钻井浅说

石油钻井浅说本文简要叙说了石油钻井的机械、工艺过程，并将陆地钻井与海洋钻井的差异穿插其中，最后简介了SZ36-1-J平台的快速钻井工作。

主要内容为：●钻井过程简述●钻井机械和工具●常规钻井程序●钻井工艺与特殊作业●海上钻井特点●SZ36-1快速钻井简介大多数人都把埋藏于地下的石油想象为油河或油海，事实上，石油存在于几百米至几千米深地层的缝洞孔隙中，就象海绵里的水一样。

要想探明地层深处是否有油，要想让地下原油见青天，就要进行石油钻井。

一、钻井过程简述我们都见过车工用钻床在金属零件上钻眼。

简单的说，石油钻井和钻床钻眼有相同的地方，同样使用钻头并加压旋转，同样要用清洗液清洗冷却，同样要使钻屑尽快排出。

不同的是井眼比零件上的孔眼大得多、深得多，由地层岩石构成的井壁也没有钢铁那么坚硬，这就决定了石油钻井是一项复杂的系统工程。

1. 钻进钻井时，由转盘带动方钻杆旋转，于是连接于方钻杆下面的钻杆、钻铤和钻头也跟着旋转起来，下放钻具，对钻头施加一定的钻压，钻头作用于地层并旋转加压就将地层岩石破碎形成井眼。

钻杆和钻铤是中空的管子，钻头中间也有水道，钻井液（俗称泥浆）从钻杆内注入到达钻头，然后从钻具和井壁间的环形空间返出来，并将破碎的岩屑携带出来。

2. 接单根单根钻杆的长度只有9米多，也就是说用一根钻杆只能钻9米深的井眼，那么钻更深的井眼就要进行接单根。

接单根就是一根钻杆钻完后，停止旋转并将钻头提离井底，停止向井内泵送泥浆，卸开方钻杆，将另一根钻杆接上去，再接上方钻杆继续钻进。

3. 起下钻钻头磨损后需要将钻具全部起出才能更换。

起钻时以立柱为单位以提高作业速度，三根钻杆为一个立柱，起出的立柱立于钻台上。

更换完钻头后再将立柱下回井中即为下钻。

钻头下到底后则恢复正常钻进。

还有其它许多情况需要进行起下钻作业。

4. 测井井眼钻至目的深度后将钻具起出，用电缆下入测井仪器，利用这些仪器测定井眼直径和地层的压力、温度、电阻率、放射性元素含量等，以确定地层是否含油，含量多少。

5. 固井裸露的井眼是不稳定的，需要下入套管并注入水泥，将水泥顶替至套管环空予以封固。

6. 测试或采油下入射孔枪在油层部位射孔。

如果是探井则下入测试工具测试求产，如果是生产井则下入生产管柱（油管、电潜泵等）采油。

二、钻井机械和工具1. 钻柱、底部钻具组合钻头连接在钻柱的最底部，用以破碎岩石形成井眼。

钻头类型有刮刀钻头、牙轮钻头、聚晶金刚石复合片钻头（PDC）和天然金刚石钻头。

刮刀钻头已很少使用，胜利油田目前还在制造和使用刮刀钻头；三牙轮钻头是普遍使用的钻头，它由三个自由转动的锥形牙轮构成，牙轮上布满牙齿，靠牙齿的剪切、压碎破碎岩石；PDC钻头成本稍高，不耐冲击，但如使用得当，可以大幅度提高钻速、降低钻井成本；天然金刚石钻头成本较高，主要用来钻致密的坚硬地层。

