《西安石油大学石油工程概论钻井与完井资料.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西安石油大学石油工程概论钻井与完井资料.pptx（50页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1一、我国钻井技术发展简况一、我国钻井技术发展简况古代钻井约在公元前约在公元前3世纪到公元世纪到公元11世纪，井眼世纪，井眼由人下由人下入井内入井内挖掘而成。挖掘而成。始于公元始于公元10411041年年10531053年前后，井眼以年前后，井眼以顿钻顿钻方方式由式由人力向下钻凿人力向下钻凿成井。井口直径如碗口大小成井。井口直径如碗口大小(约约3 35 5寸寸)，即即“卓筒井卓筒井”，井深达千余尺，井深达千余尺，公元公元12531253年用牛做动力代替人力。年用牛做动力代替人力。大井眼阶段大井眼阶段小井眼阶段小井眼阶段l公元前31世纪（战国时期），李冰在四川钻凿盐井；l公元147189年，在邛
2、崃(qingli)钻出一口天然气井,称为火井l1521年，四川嘉州(今乐山)钻盐井时偶得石油，是为我国第一口油井；l1840年，在四川钻成世界上最深的井（1200m），火井；l清初,四川有盐井5637口，清末有8456口，分布于40个洲县。中国最早利用钻井技术进行油气及资源勘探与开发。4.1 钻井方法第1页/共50页2欧洲是在欧洲是在1919世纪初开始用顿钻打井世纪初开始用顿钻打井 美国第一口油井（机械顿钻）完成于美国第一口油井（机械顿钻）完成于美国第一口油井（机械顿钻）完成于美国第一口油井（机械顿钻）完成于1859185918591859年，井深年，井深年，井深年，井深21.7m21.7m2
3、1.7m21.7m。近近代代钻钻井井1901192019011920年年，萌牙时期；，萌牙时期；发展了发展了旋转转井旋转转井方法，循环钻井液方法，循环钻井液清洗井底；清洗井底；1920194819201948年，年，发展时期；发展时期；牙轮钻头、固井工艺、钻井液应用牙轮钻头、固井工艺、钻井液应用1948196819481968年，年，科学化钻井时期科学化钻井时期；研究钻井中的内在规律；研究钻井中的内在规律；19681968至今，至今，自动化钻井时期自动化钻井时期。19071907年，在陕西省延长油矿利用金属制钻机钻成中国大陆第年，在陕西省延长油矿利用金属制钻机钻成中国大陆第一口油井一口油井(延
4、一井延一井)；井深；井深8181米；日产油米；日产油400400500500斤斤。19391939年，在甘肃玉门用德国造钻机钻成一口井；年，在甘肃玉门用德国造钻机钻成一口井；19071907年年19481948年，共利用新方法钻井年，共利用新方法钻井169169口，总进尺口，总进尺6702067020米，米，井深都小于井深都小于15001500米。米。第2页/共50页3二、钻井方法二、钻井方法常用钻井方法顿钻钻井顿钻钻井(冲击钻井冲击钻井)旋转钻井旋转钻井 在长期的生产实践中，人类创造和发明了多种钻井方法，并且随着生产的发展，钻井设备也在进步和完善。第3页/共50页4l 顿钻钻井也叫冲击钻井。
5、顿钻钻井也叫冲击钻井。l 通过地面将钢丝绳通过地面将钢丝绳拉起拉起，将钻头，将钻头提离井底，再提离井底，再向下冲击向下冲击，岩石随之，岩石随之破碎破碎，再不时向井内注水，将岩屑，再不时向井内注水，将岩屑和泥土混成泥浆，再下入和泥土混成泥浆，再下入捞砂筒捞砂筒捞捞出岩屑。出岩屑。l 钻进不连续，速度慢；冲击方式，钻进不连续，速度慢；冲击方式，费时费事费力费时费事费力 1.1.顿钻钻井顿钻钻井l 它不适应快速钻井的要求，特别钻深它不适应快速钻井的要求，特别钻深井或超深井它更不能满足生产的需要，井或超深井它更不能满足生产的需要，因此因此代替它的是旋转钻井代替它的是旋转钻井。第4页/共50页5l 旋转
