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1、石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识1 1 钻井设备钻井设备石油钻井基础知识石油钻井基础知识底座底座石油钻井基础知识石油钻井基础知识底座底座石油钻井基础知识石油钻井基础知识井架井架石油钻井基础知识石油钻井基础知识天车天车石油钻井基础知识石油钻井基础知识游车游车石油钻井基础知识石油钻井基础知识大钩大钩石油钻井基础知识石油钻井基础知识水龙头水龙头石油钻井基础知识石油钻井基础知识绞车绞车石油钻井基础知识石油钻井基础知识转盘转盘石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识钻井泵钻井泵石油钻井基础知识石油钻井基础知识u 井上
2、设备井上设备u 井下设备井下设备石油钻井基础知识石油钻井基础知识套管套管石油钻井基础知识石油钻井基础知识套管套管石油钻井基础知识石油钻井基础知识套管规格套管规格石油钻井基础知识石油钻井基础知识钻杆钻杆钻铤钻铤方钻杆方钻杆加重钻杆加重钻杆石油钻井基础知识石油钻井基础知识螺杆钻具螺杆钻具石油钻井基础知识石油钻井基础知识扶正器扶正器转换接头转换接头石油钻井基础知识石油钻井基础知识吊卡吊卡石油钻井基础知识石油钻井基础知识牙轮钻头牙轮钻头石油钻井基础知识石油钻井基础知识刮刀钻头刮刀钻头石油钻井基础知识石油钻井基础知识金刚石钻头金刚石钻头石油钻井基础知识石油钻井基础知识 一九九二年九月，我院成立石油大学（
3、华东）一九九二年九月，我院成立石油大学（华东）华通新技术开发公司。目前，该公司依托金刚石华通新技术开发公司。目前，该公司依托金刚石钻头研究室运行，集科研、生产和产品销售为一钻头研究室运行，集科研、生产和产品销售为一体，主要服务于石油与天然气勘探开发领域。体，主要服务于石油与天然气勘探开发领域。 金刚石钻头研究室拥有国内先进的金刚石钻头金刚石钻头研究室拥有国内先进的金刚石钻头制造技术及装备，主要包括制造技术及装备，主要包括复合材料压力机、热复合材料压力机、热压机、真空炉、金刚石整形机、超声探伤机、烧压机、真空炉、金刚石整形机、超声探伤机、烧结炉、线切割加工、钻头试验台架结炉、线切割加工、钻头试验
4、台架等。等。 石油钻井基础知识石油钻井基础知识 金刚石钻头研究室金刚石钻头研究室是国内最早开展金刚石钻头研制的单是国内最早开展金刚石钻头研制的单位之一，拥有雄厚的人才与技术优势。多年来集科研与产位之一，拥有雄厚的人才与技术优势。多年来集科研与产品开发为一体，先后完成多项国家和省部级科研项目并开品开发为一体，先后完成多项国家和省部级科研项目并开发出多种新型金刚石钻头。主要类型包括发出多种新型金刚石钻头。主要类型包括FMP系列系列PDC钻头、三角聚晶钻头、偏心钻头、定向井钻头、三角聚晶钻头、偏心钻头、定向井PDC钻头、取芯钻头、取芯钻头和扩眼钻头钻头和扩眼钻头等，等， 近几年来，该研究室在近几年来
5、，该研究室在PDC钻头破岩机理、钻头破岩机理、 钻头结构优钻头结构优化设计的理论和方法等研究领域已达到国内领先水平，总化设计的理论和方法等研究领域已达到国内领先水平，总体上接近国际先进水平。已开发出体上接近国际先进水平。已开发出PDC钻头三维参数化设钻头三维参数化设计系统，建立了科学的生产和质量跟踪管理体系，可根据计系统，建立了科学的生产和质量跟踪管理体系，可根据生产实际的需要开发设计和生产各种特殊类型或特殊需要生产实际的需要开发设计和生产各种特殊类型或特殊需要的钻头。的钻头。石油钻井基础知识石油钻井基础知识钻井设备钻井设备石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻
