钻井方法及工艺课件.ppt

第六章第六章 油气钻井方法及工艺油气钻井方法及工艺利用一定的工具和技术在地层中钻出一个较大孔眼的过程第一节第一节 钻井方法钻井方法为了在地下岩层中钻出所要求的孔眼而采用的钻孔方法人工掘井人力冲击钻井法顿钻钻井法旋转钻井法连续管钻井法目前普遍使用钻井钻井钻井方法钻井方法钻井方法钻井方法分分 类类精选课件1第六章 油气钻井方法及工艺利用一定的工具和技术在地层中钻出一、顿钻钻井法顿钻钻井法1.工艺过程工艺过程钢丝绳提升钻头冲击井底，击碎岩石岩屑、泥土混合成泥水浆提出钻头捞出井内的泥水浆暴露新井底下放下捞砂筒向井内注水积累到一定量设计井深图61 顿钻钻井示意图精选课件2一、顿钻钻井法1.工艺过程钢丝绳提升钻头冲击井底，击碎岩石岩2.特点特点起、下钻费时少，设备简单(1)破碎岩石，取出岩屑的作业都是不连续的；优点：缺点：(2)钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢；(3)不能进行井内压力控制；(4)只适用于钻直井精选课件32.特点起、下钻费时少，设备简单(1)破碎岩石，取出岩屑的作二、旋转钻井法旋转钻井法转盘旋转钻井法井底动力钻具旋转钻井法精选课件4二、旋转钻井法转盘旋转钻井法井底动力钻具旋转钻井法精选课件41.转盘旋转钻井法转盘旋转钻井法(1)工艺过程工艺过程钻头吃入地层破碎岩石清洗井底循环洗井液转盘旋转钻柱加压设计井深图62 转盘旋转钻井法 精选课件51.转盘旋转钻井法(1)工艺过程钻头吃入地层破碎岩石清洗井底(2)特点特点目前这种方法在世界各国被广泛使用。

钻杆完成起下钻具、传递扭矩、为钻头施加钻压、提供洗井液的入井渠道等任务；钻头在一定的钻压作用下旋转破岩，提高了破岩效率；在破岩的同时，井底岩屑被清除出来；提高了钻井速度和效益精选课件6(2)特点目前这种方法在世界各国被广泛使用钻杆完成起下钻头吃入地层破碎岩石清洗井底循环洗井液动力钻具旋转钻柱加压设计井深2.井底动力钻具旋转钻井法井底动力钻具旋转钻井法(1)工艺过程工艺过程(2)分类分类涡轮钻具螺杆钻具电动钻具精选课件7钻头吃入地层破碎岩石清洗井底循环洗井液动力钻具旋转钻柱加压设转动钻头的动力由地面移到井下，直接接在钻头之上；钻柱的功能只是给钻头施加一定的钻压、形成洗井液通路和承受井下动力钻具外壳的反扭矩；井底动力钻具的动力是由电源或地面泥浆泵提供的、通过钻柱内孔传递到井下的具有一定动能和压力的洗井液流体或交流电3)特点特点精选课件8转动钻头的动力由地面移到井下，直接接在钻头之上；钻柱的功三、连续管钻井法连续管钻井法(柔杆钻井法柔杆钻井法)1.工艺过程工艺过程钻头、加压装置、动力机下放至井底循环洗井液延伸井眼钻头旋转，破碎岩石为动力机提供动力清洗井底连续管图63 连续管钻井示意图精选课件9三、连续管钻井法(柔杆钻井法)1.工艺过程钻头、加压装置、动2.特点特点(5)具有巨大的发展潜力，目前正在发展、完善中。