6、钻井是利用钻头旋转时产生的旋转钻井是利用钻头旋转时产生的切削或研磨切削或研磨作用作用破碎破碎岩岩石，是石，是当前最通用当前最通用的钻井方法。的钻井方法。l 19011901年年美国首先使用，中国于美国首先使用，中国于3030年代中期开始使用，它比年代中期开始使用，它比顿钻钻速快，并能处理井塌、井喷等复杂情况。顿钻钻速快，并能处理井塌、井喷等复杂情况。l 按动力传递方式不同，分为按动力传递方式不同，分为转盘旋转转盘旋转钻井和钻井和井下动力井下动力钻井钻井两种。两种。2.2.旋转钻井旋转钻井第5页/共50页6l 又称为转盘钻井，其是从顿钻钻井又称为转盘钻井，其是从顿钻钻井演变而来的。演变而来的。l
7、 地面钻具地面钻具转动带动转动带动井下钻头井下钻头转动，转动，钻头转动时就可钻头转动时就可破碎岩石破碎岩石，破碎了的，破碎了的岩屑被泥浆泵泵入井内的泥浆循环带岩屑被泥浆泵泵入井内的泥浆循环带到地面。到地面。l 连续钻进，速度快，冲击连续钻进，速度快，冲击+切削；切削；l 地面驱动地下钻头转动，浪费功率。地面驱动地下钻头转动，浪费功率。（1 1）转盘旋转钻井转盘旋转钻井第6页/共50页7l 这是旋转钻井的又一种方这是旋转钻井的又一种方法，这种方法钻井就是在钻法，这种方法钻井就是在钻柱下边接上井下动力钻具，柱下边接上井下动力钻具，其他的和转盘钻井一样。其他的和转盘钻井一样。l 钻头转动不是靠转盘而
8、是钻头转动不是靠转盘而是靠井下动力钻具带动。因此靠井下动力钻具带动。因此大部分钻具不转动，节省了大部分钻具不转动，节省了大量功率，磨损小、使用寿大量功率，磨损小、使用寿命长。命长。l 井下动力钻具包括涡轮钻井下动力钻具包括涡轮钻具和螺杆钻具具和螺杆钻具l 该方法主要用于钻定向井、该方法主要用于钻定向井、丛式井和水平井。丛式井和水平井。（2 2）井下动力钻具钻井）井下动力钻具钻井第7页/共50页8钻井方法总结钻井方法总结常用钻井方法顿钻钻井顿钻钻井(冲击钻井冲击钻井)旋转钻井旋转钻井转盘旋转钻井转盘旋转钻井井下动力钻具井下动力钻具旋转钻井旋转钻井l 井口是敞开的，无控制装置；井口是敞开的，无控制
9、装置；l 钻井是间断的，进展慢；钻井是间断的，进展慢；l 适用于浅层低压油气井。适用于浅层低压油气井。l 井口是封闭的，有控制系统；井口是封闭的，有控制系统；l 连续性，进展快；连续性，进展快；l 用于硬软地层和各种压力系统；用于硬软地层和各种压力系统；l 用于定向井、水平井的钻井；用于定向井、水平井的钻井；第8页/共50页9l 按用途一般分为两种：探井和生产井l 探井：探明储油构造，取得地质资料，认识和评价含油气情况，落实油层位置和油气田面积、储量等等；l 生产井：按照油气田开发方案有效地开采地下石油与天然气资源。l 按井筒在地下的形状（即井眼的轨迹）又可分为二种：直井、定向井。其中定向井又
10、可再分为斜井和水平井。三、石油井的分类（三、石油井的分类（2 2种）种）第9页/共50页10l最大井深：最大井深：12226m12226m（俄罗斯）（俄罗斯）l最大单只钻头进尺：最大单只钻头进尺：2134m(PDC2134m(PDC钻头钻头8 8 英寸英寸/21.59cm21.59cm21.59cm21.59cm）l最高温度、压力：温度最高温度、压力：温度200200，压力，压力110MPa110MPal最长的连续取心：最长的连续取心：128m128ml最大水平位移：最大水平位移：11278m(11278m(垂深垂深1637m)1637m)四、钻井世界纪录第10页/共50页114.2 4.2