6、井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识海上石油钻井平台海上石油钻井平台石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识 钻井作业钻井作业是一项投资巨大的风险性工程，钻是一项投资巨大的风险性工程，钻井装备的优劣直接影响着钻井速度、钻井安井装备的优劣直接影响着钻井速度、钻井安全和钻井经济效益。全和钻井经济效益。 目前，我国石油钻井技术水平与国外先进水目前，我国石油钻井技术水平与国外先进水平相比尚有较大差距，而制约钻井技术发展平相比尚有较
7、大差距，而制约钻井技术发展的关键因素之一就是装备落后。的关键因素之一就是装备落后。石油钻井基础知识石油钻井基础知识2 2 钻井工艺钻井工艺 石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识石油钻井基础知识一、一、钻头钻头钻头主要分为：刮刀钻头；牙轮钻头；钻头主要分为：刮刀钻头；牙轮钻头；金刚石钻头；硬质合金钻头；特种钻头等。金刚石钻头；硬质合金钻头；特种钻头等。衡量钻头的主要指标是：钻头进尺和机械衡量钻头的主要指标是：钻头进尺和机械钻速。钻速。石油钻井基础知识石油钻井基础知识二、钻机八大件二、钻机八大件钻机八大件是指：井架、天车、
8、游钻机八大件是指：井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、泥浆泵。泥浆泵。石油钻井基础知识石油钻井基础知识三、钻柱组成及其作用三、钻柱组成及其作用 钻柱通常的组成部分有：钻头、钻铤、钻钻柱通常的组成部分有：钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆。钻柱的基本杆、稳定器、专用接头及方钻杆。钻柱的基本作用是：作用是：(1)(1)起下钻头；起下钻头；(2)(2)施加钻压；施加钻压；(3)(3)传递传递动力；动力；(4)(4)输送钻井液；输送钻井液；(5)(5)进行特殊作业：挤进行特殊作业：挤水泥、处理井下事故等。水泥、处理井下事故等。石油钻井基础知识石油钻
9、井基础知识四、钻井液的性能及作用四、钻井液的性能及作用 钻井液是钻井的血液钻井液是钻井的血液，其主作用是：，其主作用是：1)1)携带、悬浮岩携带、悬浮岩屑；屑；2)2)冷却、润滑钻头和钻具；冷却、润滑钻头和钻具；3)3)清洗、冲刷井底，利清洗、冲刷井底，利于钻井；于钻井；4)4)利用钻井液液柱压力，防止井喷；利用钻井液液柱压力，防止井喷；5)5)保护井保护井壁，防止井壁垮塌；壁，防止井壁垮塌；6)6)为井下钻具传递动力。为井下钻具传递动力。钻井液的主要性能指标钻井液的主要性能指标有：有：(1)(1)密度；密度；(2)(2)粘度；粘度；(3)(3)屈屈服值；服值；(4)(4)静切力；静切力；(5
10、)(5)失水量；失水量；(6)(6)泥饼厚度；泥饼厚度；(7)(7)含砂含砂量；量；(8)(8)酸碱度；酸碱度；(9)(9)固相、油水含量。固相、油水含量。石油钻井基础知识石油钻井基础知识五、常用的钻井液净化设备五、常用的钻井液净化设备(1)(1)振动筛振动筛：清除大于筛孔尺寸的砂粒；：清除大于筛孔尺寸的砂粒；(2)(2)旋流分离器旋流分离器：清除小于振动筛筛孔尺寸的颗粒；：清除小于振动筛筛孔尺寸的颗粒；(3)(3)螺杆式离心分离机螺杆式离心分离机：回收重晶石，分离粘土颗粒；：回收重晶石，分离粘土颗粒；(4)(4)筛筒式离心分离机筛筒式离心分离机：回收重晶石。：回收重晶石。石油钻井基础知识石油