根据用途可将钻头分为全面钻进钻头、取心钻头、扩眼钻头等。

钻铤是厚壁的钢管，连接在钻头的上面，用以提供钻压。

下放钻具则将钻铤重量加在钻头上。

加重钻杆连接在钻铤和钻杆之间，用以缓解刚性钻铤和柔性钻杆间的应力，并可提供少量钻压。

震击器和挠性接头一般接在钻铤和加重钻杆之间，钻具遇卡时产生震击力以便解卡。

上述工具的组合即为底部钻具组合，由于各种工具的外径不尽相同，连接处的丝扣也不都一样，所以它们之间需要用变扣（转换）接头连接。

钻具组合由它上部的钻杆提拉着，钻杆是受拉的，钻杆不能受压，受压容易弯曲变形。

钻铤和加重钻杆提供钻压，它们的下部是受压的。

在钻铤或加重钻杆的某一点即不受拉也不受压，这一点叫中和点。

2. 起升和游动系统井架最主要的作用是承受钻具重量。

根据钻井能力和结构不同可分为A型井架和塔型井架。

海上钻井使用的是塔型井架。

井架顶部的定滑轮组-天车和下边的游动滑车组成游动系统，天车和游车由5~6圈钻井大绳联系起来，大绳不动的一端为死绳，系在死绳固定器上，另一端为快绳端，系在绞车滚筒上，滚筒转动绞动大绳带动游车起下，游车通过大钩吊起其下的钻井工具。

绞车是钻井的核心机械，司钻操纵刹把和各种操作手柄，控制着钻具的起下和加压。

绞车上部还有两个很小的“滚筒”叫猫头，用来拉动大钳上卸扣。

3. 旋转系统转盘是陆地钻井普遍使用的旋转机械，位于钻台的转盘带动方钻杆转动，为井下提供动力。

旋转的方钻杆上面接有水龙头，水龙头挂在大钩上，泥浆就是由水龙头进入钻具内部的。

顶部驱动装置是海上钻井普遍使用的旋转机械，它位于大钩下面，是将水龙头和转盘的作用组合在一起，不用方钻杆，直接带动钻杆转动。

使用顶驱不需接单根，而是先将钻杆接为立柱立于钻台上，钻进时直接接立柱，而且不管钻头在什么位置，都可方便的接上顶驱循环、旋转，因此使用顶驱可提高钻井效率，减少钻井事故。

4. 循环系统泥浆由泥浆泵通过地面管线、立管、水龙带、水龙头泵送入钻具内，经过方钻杆、钻杆、底部钻具组合到达钻头，然后由环空返至地面。

再经振动筛、除砂器、除泥器、清洁机等固控设备，除去泥浆中的岩屑和无用固相，返回到泥浆池中再利用。

5. 动力系统所有钻井设备的最初动力来源于3~4台大功率柴油机（单机功率1000马力以上）。

陆地钻井通过联动装置（皮带、链条、齿轮、离合器等）将柴油机和绞车、转盘、泥浆泵等联结起来，各个机械的转速有固定的档位，不能做大范围调整。

海洋钻井是由柴油机带动发电机发电，将发出的交流电经硅整流为直流电，然后送往各个设备的直流电机上，由电机带动各部分工作。

直流电机是可无级变速的，因而各钻井设备可单独控制，并能无级调速。

6. 井场与海上钻井装置陆地钻井是在井位周围打一个水泥基础，然后将钻机固定在基础上。

活动住房则摆放在井场附近。

海上钻井除了钻机之外，还要有用于海上生产、生活的许多其它辅助设备，这些设备建造在专门的海上钻井装置上。

海上钻井装置有：固定式钻井平台、自升式可移动钻井平台，半潜式钻井平台（南5）、座底式钻井平台（胜利）、钻井驳船和自航式钻井船，胜利油田还建造了可在沙滩爬行的自走式钻井平台。