11、旋转钻井系统的基本构成旋转钻井系统的基本构成系统基本构成（系统基本构成（4 4类）类）l l 一、钻机l 二、钻进工具 l 三、钻井液l 四、钻井作业人员第11页/共50页12l 钻机是全套钻井设备的总称。l 目前全球使用最为广泛的是转盘旋转钻机。l 钻机由柴油机、传动轴、泥浆泵、绞车、井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头和转盘等组成。l 整个转盘旋转钻机成套钻井设备通常由六个系统组成。一、钻机旋转钻井系统的基本构成第12页/共50页13旋旋转转钻钻机机动力系统动力系统由发动机和一套动力传动装置来由发动机和一套动力传动装置来驱动驱动钻井设备。目前钻井设备。目前柴油发动机柴油发动机(1490(14
12、9044704470千瓦千瓦)是是国内主要的动力来源。国内主要的动力来源。用来用来起下起下井内钻具和下套管的设备。包括井架、天车、井内钻具和下套管的设备。包括井架、天车、游车、大钩、吊环等组成游车、大钩、吊环等组成用来用来旋转旋转钻柱、向井底传递动力、破碎岩石的一套设钻柱、向井底传递动力、破碎岩石的一套设备。包括转盘、转盘变速箱、水龙头、方钻杆及其传备。包括转盘、转盘变速箱、水龙头、方钻杆及其传动装置。旋转系统还有接、卸钻柱和钻具的功能。动装置。旋转系统还有接、卸钻柱和钻具的功能。钻进时能循环泥浆，冲刷井底，将破碎的岩石带到钻进时能循环泥浆，冲刷井底，将破碎的岩石带到地面上的一套设备。包括泥浆
13、池、泥浆槽等。地面上的一套设备。包括泥浆池、泥浆槽等。井控系统 对可能发生的复杂情况进行控制和处理，以恢复正常钻井。有防喷器组、储能器机组和防喷器组遥控面板、测试管汇、压井管汇4部分。监测系统a.由综合录井对井下情况进行监测；b.由各种仪表对钻进参数进行记录和测量；c.对钻井液中的天然气和硫化氢进行监测。提升系统提升系统旋转系统旋转系统循环系统循环系统六个组成系统第13页/共50页14二、钻进工具二、钻进工具基本构成之二基本构成之二l 钻进工具（又称钻柱）主要包括钻头、方钻杆、钻杆、钻铤、井下动力钻具等。l 一般情况下方钻杆在最上面，方钻杆下接钻杆，钻杆下接钻铤或井下动力工具，最下端接钻头。l
14、 以下对主要的井下钻井工具及作用进行了介绍。第14页/共50页15钻头尺寸应用最多4 in(12.06cm)4 in(12.06cm)5 5 7/8 7/8 in(14.92cm)in(14.92cm)6 in(16.51cm)6 in(16.51cm)7 7 7/8 7/8 in(20.00cm)in(20.00cm)8 in(21.59cm)8 in(21.59cm)9 in(24.13cm)9 in(24.13cm)10 10 5/85/8in(26.98cm)in(26.98cm)12 in(31.11cm)12 in(31.11cm)14 in(37.46cm)14 in(37.46
15、cm)17 in(44.45cm)17 in(44.45cm)20 in(50.80cm)20 in(50.80cm)26 in(66.04cm)26 in(66.04cm)聚晶金刚石复合片钻头第15页/共50页16二、钻进工具二、钻进工具基本构成之二基本构成之二1.钻头l 钻头是直接破碎岩石、造就井眼的重要工具。要加快钻井速度，必须采用适合地层条件的“锋利”钻头。l 分类l（1）刮刀钻头：切削xio刃，用于非固结的软地层效果极佳。l（2）PDC钻头：切削刃上使用了人造金刚石和烧结碳化钨，比刮刀钻头强度性能好，用于软性地层。l（3）金刚石钻头：切削刃用天然金刚石制成，适用于坚硬地层或较软地层。