11、钻井基础知识六、钻井中钻井液的循环程序六、钻井中钻井液的循环程序 钻井液罐钻井液罐经泵经泵地面管汇地面管汇立管立管水龙带、水龙头水龙带、水龙头钻柱内钻柱内钻头钻头钻柱外钻柱外环形空间环形空间井口、泥浆井口、泥浆( (钻井液钻井液) )槽槽钻井钻井液净化设备液净化设备钻井液罐。钻井液罐。石油钻井基础知识石油钻井基础知识 七、钻开油气层过程中，钻井液对油气层七、钻开油气层过程中，钻井液对油气层的损害的损害 主要有以下几种损害：主要有以下几种损害：(1)(1)固相颗粒及泥饼固相颗粒及泥饼堵塞油气通道；堵塞油气通道；(2)(2)滤失液使地层中粘土膨胀而滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙；堵塞地层孔隙
12、；(3)(3)钻井液滤液中离子与地层离钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道；子作用产生沉淀堵塞通道；(4)(4)产生水锁效应，产生水锁效应，增加油气流动阻力。增加油气流动阻力。石油钻井基础知识石油钻井基础知识八、预测和监测地层压力的方法八、预测和监测地层压力的方法 (1)(1)钻井前，采用地震法；钻井前，采用地震法；(2)(2)钻井中，钻井中，采用机械钻速法，采用机械钻速法，d d、d dc c指数法，页岩密指数法，页岩密度法；度法；(3)(3)完井后，采用密度测井，声波完井后，采用密度测井，声波时差测井，试油测试等方法。时差测井，试油测试等方法。石油钻井基础知识石油钻井基础知识九、
13、钻井液静液压力在钻井中的变化九、钻井液静液压力在钻井中的变化 静液压力静液压力，是由钻井液本身重量引起，是由钻井液本身重量引起的压力。钻井中变化，岩屑的进入会增加的压力。钻井中变化，岩屑的进入会增加液柱压力，油、气水浸会降低静液压力，液柱压力，油、气水浸会降低静液压力，井内钻井液液面下降会降低静液压力。防井内钻井液液面下降会降低静液压力。防止钻井液静液压力变化的方法有：有效地止钻井液静液压力变化的方法有：有效地净化钻井液；起钻及时灌满钻井液。净化钻井液；起钻及时灌满钻井液。石油钻井基础知识石油钻井基础知识十、喷射钻井十、喷射钻井 喷射钻井喷射钻井是利用钻井液通过喷射式钻是利用钻井液通过喷射式钻
14、头喷嘴时，所产生的高速射流的水力作用，头喷嘴时，所产生的高速射流的水力作用，提高机械钻速的一种钻井方法。提高机械钻速的一种钻井方法。石油钻井基础知识石油钻井基础知识十一、影响机械钻速的因素十一、影响机械钻速的因素 (1) (1) 钻压、转速和钻井液排量；钻压、转速和钻井液排量；(2) (2) 钻井液性质；钻井液性质；(3) (3) 钻头水力功率的大小；钻头水力功率的大小；(4) (4) 岩石可钻性与钻头类型。岩石可钻性与钻头类型。石油钻井基础知识石油钻井基础知识十二、钻井取心工具组成十二、钻井取心工具组成 (1)(1)取心钻头：用于钻取岩心；取心钻头：用于钻取岩心；(2)(2)外外岩心筒：承受