1)连续管钻井实现了起、下钻的连续机械化，节省了时间和劳动量；(2)在起下钻时仍能保持洗井液的正常循环；(3)由洗井液直接提供破岩钻进的能量，大大提高了能量的有效利用率；(4)为全自动化控制提供了很好的条件；精选课件102.特点(5)具有巨大的发展潜力，目前正在发展、完善中1第二节第二节 钻井类型钻井类型井的类型：由于钻井的目的、要求不同而产生的（1）探井）探井通过钻井而达到探明地质情况，获取地下地层油气资源分布及相应性质等方面资料的井地质浅井地质探井预探井详探井资料井为配合地面地质和地球物理工作，以了解区域地质构造，地层剖面和局部构造为目的的浅井以了解地层的时代、岩性、厚度、生储盖层组合，并为地球物理解释提供各种参数为目的而钻的井在地震详查和地质综合研究所确定的有利构造上以发现油气藏为目的所钻的探井在已发现油气的构造上，以探明含油气的面积和储量，了解油气层结构变化和产能为目的所钻的井为编制油气田开发方案，或在开发过程中为某些专题研究取得第一手资料数据而钻的井1、把钻井的目的分：精选课件11第二节 钻井类型井的类型：由于钻井的目的、要求不同而产生的（2）开发井）开发井以开发为目的，为了给已探明的地下油气提供通道，或为了采用各种措施使油气被开采出来所钻的井油气井油气井注入井注入井观察井观察井为开发油气田，用大中型钻机所钻的采油、采气井，也叫生产井。

为合理开发油气田，提高采收率及开发速度，用以对油气田进行注气、注水以补充和合理利用地层能量所钻的井在已开发的油气田内，为了研究开发过程中地下情况的变化所钻的井精选课件12（2）开发井以开发为目的，为了给已探明的地下油气提供通道，或3把钻井按井深不同分类：浅井 H2500m，中深井 2500H4500，深井 4500H6000m2把钻井按井斜角不同分类直井：设计的井眼轴线为一铅垂线的井定向井：设计的目标点与井口不在一铅垂线上的井设计的目标点与井口不在一铅垂线上的井水平井：井眼进入目的层时井斜角接近、等于或大于90并在目的层中延伸一定长度的定向井精选课件133把钻井按井深不同分类：2把钻井按井斜角不同分类直井：设第三节第三节 钻井设备钻井设备钻机：石油钻井的地面配套设备，由多种机器设备组成的一套大功率重型联合工作机组，可以满足完成钻进、接单根、起下钻、循环洗井、下套管、固井、完井及特殊作业和处理井下事故等要求精选课件14第三节 钻井设备钻机：石油钻井的地面配套设备，由多种机器设备一、钻机的分类钻机的分类1.1.钻井深度钻井深度大型钻机大型钻机超重型钻机重型钻机中型钻机H5000m，W2500kNH10002500mW8001600kNH30005000mW20002500kN轻便钻机轻便钻机H5000m，W800kN，89 140mm钻杆，井径 160mm，深井H3000m，W300kN，42 89mm钻杆，井径 150mm，勘探井、水井精选课件15一、钻机的分类1.钻井深度大型钻机超重型钻机重型钻机中型钻机2.动力设备动力设备柴油机驱动钻机直流电驱动钻机交流电驱动钻机以柴油机为动力，通过机械传动或液力传动的钻机工作机用直流电动机驱动。