16、但怕高温，注意冷却钻头。l（4）牙轮钻头：目前使用最广泛的钻头。压碎、冲击、剪切，可适用于从软到硬的各种的地层。第16页/共50页17二、钻进工具二、钻进工具（续）（续）1.1.钻头：钻头：直接破岩、造就井眼的重要工具。直接破岩、造就井眼的重要工具。2.2.钻铤：钻铤：钢质厚壁筒形管材。接在钢质厚壁筒形管材。接在钻头之上钻头之上向钻头施加钻压和传递向钻头施加钻压和传递扭矩。扭矩。3.3.钻杆：钻杆：钢质厚壁筒形管材。钢质厚壁筒形管材。钻井延伸、传递扭矩和输送钻井液钻井延伸、传递扭矩和输送钻井液的的工具。钻杆在起下钻中要负担最大的拉伸力，例如工具。钻杆在起下钻中要负担最大的拉伸力，例如40004
17、000米的米的5 5英寸英寸的钻柱重量约的钻柱重量约150150吨。吨。4.4.方钻杆：方钻杆：传递扭矩。传递扭矩。中空四边形或六边形钢柱中空四边形或六边形钢柱。壁厚比钻杆大三。壁厚比钻杆大三倍左右倍左右,具有较高的抗拉与抗扭强度具有较高的抗拉与抗扭强度5.5.井井下下动动力力钻钻具具：可可直直接接在在井井下下驱驱动动钻钻头头钻钻进进，可可以以减减少少动动力力消消耗耗，减轻钻具和套管的磨损和破坏。减轻钻具和套管的磨损和破坏。6.6.其其他他钻钻井井工工具具：防防斜斜、造造斜斜、防防卡卡、解解卡卡和和钻钻柱柱稳稳定定的的钻钻井井工工具具等。等。7.7.钻钻台台上上的的操操作作工工具具：包包括括吊
18、吊卡卡、卡卡瓦瓦、上上卸卸和和大大钳钳、动动力力大大钳钳和和吊环等。吊环等。第17页/共50页18三、三、钻井液钻井液 基本构成之三基本构成之三l 钻井液：具有满足钻井和完井工程所需要的多种功能的循环流体。由于初期的钻井液是由最简单的泥土和水组成，“钻井泥浆”或“泥浆”就成为钻井液沿用至今的代名词。l 旋转钻井中，要利用钻井液清洗井底，携出井下钻屑并控制井内压力。清洗井底携出岩屑冷却钻头保护井壁钻井液在钻井中的8种主要作用润滑钻具破岩作用平衡地层压力保护油气层第18页/共50页19三、三、钻井液钻井液 基本构成之三基本构成之三l 钻井液对于钻井就像血液对于人体一样重要。l 如果没有性能良好、足
19、够数量的钻井液，或者钻井液不能正常循环时，钻井工作将无法进行，有时还将严重危及井的“生命”。l 我校的大庆“铁人”王进喜肖像：铁人搅拌泥浆，人拉肩扛安装钻机。第19页/共50页20z 钻井液是溶胶悬浮液体系，由三个部分组成：液相：可以是淡水或盐水，或某种类型的油品 固相：为增加体系密度，常用重晶石，为改善流变性和滤失性常用微晶高岭土 处理剂：用以调整泥浆性能，常用各种有机或无机化学处理剂z 分类 以水为连续相的钻井液叫水基钻井液 以油为连续相的钻井液叫油基钻井液。水基钻井液的应用最为广泛，只是在特殊井如取心或高难度定向井中才使用油基钻井液。现代钻井技术对泥浆的性能要求很高，要具有一定的密度、粘
20、度、滤失量、泥饼、切力及含砂量等，并且随着钻井所钻遇的地层变化能及时做出调整。第20页/共50页21四、钻井作业人员四、钻井作业人员基本构成之四基本构成之四 钻井队基本上由三部分人员组成。钻井队基本上由三部分人员组成。l第一部分是钻井操作人员第一部分是钻井操作人员 包包括括钻钻工工、井井架架工工、副副司司钻钻、司司钻钻和和钻钻井井班班长长；设设备备的的操操作作人人员员有有机机械械工工、电电工工、材材料料工工和和通通讯讯员员等等。司司钻是操作钻机、实施钻井作业最关键的人员之一钻是操作钻机、实施钻井作业最关键的人员之一。l第二部分是技术人员第二部分是技术人员 包括钻井工程师、机械工程师和电气工程师