15、钻压、传递扭矩；岩心筒：承受钻压、传递扭矩；(3)(3)内岩内岩心筒：储存、保护岩心；心筒：储存、保护岩心；(4)(4)岩心爪：割岩心爪：割断、承托、取出岩心；断、承托、取出岩心；(5)(5)还有悬挂轴承、还有悬挂轴承、分水流头、回压凡尔、扶正器等。分水流头、回压凡尔、扶正器等。石油钻井基础知识石油钻井基础知识十三、取岩心十三、取岩心 取岩心取岩心是在钻井过程中使用特殊的取心工是在钻井过程中使用特殊的取心工具把地下岩石成块地取到地面上来，这种成块具把地下岩石成块地取到地面上来，这种成块的岩石叫做岩心，通过它可以测定岩石的各种的岩石叫做岩心，通过它可以测定岩石的各种性质，直观地研究地下构造和岩石
16、沉积环境，性质，直观地研究地下构造和岩石沉积环境，了解其中的流体性质等。了解其中的流体性质等。石油钻井基础知识石油钻井基础知识十四、平衡压力钻井十四、平衡压力钻井 在钻井过程中，始终保护井眼压力等在钻井过程中，始终保护井眼压力等于地层压力的一种钻井方法叫平衡压力钻于地层压力的一种钻井方法叫平衡压力钻井。井。石油钻井基础知识石油钻井基础知识十五、井喷十五、井喷 是地层中流体喷出地面或流入井内其是地层中流体喷出地面或流入井内其他地层的现象。引起井喷的原因有：他地层的现象。引起井喷的原因有：(1)(1)地层压力掌握不准；地层压力掌握不准；(2)(2)泥浆密度偏低；泥浆密度偏低；(3)(3)井内泥浆液
17、柱高度降低；井内泥浆液柱高度降低；(4)(4)起钻抽吸；起钻抽吸；(5)(5)其他措施不当等。其他措施不当等。石油钻井基础知识石油钻井基础知识十六、软关井十六、软关井 就是在发现溢流关井时，先打开节流就是在发现溢流关井时，先打开节流阀，后关防喷器，再试关紧节流阀的一种阀，后关防喷器，再试关紧节流阀的一种关井方法。因为这样可以保证关井井口套关井方法。因为这样可以保证关井井口套压值不超过允许的井口套压值，保证井控压值不超过允许的井口套压值，保证井控安全，一旦井内压力过大，可节流放喷。安全，一旦井内压力过大，可节流放喷。石油钻井基础知识石油钻井基础知识十七、钻井过程中溢流显示十七、钻井过程中溢流显示
18、 (1)(1)钻井液储存罐液面升高；钻井液储存罐液面升高；(2)(2)钻井液出钻井液出口流速加快；口流速加快；(3)(3)钻速加快或放空；钻速加快或放空；(4)(4)钻井液钻井液循环压力下降；循环压力下降；(5)(5)井下油、气、水显示；井下油、气、水显示；(6)(6)钻井液在出口性能发生变化。钻井液在出口性能发生变化。石油钻井基础知识石油钻井基础知识十八、溢流关井程序十八、溢流关井程序(1)(1)停泵；停泵；(2)(2)上提方钻杆；上提方钻杆；(3)(3)适当打开适当打开节流阀；节流阀；(4)(4)关防喷器；关防喷器；(5)(5)试关紧节流阀；试关紧节流阀；(6)(6)发出信号，迅速报告队长
19、、技术员；发出信号，迅速报告队长、技术员；(7)(7)准确准确记录立柱和套管压力及泥浆增量。记录立柱和套管压力及泥浆增量。石油钻井基础知识石油钻井基础知识十九、钻井中井下复杂情况十九、钻井中井下复杂情况钻进中由钻井液的类型与性能选择不钻进中由钻井液的类型与性能选择不当、井身质量较差等原因，造成井下遇阻、当、井身质量较差等原因，造成井下遇阻、遇卡、以及钻进时严重蹩跳、井漏、井喷遇卡、以及钻进时严重蹩跳、井漏、井喷等，不能维持正常钻井和其他作业正常进等，不能维持正常钻井和其他作业正常进行的现象行的现象石油钻井基础知识石油钻井基础知识二十、钻井事故二十、钻井事故是指由于检查不周、违章操作、处理是指由