通常用于海上钻井工作机用交流电动机驱动3.使用地区使用地区陆地钻机海洋钻机陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的钻机自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船和钻井固定平台上的各种类型的钻机精选课件162.动力设备柴油机驱动钻机直流电驱动钻机交流电驱动钻机以柴油二、钻机的组成及功能起升系统循环系统旋转系统驱动及传动系统气控系统井控系统6-3 钻井设备精选课件17二、钻机的组成及功能起升系统6-3 钻井设备精选课件17提升系统提升系统提升系统提升系统-绞车、井架、天车、游车和钢丝绳绞车、井架、天车、游车和钢丝绳绞车、井架、天车、游车和钢丝绳绞车、井架、天车、游车和钢丝绳天车天车天车天车游车游车游车游车绞车绞车绞车绞车精选课件18提升系统-绞车、井架、天车、游车和钢丝绳天车游车绞车精选课循环系统循环系统循环系统循环系统-泥浆泵、泥浆池、立管、水龙带、钻柱、分离装置泥浆泵、泥浆池、立管、水龙带、钻柱、分离装置泥浆泵、泥浆池、立管、水龙带、钻柱、分离装置泥浆泵、泥浆池、立管、水龙带、钻柱、分离装置废水池废水池废水池废水池泥浆池泥浆池泥浆池泥浆池钻屑下滑钻屑下滑钻屑下滑钻屑下滑泥浆振动筛泥浆振动筛泥浆振动筛泥浆振动筛加重装置加重装置加重装置加重装置泥浆泵泥浆泵泥浆泵泥浆泵排出管线排出管线排出管线排出管线立管立管立管立管水龙带水龙带水龙带水龙带水龙头水龙头水龙头水龙头方钻杆方钻杆方钻杆方钻杆钻柱钻柱钻柱钻柱环空环空环空环空钻铤钻铤钻铤钻铤井眼井眼井眼井眼钻头钻头钻头钻头精选课件19循环系统-泥浆泵、泥浆池、立管、水龙带、钻柱、分离装置废水取芯钻头取芯钻头取芯钻头取芯钻头PDCPDC钻头钻头钻头钻头三牙轮钻头三牙轮钻头三牙轮钻头三牙轮钻头钻杆与钻挺钻杆与钻挺钻杆与钻挺钻杆与钻挺精选课件20取芯钻头PDC钻头三牙轮钻头钻杆与钻挺精选课件20动力系统与传动系统动力系统与传动系统动力系统与传动系统动力系统与传动系统-柴油机、发电机柴油机、发电机柴油机、发电机柴油机、发电机精选课件21动力系统与传动系统-柴油机、发电机精选课件21机械传输机械传输机械传输机械传输电力传输电力传输电力传输电力传输传动系统传动系统传动系统传动系统-电力传输与机械传输电力传输与机械传输电力传输与机械传输电力传输与机械传输精选课件22机械传输电力传输传动系统-电力传输与机械传输精选课件22气控系统组成：组成：控制面板、传输管线及阀门、执行机构和压气机。

功能功能：确保对整个钻机和各个工作机构及其部件的准确、迅速控制，使整机协调一致6-3 钻井设备精选课件23气控系统6-3 钻井设备精选课件23井控系统井控系统井控系统井控系统-防喷器、节流管汇、压井管汇、远控台防喷器、节流管汇、压井管汇、远控台防喷器、节流管汇、压井管汇、远控台防喷器、节流管汇、压井管汇、远控台精选课件24井控系统-防喷器、节流管汇、压井管汇、远控台精选课件24精选课件25精选课件25第四节 钻井工具井下钻具井口工具一、井下工具一、井下工具水龙头以下至钻头的管柱和工具的总称主要包括钻头和钻柱1、钻头、钻头直接破碎岩石形成井眼的工具影响钻井速度最直接的因素之一精选课件26第四节 钻井工具井下钻具井口工具一、井下工具水龙头以下至钻头1.钻头类型及指标钻头的分类一、钻头6-4 钻井工具刮刀钻头牙轮钻头金刚石钻头取心钻头特种钻头按结构特点和破岩机理分：按钻切岩石面积及形状分：精选课件27钻头类型及指标一、钻头6-4 钻井工具刮刀钻头取心钻头按结钻头的技术、经济指标钻头进尺：指一只钻头在整个使用过程中所钻进的井段长度，单位m钻头寿命：在整个使用过程中，钻头在井下的纯钻进时间，单位h。

机械钻速：单位纯钻进时间的钻头进尺，单位m/h一、钻头6-4 钻井工具钻头进尺钻头进尺和机械钻速机械钻速是反映钻头好坏的主要指标精选课件28一、钻头6-4 钻井工具钻头进尺和机械钻速是反映钻头好2.刮刀钻头刮刀钻头的组成：钻头体、刀翼和水眼一、钻头6-4 钻井工具钻头体刀翼水眼精选课件29刮刀钻头一、钻头6-4 钻井工具钻头体刀翼水眼精选课件29刀翼数刀翼数刀翼底刃的形状刀翼底刃的形状两翼(鱼尾式)刮刀钻头三翼刮刀钻头四翼刮刀钻头阶梯式刮刀钻头平底式刮刀钻头最常用分类优点：缺点：机械钻速较高扭矩较大，控制不当易造成井斜刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命精选课件30刀翼数刀翼底刃的形状两翼(鱼尾式)刮刀钻头三翼刮刀钻头四翼刮3.牙轮钻头牙轮钻头的组成：钻头体、牙轮、巴掌、水眼和轴承钻头体巴掌水眼压轮6-4 钻井工具精选课件31牙轮钻头钻头体巴掌水眼压轮6-4 钻井工具精选课件31多牙轮钻头牙轮数目分类单牙轮钻头双牙轮钻头三牙轮钻头最常用牙轮钻头的破岩形式 冲击-压碎、剪切牙轮在井底滚动，冲击压碎井底岩石，形成一个个破碎坑；而破碎坑之间的岩石并没有破碎，靠牙轮的滑动作用来剪切岩石，形成全面破碎；为了增加滑动作用，结构上增加了：超顶、移轴、复锥。