21、等。包括钻井工程师、机械工程师和电气工程师等。l第三部分人员是管理人员第三部分人员是管理人员 包括钻井经理、会计、器材管理员和生活管理员等。包括钻井经理、会计、器材管理员和生活管理员等。第21页/共50页224.3 旋转钻井工艺过程旋转钻井工艺过程 一口井从开始到完成，大致要经历准备工作、钻进、固井、其它作业等工序。第22页/共50页23一一.准备工作准备工作 1.定井位2.修公路3.平井场 形状大致为长方形，ZJ70钻机：120m100m4.打基础5.安装：立井架，安装钻井设备、泥浆泵，安放或挖掘泥浆池等。4.3 4.3 旋转钻井工艺过程旋转钻井工艺过程 一口井从开始到完成，大致要经历准备工
22、作、钻进、固井、其它作业等工序。第23页/共50页24旋转钻井法的钻进大致可分为以下几道工序：l 1.钻进：用钻头直接破碎岩石l 2.洗井：将钻屑从井底清除掉，并携带到地面 钻屑：井底岩石被钻头破碎后形成小的碎块l 3.接单根：钻柱也要及时接长，接一根钻杆就叫接单根。l 4.起下钻：换上新的钻头以后在重新下到井中继续作业，这叫做起钻和下钻。l 5.其它作业：进行岩屑录井、地球物理测井以及地层测试等作业。二、钻进二、钻进钻进过程之二钻进过程之二广义的钻进：从开钻到完钻一段地层或完钻一口井的过程 第24页/共50页25三、固井三、固井钻进过程之三钻进过程之三目的l 加固井壁，防止浅处井壁坍塌。l
23、隔离钻开的油气、水层，防止开采时层间相互干扰。l 将称为套管的无缝钢管下入井中，并在井眼和套管之间灌注水泥浆以固定套管。l 固井重要工序:下套管和注水泥n 一口井从开始到完成，常需下入多层套管并注水泥，即需数次固井作业。第25页/共50页261.下套管固井重要工序之一第二次开钻后，改用小于表层套管直径的钻头，往下钻至目的层上方处再停钻；第三次开钻后再改用更小的钻头，一直钻到目的层以下；下入第三层套管，称为油层套管，再注水泥固井。目的：为试油和今后采油气创造条件。最后射孔：利用射孔枪打穿套管和水泥环，为油流入井提供流动通道。钻头钻入地层一定深度（30300m）；下入第一层套管，称为表层套管，再注
24、水泥固井。目的：封住这一井段的粘土层、流沙层、砾石层及水层，并在表层套管井口安装防止井喷的装置。下入第二层套管，称之为技术套管，再注水泥固井。目的：用以封固易塌层和高压水层，或为保护浅部的油气层等。第26页/共50页27常用的套管、钻头尺寸常用的套管、钻头尺寸常用的套管、钻头尺寸常用的套管、钻头尺寸 钻头钻头 套管套管6 in(16.51cm)5 in(13.97cm)6 in(16.51cm)5 in(13.97cm)8 in(21.59cm)7 in(17.78cm)8 in(21.59cm)7 in(17.78cm)12 1/4 in(31.11cm)9 5/8 in(24.46cm)1
25、2 1/4 in(31.11cm)9 5/8 in(24.46cm)17 3/4 in(44.45cm)13 3/8 in(33.97cm)17 3/4 in(44.45cm)13 3/8 in(33.97cm)26 in(66.04cm)20 in(50.80cm)26 in(66.04cm)20 in(50.80cm)1.01.0英寸英寸=25.3995mm=25.3995mm第27页/共50页282.2.注水泥注水泥固井重要工序之二固井重要工序之二l 工序：将配置好的水泥浆，通过一定的设备和工艺注入套管，并按照设计要求使水泥浆在管外环形空间上返到一定的高度。l 作用：将套管和井壁的环形空
