術(shù)地層評(píng)價(jià)主要包括地層的工程特性評(píng)價(jià)和油層的含油氣情況評(píng)價(jià)進(jìn)行地層工程特性評(píng)價(jià)是為了安全、優(yōu)質(zhì)、高效的鉆井進(jìn)行油層含油氣情況評(píng)價(jià)是為了提高油層的穿透率，提高油田開(kāi)發(fā)效果現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一五、鉆井關(guān)鍵技術(shù)油氣層保護(hù)技術(shù)為了防止油氣流入井內(nèi)，造成井涌、井噴等嚴(yán)重后果，通常使井內(nèi)液柱壓力略大于油氣層壓力當(dāng)井內(nèi)壓力大于油氣層壓力時(shí)，鉆井完井液中的固相顆粒也會(huì)侵入油氣層的孔隙內(nèi)，增加油氣流動(dòng)阻力，造成對(duì)油氣層的嚴(yán)重?fù)p害正確診斷油氣層損害機(jī)理是進(jìn)行油氣層保護(hù)的關(guān)鍵現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期一五、鉆井關(guān)鍵技術(shù)鉆井環(huán)保技術(shù)在鉆井過(guò)程中，若因預(yù)防措施不力而對(duì)井噴失去控制，將會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染對(duì)廢棄的鉆井液和其它廢棄物處理不當(dāng)，則會(huì)對(duì)周圍環(huán)境或水源產(chǎn)生污染鉆遇地下硫化氫等有害氣體時(shí)處理不當(dāng)，更會(huì)殃及人畜的生命現(xiàn)在