牙轮钻头的使用特点 牙轮钻头适用于从软到坚硬的各种地层；牙轮钻头的寿命取决于牙齿和轴承的磨损情况精选课件32多牙轮钻头牙轮数目分类单牙轮钻头双牙轮钻头三牙轮钻头最常用牙4.金刚石钻头金刚石钻头的组成：钻头体、切削齿、水眼与水槽钻头体水眼与水槽切削齿6-4 钻井工具精选课件33金刚石钻头钻头体水眼与水槽切削齿6-4 钻井工具精选课件3金刚石钻头金刚石钻头磨铣型钻头金刚石作切削刃的钻头破岩形式：破磨和铣削适用地层：坚硬地层钻头体、切削齿、水眼、水槽等组成：分类：金刚石的来源天然金刚石钻头人造金刚石钻头钻头的结构形状金刚石钻头金刚石刮刀钻头聚晶金刚石复合片钻头(PDC钻头)金刚石镶装特点表镶金刚石钻头孕镶金刚石钻头精选课件34金刚石钻头磨铣型钻头金刚石作切削刃的钻头破岩形式：破磨和铣削钻柱是用各种接头将方钻杆、钻杆和钻铤等部件连接起来组成的入井管柱，通常指钻头以上的钻具1.钻柱的主要功用传递扭矩施加钻压输送洗井液计量井深起下钻头二、钻柱6-4 钻井工具精选课件35钻柱是用各种接头将方钻杆、钻杆和钻铤等部件连接起来组成的入井2.方钻杆主要作用：传递扭矩；承受钻柱全部重量主要特点：中空、断面外形为四边形和六边形；上端反扣（左旋扣）、下端正扣（右旋扣）；长1316m，比单根钻杆长2m以上；壁厚比钻杆大3倍。

二、钻柱水龙头钻杆方钻杆转盘面方钻杆保护接头6-4 钻井工具精选课件36方钻杆二、钻柱水龙头钻杆方钻杆转盘面方钻杆保护接头6-4 3.钻杆主要作用：传递扭矩；输送钻井液主要特点：两端有接头形成的台肩，便于接单根、起下钻；壁薄，911mm二、钻柱6-4 钻井工具精选课件37钻杆二、钻柱6-4 钻井工具精选课件374.钻铤主要作用：给钻头施加压力主要特点：壁厚且粗大，单位长度重量大，为同尺寸钻杆的46倍两端无接头二、钻柱6-4 钻井工具精选课件38钻铤二、钻柱6-4 钻井工具精选课件38 起下钻、接单根、下套管过程中在井口所用的各种工具包括：1、吊钳（大钳）、液压大钳2、吊卡、吊环3、卡瓦和安全卡瓦4、提升短节三、井口工具6-4 钻井工具油田现场：“三吊一卡”精选课件39 起下钻、接单根、下套管过程中在井口所用的各种工具包1(a)吊钳上、卸钻杆、钻铤和套管丝扣三、井口工具6-4 钻井工具精选课件401(a)吊钳三、井口工具6-4 钻井工具精选课件40三、井口工具1(b)液压大钳（钻杆动力钳）集扭矩钳和旋扣钳于一体，上卸扣替代猫头、吊钳和旋绳6-4 钻井工具精选课件41三、井口工具1(b)液压大钳（钻杆动力钳）6-4 钻井工三、井口工具2、吊卡和吊环作用：起升、悬持和下放钻具。