26、间封固起来，以封隔油气水层，使套管成为油气通向井中的通道。第28页/共50页294.4 4.4 完井完井油层钻开以后，油井与油气层如何连通？这对油气田开发、开采非常重要。l 完井，顾名思义，即井的完成，是油气井生产前的最后一道工序。l 主要指油气层与井底的连通方式、井底结构及完井工艺。l 根据地层的不同性质，可以采取不同的完井方法。l 对各种完井方法的要求：（l）使油气层与井底有效地连通起来，尽量减小油、气流动阻力；（2）妥善地封隔油、气、水层，防止各层之间互相干扰；（3）克服井壁坍塌和油层出砂的影响，保证油气井长期稳定生产；（4）能为今后的井下修井作业和增产措施（压裂、酸化）提供方便；（5）
27、工艺简便、完井速度快、成本低。第29页/共50页30l 裸眼完井l 射孔完井l 衬管完井l 砾石充填完井根据油井与油气层连通方式，常见的完井方法有:一、裸眼完井l 油层部位不下套管，全部裸露，油层没有任何遮挡地直接与井底相通。l 油气向井流动的阻力最小，但井底容易坍塌，不易防止油层出砂。（1 1）裸眼完井方法）裸眼完井方法徐波2007油流油流徐波2007第30页/共50页31二.射孔完井l 下入射孔枪向油层部位射孔，穿透套管和水泥环，为油、气流入井内打开通道。l 能比较有效地封隔和支持疏松易塌的生产层，能为后继生产提供便利条件；但生产层易受到严重侵害，油气向井流动阻力增大等。套管被射套管被射开
28、的孔眼开的孔眼套管套管油层油层徐波2007徐波2007第31页/共50页32三.衬管完井l 在裸眼的油气层部位，下入一根预先钻好孔眼的衬管，油、气经衬管上的孔眼流入井中。l 由于衬管是利用油层中的砂层自然成拱防砂，故不易入工控制。在裸眼井中无法封隔油、气、水层。衬管衬管套管套管油层油层封隔器封隔器（3 3）衬管完井方法衬管完井方法徐波2007徐波2007第32页/共50页33l 人为地在衬管和井壁之间充填一定尺寸的砾石，使它起防砂和保护生产层的作用。四.砾石充填完井l 油、气流的渗流面积大，阻力较小，同时可以防止油层坍塌出砂和堵死油井，因而油井寿命较长。但是，它在完井工艺上比较复杂。l 两种砾
29、石充填方法：裸眼内砾石充填和套管内砾石充填。（4 4）砾石充填完井方法）砾石充填完井方法油层油层套管套管封隔器封隔器衬管衬管砾石砾石徐波2007徐波2007徐波2007徐波2007第33页/共50页34l斜井和水平井，都可称之为定向井。l定向井与普通直井(垂直地面)的井筒形状是不一样的，明显的特点是从井口到井底有一个预定方向的大斜度，最大可达90(水平井)l在油气藏中钻开产层的井段斜度超过85，其水平井段延伸长度约为产层厚度10倍以上的井称为水平井。l使用定向井仪器、工具、钻具和技术，使井眼沿着预定的斜度和方位钻进，直到钻达目的层。l一般的直井，也并非人们所想象的那样是垂直的，实际也都有大小不
30、等方位不一的斜度，但这个斜度都不很大，是要求加以控制的。按井身质量标准的规定，直井井斜不得超过35一、定向钻井一、定向钻井4.5 特殊钻井技术第34页/共50页35l（l）为了避开不可越的地面障碍，例如居民住宅区、工业建筑、文化古迹、江河湖泊等。l（2）为了少占农田，节约修公路和平井场的土地、资金和时间，可在同一口井或同一井场按需要钻丛式井。l（3）对于某些有裂缝的油气层或低渗透油气层，为了增大井筒内油气层裸露的面积，以扩大油流通道，减小渗流阻力，提高油井产量，可以在油气层内钻一定长度的大斜度定向井或水平井。据统计，一口水平井的造价是一口直井由1.52倍，而在相同地质条件下，一口水平井的产量是