20、于检查不周、违章操作、处理井下复杂情况的措施不当或疏忽大意，而井下复杂情况的措施不当或疏忽大意，而造成的钻具折断、顿钻、卡钻及井喷失火造成的钻具折断、顿钻、卡钻及井喷失火等恶果。等恶果。石油钻井基础知识石油钻井基础知识二十一、井漏二十一、井漏井漏主要由下列现象发现，井漏主要由下列现象发现，(1)(1)泵入泵入井内钻井液量井内钻井液量返出量，严重时有进无出；返出量，严重时有进无出；(2)(2)钻井液罐液面下降，钻井液量减少；钻井液罐液面下降，钻井液量减少；(3)(3)泵压明显下降。漏失越严重，泵压下泵压明显下降。漏失越严重，泵压下降越明显。降越明显。石油钻井基础知识石油钻井基础知识二十二、卡钻及
21、造成原因二十二、卡钻及造成原因卡钻就是在钻井过程中因地质因素、钻井卡钻就是在钻井过程中因地质因素、钻井液性能不好、技术措施不当等原因，使钻具在液性能不好、技术措施不当等原因，使钻具在井内长时间不能自由活动，这种现象叫井内长时间不能自由活动，这种现象叫卡钻卡钻。主要有黏附卡钻、沉砂卡钻、砂桥卡钻、井塌主要有黏附卡钻、沉砂卡钻、砂桥卡钻、井塌卡钻、缩径卡钻、泥包卡钻、落物卡钻及钻具卡钻、缩径卡钻、泥包卡钻、落物卡钻及钻具脱落下顿卡钻等。脱落下顿卡钻等。石油钻井基础知识石油钻井基础知识二十三、处理卡钻事故的方法二十三、处理卡钻事故的方法(1) (1) 泡油解卡；泡油解卡；(2) (2) 使用震击器震
22、击解卡；使用震击器震击解卡；(3) (3) 倒扣套铣；倒扣套铣；(4) (4) 爆炸松扣；爆炸松扣；(5) (5) 爆炸钻具侧钻新眼等。爆炸钻具侧钻新眼等。石油钻井基础知识石油钻井基础知识二十四、固井二十四、固井固井就是向井内下入一定尺寸的套管固井就是向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定在井壁上，避免井壁坍塌。其目的是：封在井壁上，避免井壁坍塌。其目的是：封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔油、隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔油、气、水层，防止互相窜漏；安装井口，控气、水层，防止互相窜漏；安装井口，控制油气流，以利钻进或生产油气。制
23、油气流，以利钻进或生产油气。石油钻井基础知识石油钻井基础知识二十五、井身结构二十五、井身结构包括：包括：(1)(1)一口井的套管层次；一口井的套管层次；(2)(2)各各层套管的直径和下入深度；层套管的直径和下入深度；(3)(3)各层套管相各层套管相应的钻头直径和钻进深度；应的钻头直径和钻进深度；(4)(4)各层套管外各层套管外的水泥上返高度等等。的水泥上返高度等等。石油钻井基础知识石油钻井基础知识二十六、套管柱下部结构二十六、套管柱下部结构(1)(1)引鞋：引导套管入井，避免套管插入或引鞋：引导套管入井，避免套管插入或刮挤井壁；刮挤井壁；(2)(2)套管鞋：引导在其内部起钻的钻套管鞋：引导在其
24、内部起钻的钻具进入套管；具进入套管；(3)(3)旋流短节：使水泥浆旋流上返，旋流短节：使水泥浆旋流上返，利于替泥浆，提高注水泥质量；利于替泥浆，提高注水泥质量；(4)(4)套管回压凡套管回压凡尔：防止水泥浆回流，下套管时间阻止泥浆进尔：防止水泥浆回流，下套管时间阻止泥浆进入套管；入套管；(5)(5)承托环：承托胶塞、控制水泥塞高承托环：承托胶塞、控制水泥塞高度；度；(6(6) )套管扶正器：使套管在钻井中居中，提套管扶正器：使套管在钻井中居中，提高固井质量。高固井质量。石油钻井基础知识石油钻井基础知识二十七、注水泥施工工序二十七、注水泥施工工序下套管至预定深度下套管至预定深度装水泥头、循环装水