7. 辅助钻井工具1) 起升钻具用的卡瓦、安全卡瓦、吊卡等。

2) 上卸扣用的钻杆大钳、液压大钳、旋扣钳、套管钳等。

3) 特殊作业工具：取心、定向井、弃井等。

4) 各种打捞工具、侧钻工具。

三、常规钻井程序1. 开孔、下导管用36"钻头钻一个深几十米至百多米的井眼，下入30"导管，注水泥并候凝以将导管和地面表层固结紧密，然后在井口部位焊泥浆返出管。

陆地导管的作用为：①稳定松软的地表层；②形成下步钻井泥浆返回通道；③支撑下步钻井井口装置和下入套管的重量。

海洋钻井除此之外还有隔离海水的作用。

另外，对于没有井口平台的探井来说，后续套管重量不能坐在井口上，否则会导致导管倾倒，这就需要一套泥线悬挂器，以将后续套管的重量坐在有海床支撑的海底部位。

生产井在井位先安置了导管架，一般它的导管是由作业船用打桩方法先期打入海底的。

2. 表层作业用24"（或17-1/2"）钻头继续钻几百米，下20"（或13-3/8"）表层套管，注水泥固井。

安装套管头和防喷器组，并对防喷器和压井、阻流管汇等进行压力试验。

3. 二开作业用12-1/4"钻头继续钻进。

钻进中出于防卡等考虑，有时安排短起下钻，如果钻头中途磨损，则需起下钻、换钻头。

钻至设计井深后，在井眼状况不佳的情况下，要安排起下钻通井。

测井。

用电缆下测井工具测取地层参数。

为获取不同的地质资料，需分多次下入相应的仪器。

主要有：①中子、密度测井，②自然伽玛、自然电位测井，③双侧向、微侧向测井，④地层倾角测井，⑤垂直地质测井，⑥井壁取心和重复地层测试等。

如果测井时间较长，中途要安排通井，测井后为安全下套管，一般也要下钻通井。

下套管、固井。

套管串中接有浮箍、浮鞋、扶正器等保证注水泥质量的附件。

套管下到位循环打通后，进行注水泥作业。

先投入底胶塞，再依次注入前置液、隔离液、水泥浆，投入顶塞后替泥浆将水泥顶替到环空。

固井完毕后，候凝、装井口。

如果前面提到的设计井深是出于井眼安全考虑的中间深度，则该层套管为中间套管，装好井口后还需继续换小钻头进行三开甚至四开钻进。

否则即告完钻。

三开、四开的深井，有时下尾管固井。

4. 试油探井完钻后，如果有油气显示，一般要进行试油作业，以确定油气储量、产能等。

对于套管完成井要先下射孔枪，在储层部位射孔，然后下入测试管柱，诱导出油气流。

油气经测试管柱到达地面，使用不同的油嘴放喷，经加热器、分离器求产。

根据管柱中和地面的测试仪表可以得到地层的温度、压力数据及油气的各种参数。

对于裸眼完成井则无需射孔，直接下管柱测试。

看到此处！！！！！！！5. 弃井、完井作业弃井作业：探井试油完毕后（无显示则不试油），在射开的层位上部安放桥塞，并在其上打一100米左右的水泥塞，在500米深处打一水泥塞。

对于有保留价值的井，将各层套管从海底泥线悬挂器处倒开，带上防腐帽，以备日后回接。

对于无保留价值的井，则从泥面以下将各层套管用割刀割断，在海底打一个水泥帽将它封住。

完井、采油：生产井下套管固井后，不需试油，射开储层后下入生产管柱并安装采油树进行生产。

对于产能不佳的井可能进行酸化、压裂等增产措施；对于SZ36-1这样的稠油井，还需下筛管进行防砂处理。

四、钻井工艺与特殊作业1. 地层压力与井控前面我们说过，地层就象海绵一样，它的缝洞孔隙中充满了流体。

由于沉积和上覆岩层的作用，地层孔隙流体存在一定的压力，这个孔隙压力也就是地层压力。

可想而知，如果泥浆的液柱压力小于地层压力，地层中的流体就会溢到井眼，气体会顺井眼上升至井口，发生井涌甚至井喷。

因此，泥浆比重要尽量平衡地层压力的当量比重，这样即不会污染地层也不会发生井控问题。

当然，为安全起见，一般泥浆比重要略大于地层压力的当量泥浆比重。

发生井涌或井喷时，要迅速关闭防喷器，确认立管压力和套管压力以及涌出量，然后配制压井重泥浆着手压井。

2. 钻井液人们都把钻井液（即泥浆）称为钻井的血液。

的确，钻井液在钻井工程中的作用非同一般。

钻井液是由水（或油）与调节泥浆性能的处理剂配制而成的流体，具有一定的粘度、比重、切力、失水量、酸碱度等性能。

钻井液除了具有上面提到的携岩和平衡地层压力的作用外，主要还有以下几种作用：①冷却钻头；②压持、稳定井壁；③水力破岩；④提供井下动力钻具的动力；⑤传输井底测量仪器的信号等。

3. 钻井取心取心是为获取地下岩石资料所进行的特殊作业，即下入专门的取心工具，将井底岩石周围切碎而将其中的岩心取出来。

取出的岩心即可交付研究部门分析其孔隙度、油水饱和度等数据。

取心工具包括：取心钻头、取心筒和取心辅助工具。

取心钻头是中空的钻头，它可通过旋转钻进将井底岩石钻为柱状岩心。

随着取心钻头的钻进，岩心进入钻头上的取心筒的内筒。