31、一口直井的37倍。钻定向井的6类理由第35页/共50页36l（4）对某些特殊油田，用一口井钻过多套油气层，使一口井起到多口井的作用，这种井叫多目标井。l（5）开发海洋油气田时，在一个钻井平台上钻多口定向井，即可节约钻机搬迁时间和钻机成本，也有利于油气集输。l（6）当油气井发生强烈井喷、着火而失去控制时，可以采取钻定向求援井的办法，进行压井止喷或引流灭火。钻定向井的6类理由z 由于定向井技术的提高和测量仪的发展，定向井的水平位移（指井口和井底在水平面上的直线距离）一般可以从几百米到十几千米。海上钻井一个平台上可以钻几十口定向井。z 开发油气田要用定向井的钻井方法钻丛式井、水平井和大斜度延伸井，以
32、勘探和开发更远更深处的石油资源。第36页/共50页37 二、丛式钻井二、丛式钻井从式井的井身示意图l在一个井场或平台上，钻出若干口甚至上百口井，各井的井口相距不到数米，各井井底则伸向不同方位。l丛式井有两口以上的井：除一口直井外，其他的井都是“定向斜井”。l采用丛式钻井能够节约大量土地和资金，并能增产原油。l陆地油气井部分为丛式井l海上油气井全部是丛式井第37页/共50页38三、水平井钻井三、水平井钻井 在油层以上井眼是直的，当井眼进入油层后水平钻进。在油层以上井眼是直的，当井眼进入油层后水平钻进。用途：l油层薄、油稠l具有底水和气顶的油藏l具有垂直裂缝带的产层l改变注水效率和驱油效率 第38
33、页/共50页39四、喷射钻井与优化钻井四、喷射钻井与优化钻井l喷射钻井1948年出现在美国，60年代被大量推广应用，使钻井速度有了大幅度的提高。它曾被誉为钻井技术的重大革命。l喷射钻井与普通钻井不同，普通钻井要求重压、快转、大排量。而喷射钻井要求高泵压，喷嘴小，喷射速度高，适当排量，使用喷射式钻头。l钻井液从钻头喷嘴喷出的速度高，水马力大，冲刷井底好，清岩快，携岩好，与机械因素起联合破岩作用，从而提高了钻井速度。l喷射钻井还要求有好的钻井液，具有抑制泥岩膨胀，有利于井壁稳定，剪切稀释性能好、粘度低、摩阻小、携岩好等特点。第39页/共50页40五、平衡压力钻井与井控技术五、平衡压力钻井与井控技术
34、l平衡压力钻井也称近平衡压力钻井，是指钻井时井筒液柱压力与地层压力接近平衡的一种钻井技术。l这项技术的主要特点是对油气层的损害小，但此项钻井技术易造成发生事故，这就要有高水平的井控和钻井技术。l80年代末到90年代初发展了欠平衡压力钻井技术，又称有控制的负压钻井，是指钻井过程中钻井液液柱压力略小于地层压力、允许油气层流体流入井眼，并可将其循环到地面，进行有效控制，有利于油气层保护。但采用欠平衡钻井也是有条件的。l欠平衡压力钻井技术，适应了勘探过程中及早发现油气层和开采过程中提高油井产能和油气采收率的要求，得到了越来越广泛地应用。第40页/共50页41六、保护油气层的钻井完井技术六、保护油气层的
35、钻井完井技术l钻井液对油气层的损害严重，常会严重影响油气产量和误判油气层，给油田开发带来较大的不利影响，因此钻井完井过程中的油气层保护技术得到了较大的发展。l油气层保护技术最早是50年代提出的，至80年代末逐渐形成了系列配套的储层损害评价技术及配套的钻井完井技术。l对认识储层保护：（1）油气田开发过程中对油气层造成的损害贯穿于整个施工过程。（2）应该针对不同类型油气藏岩层特点使用不同的钻井液、射孔液、酸化液，这些工作液要和油气层配伍，不造成油气层的损害。（3）为保护油气层，在钻井完井过程中尽可能的使用平衡或欠平衡压力钻井技术，使用合理泥浆密度，低密度固井水泥、负压射孔技术（指井内液柱压力小于地
36、层压力的射孔技术）等。第41页/共50页424.4.6 6 海洋石油钻井海洋石油钻井l海上钻井海上钻井是所有在是所有在水面上水面上(海洋，湖泊海洋，湖泊)钻井活动的总称钻井活动的总称，其中，其中以海洋上的钻井为最多。以海洋上的钻井为最多。l海洋的自然条件和陆地不同海洋的自然条件和陆地不同，有风暴、潮汐、海浪、海流等，有风暴、潮汐、海浪、海流等，因此，海上钻井时，钻井工艺和设备因此，海上钻井时，钻井工艺和设备必须适应必须适应海上的这些条件。海上的这些条件。l海洋钻井与陆地钻井的海洋钻井与陆地钻井的四点四点不同之处：不同之处：l要平稳立起井架，使其经受得住风浪袭击l井口装置把海水与井筒隔绝开来l海