6-4 钻井工具精选课件42三、井口工具2、吊卡和吊环6-4 钻井工具精选课件423、卡瓦和安全卡瓦作用：在井口悬持无台肩钻具，如钻铤等6-4 钻井工具4、提升短节作用：用来提升外壁无台肩的钻铤和其它井下管串精选课件433、卡瓦和安全卡瓦6-4 钻井工具4、提升短节精选课件43三、井口工具4、提升短节作用：用来提升外壁无台肩的钻铤和其它井下管串6-4 钻井工具精选课件44三、井口工具4、提升短节6-4 钻井工具精选课件44实施油气井钻探的基本过程实施油气井钻探的基本过程实施油气井钻探的基本过程实施油气井钻探的基本过程物探与地质物探与地质物探与地质物探与地质-油气构造位置的确定油气构造位置的确定油气构造位置的确定油气构造位置的确定钻前钻前钻前钻前-为钻井创造基本条件（道路、井场、设备安装）为钻井创造基本条件（道路、井场、设备安装）为钻井创造基本条件（道路、井场、设备安装）为钻井创造基本条件（道路、井场、设备安装）钻井钻井钻井钻井-形成油气通道形成油气通道形成油气通道形成油气通道完井完井完井完井-确定油气产能（试油、储层改造）确定油气产能（试油、储层改造）确定油气产能（试油、储层改造）确定油气产能（试油、储层改造）开发开发开发开发-油气变现（钱）油气变现（钱）油气变现（钱）油气变现（钱）6-5 一口井钻井基本工艺过程精选课件45实施油气井钻探的基本过程物探与地质-油气构造位置的确定钻前一、钻前工程简介一、钻前工程简介一、钻前工程简介一、钻前工程简介铺设通往井场的道路铺设通往井场的道路铺设通往井场的道路铺设通往井场的道路修建、修建、修建、修建、平整井场平整井场平整井场平整井场 修建修建修建修建排污池及蓄水池排污池及蓄水池排污池及蓄水池排污池及蓄水池用木板固定的方井用木板固定的方井用木板固定的方井用木板固定的方井精选课件46一、钻前工程简介铺设通往井场的道路修建、平整井场修建排安装钻井设备安装钻井设备安装钻井设备安装钻井设备组装泥浆罐安全护栏组装泥浆罐安全护栏组装泥浆罐安全护栏组装泥浆罐安全护栏安置井架底座安置井架底座安置井架底座安置井架底座组装支架零部件组装支架零部件组装支架零部件组装支架零部件升起支架升起支架升起支架升起支架安安安安装装装装钻钻钻钻井井井井设设设设备备备备精选课件47安装钻井设备组装泥浆罐安全护栏安置井架底座组装支架零部件升 上提单根并放入鼠洞上提单根并放入鼠洞上提单根并放入鼠洞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上提方钻杆，将水龙头推至鼠洞单根的上方上提方钻杆，将水龙头推至鼠洞单根的上方上提方钻杆，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连接水龙头和单根，再把单根与井筒内钻柱相连连接水龙头和单根，再把单根与井筒内钻柱相连连接水龙头和单根，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用连接好单根并加长的钻柱继续钻进用连接好单根并加长的钻柱继续钻进用连接好单根并加长的钻柱继续钻进1 12 23 34 4接接单单根根二、钻进二、钻进二、钻进二、钻进精选课件48 上提单根并放入鼠洞1234接单根二、钻进精选课件48定义：在已打好的井眼中下入套管，并在井壁和套管间注入水泥浆，将套管和地层固结成一体的工艺过程。

固井工作包括下套管和注水泥两个环节三、固井与完井三、固井与完井6-5一口井的基本工艺过程1、固井精选课件49定义：在已打好的井眼中下入套管，并在井壁和套管间注入水泥浆，2 2 2 2、完井作业、完井作业、完井作业、完井作业-下入生产套管、射孔、安装采油树下入生产套管、射孔、安装采油树下入生产套管、射孔、安装采油树下入生产套管、射孔、安装采油树射孔枪下至油层射孔枪下至油层射孔枪下至油层射孔枪下至油层射孔弹射穿生产套管射孔弹射穿生产套管射孔弹射穿生产套管射孔弹射穿生产套管地层油气流入生产套管内地层油气流入生产套管内地层油气流入生产套管内地层油气流入生产套管内射孔过程示意图射孔过程示意图射孔过程示意图射孔过程示意图精选课件502、完井作业-下入生产套管、射孔、安装采油树射孔枪下至油层射3 3 3 3、测井作业、测井作业、测井作业、测井作业精选课件513、测井作业精选课件51。