25、泥头、循环泥浆、接地面管线泥浆、接地面管线打隔离液打隔离液注水泥注水泥顶胶塞顶胶塞替泥浆替泥浆碰压碰压注水泥结束、候注水泥结束、候凝。凝。石油钻井基础知识石油钻井基础知识二十八、完井井口装置二十八、完井井口装置(1)(1)套管头套管头-密封两层套管环空，悬密封两层套管环空，悬挂第二部分套管柱和承受一部分重量；挂第二部分套管柱和承受一部分重量；(2)(2)油管头油管头-承座锥管挂，连接油层套管承座锥管挂，连接油层套管和采油树、放喷闸门、管线；和采油树、放喷闸门、管线；(3)(3)采油树采油树-控制油气流动，安全而有计划地进行控制油气流动，安全而有计划地进行生产，进行完井测试、注液、压井、油生产，
26、进行完井测试、注液、压井、油井清蜡等作业。井清蜡等作业。石油钻井基础知识石油钻井基础知识二十九、尾管固井法二十九、尾管固井法尾管固井是在上部已下有套管的井内，尾管固井是在上部已下有套管的井内，只对下部新钻出的裸眼井段下套管注水泥只对下部新钻出的裸眼井段下套管注水泥进行封固的固井方法。尾管有三种固定方进行封固的固井方法。尾管有三种固定方法：尾管座于井底法；水泥环悬挂法；尾法：尾管座于井底法；水泥环悬挂法；尾管悬挂器悬挂法。管悬挂器悬挂法。石油钻井基础知识石油钻井基础知识三十、试油三十、试油在钻井发现油、气层后，还需要使油、在钻井发现油、气层后，还需要使油、气层中的油、气流从井底流到地面，并经气层
27、中的油、气流从井底流到地面，并经过测试而取得油、气层产量、压力等动态过测试而取得油、气层产量、压力等动态资料，以及油、气、水性质等工作，称做资料，以及油、气、水性质等工作，称做试油试油( (气气) )。石油钻井基础知识石油钻井基础知识三十一、井底污染三十一、井底污染井底污染又称井底损害，是指油井在井底污染又称井底损害，是指油井在钻井或修井过程中，由于钻井或修井过程中，由于钻井液钻井液漏失或水漏失或水基钻井液的滤液漏入地层中，使井筒附近基钻井液的滤液漏入地层中，使井筒附近地层渗透率降低的现象。地层渗透率降低的现象。石油钻井基础知识石油钻井基础知识1. 钻井方法有几种？钻井方法有几种？2. 钻井的
28、工艺过程包括什么？钻井的工艺过程包括什么？3. 井身结构的概念？井身结构的概念？4. 钻具组合的概念？钻具组合的概念？5. 钻井作业过程分几个步骤？描述每个步骤钻井作业过程分几个步骤？描述每个步骤的具体操作过程。的具体操作过程。6. 固井的概念？固井的概念？7. 完井的概念？完井的概念？思考题：思考题：石油钻井基础知识石油钻井基础知识思考题：思考题：1. 钻机的八大系统包括什么？钻机的八大系统包括什么？2. 钻机的三大动力机组包括什么？钻机的三大动力机组包括什么？3. 起升系统的作用和组成？起升系统的作用和组成？4. 旋转系统的作用和组成？旋转系统的作用和组成？5. 循环系统的作用和组成。循环
29、系统的作用和组成。6. 动力系统的作用和组成？动力系统的作用和组成？7. 传动系统的作用和组成？传动系统的作用和组成？8. 控制系统的作用和组成？控制系统的作用和组成？9. 钻机底座的作用和组成？钻机底座的作用和组成？10.钻机型号怎样表示？钻机型号怎样表示？石油钻井基础知识石油钻井基础知识思考题：思考题：11. 起升系统的工作原理？起升系统的工作原理？12. 游动系统的组成？游动系统的组成？13. 井架的作用和结构类型？井架的作用和结构类型？14. 绞车的作用和结构组成？绞车的作用和结构组成？15. 绞车的结构类型有哪些？绞车的结构类型有哪些？16. 旋转系统的工作原理？旋转系统的工作原理？17. 循环系统的工作原理？循环系统的工作原理？18. 转盘的作用和组成？转盘的作用和组成？19. 泥浆泵的作用和组成？泥浆泵的作用和组成？