37、洋钻井平台要能保证钻井设备正常工作l海洋钻井费用高，要比陆上钻井高310倍第42页/共50页43 一、海上钻井装置一、海上钻井装置 海上钻井设备根据结构特点分海上钻井设备根据结构特点分类。类。海海上上钻钻井井装装置置固定式移动式桩基式平台重力式平台座底式浮动式自升式平台沉浮式平台浮式钻井船半潜式钻井平台第43页/共50页44桩基式固定平台桩基式固定平台 钢管钢管做成的做成的桁桁h h ngng架架，整体性，整体性好，施工快。好，施工快。缺点是缺点是抗海水腐蚀抗海水腐蚀性差，需打桩固定，固定后不能性差，需打桩固定，固定后不能拆走，成本高。拆走，成本高。重力式固定平台重力式固定平台 钢筋混凝土平台
38、钢筋混凝土平台，可稳定立于海底。，可稳定立于海底。不需打桩，防腐蚀，维修费用低，使用不需打桩，防腐蚀，维修费用低，使用寿命长。寿命长。缺点是缺点是结构分析较复杂，对地结构分析较复杂，对地基要求高。基要求高。固定式桩基式平台重力式平台第44页/共50页45沉浮式移动平台沉浮式移动平台 平台下部有若干个平台下部有若干个浮筒或浮箱浮筒或浮箱，浮箱，浮箱中充水或排水，可使平台沉坐于海底上或中充水或排水，可使平台沉坐于海底上或者漂浮在水面上，者漂浮在水面上，拖动至新井位便可打井拖动至新井位便可打井。移动式平台适用于水深较浅、浪小、移动式平台适用于水深较浅、浪小、海底海底较平的海区。较平的海区。自升式移动
39、平台自升式移动平台 由一个船体形的平台和由一个船体形的平台和3 34 4条大腿条大腿组成。组成。升降钢制大腿可使平台升降并拖升降钢制大腿可使平台升降并拖动。动。造价低，对海底地形、土质造价低，对海底地形、土质适应性适应性强强，所以，所以使用较多使用较多。但。但不能适应水深的不能适应水深的要求，从而发展了浮式钻井装置。要求，从而发展了浮式钻井装置。移动式座底式浮动式沉浮式平台自升式平台第45页/共50页46移动式座底式浮动式沉浮式平台自升式平台浮式钻井船半潜式钻井平台浮式钻井船浮式钻井船 简称为简称为钻井船钻井船，一般靠锚系定，一般靠锚系定位，深水时则靠动力定位。可以位，深水时则靠动力定位。可以
40、在在水深大于水深大于300m300m，甚至几千米的深水，甚至几千米的深水作业作业。船体造价低，制造及检修的。船体造价低，制造及检修的设施要求低。设施要求低。但适应风浪能力差。但适应风浪能力差。半潜式钻井平台半潜式钻井平台 其结构与沉浮式相似，下部为浮筒构架，其结构与沉浮式相似，下部为浮筒构架，上部为平台。钻井时平台在水面以上，主体浮上部为平台。钻井时平台在水面以上，主体浮筒则在水面以下，筒则在水面以下，避开了海浪最强的一段水面避开了海浪最强的一段水面，其稳定性比钻井船好。移动时航行阻力小，在其稳定性比钻井船好。移动时航行阻力小，在浪高浪高30m30m的情况下仍能安全停泊。的情况下仍能安全停泊。第46页/共50页47第47页/共50页48二、海洋钻井工艺特点二、海洋钻井工艺特点 l 固定式钻井平台钻井l 平台井口和海底井口固定不动，用隔水管隔开海水l 将隔水管与平台基础构架紧固在一起l 浮动平台钻井l 井口装置必须装有能够伸缩和弯曲的部件，也能随着水面和水下两个井口的相对运动而活动着。l 井口装置由三部分组成：a.导引系统;b.防喷器系统;3.隔水管系统。第48页/共50页49隔水管系统第49页/共50页4850感谢您的观看！第50页/共50页