1钻井概述-1
钻井基础知识1
钻井知识基础一、井身结构设计1、井身结构包括：(1)一口井的套管层次；(2)各层套管的直径和下入深度；(3)各层套管相应的钻头直径和钻进深度；(4)各层套管外的水泥上返高度等。
2、确定井身结构尺寸：一般由内向外依次进行，先确定生产套管尺寸，再确定下入生产套管的井眼尺寸，然后确定中层套管尺寸…….3、套管与井眼间隙：过小，小套管困难，固井质量难保证，过大，不经济一般大于10mm。
如17-1/2与13-3/8间隙为52.3mm，12-1/4与9-5/8间隙33.3mm。
目前套管尺寸从4-1/2到20共14种尺寸规格，每中尺寸规格又分多种钢级和壁厚。
目前见到的钻头尺寸从4-5/8到26共23种尺寸。
4、套管柱类型：导管（引导一开钻井液），表层套管（安装井口，继续钻井，悬挂以后各层套管），技术套管（封隔不同的压力层，保护生产套管），生产套管，尾管，组合套管，异径套管。
5、井口安装过程（1）一开钻井、下套管、固井、（候凝？）、导管打孔放浆、割导管、掉起、焊环形钢板（内圈不焊）、初凝、放浆、割套管（2）吊装套管头，底盘焊接（内外），安装井口。
（3）二开钻进，下套管，固井，上提防喷器组（固定在大梁上，提前松套管头螺栓），放好套管挂，上提套管，放挂下落，下放套管（坐挂），割套管，甩防喷器。
安装套管头，安装防喷器。
某井井身结构图二、各次开钻井口第1次开钻第2次开钻套管头结构卡瓦式。
第3次开钻1、通常的组成部分有：方钻杆：在钻柱的最上端，用于传递扭矩，有四方钻杆，六方钻杆（四方比六方允许有更大的间隙，六方传递的平稳性更好，欠平衡，且原管更小（172，150）。
钻杆：钢级：D55、E75、X95，G105，S135，V，最小屈服强度psi=6890pa≈0.007Mpa，尺寸：2-3/8，2-7/8，3-1/2，4，4-1/2，5，5-1/2，（6-5/8）加重钻杆：用在钻杆与钻铤间，缓和刚度变化，代替钻铤（小井眼，水平井，减少扭矩，卡钻）。
钻井工程介绍概况
的，防止了两井相碰事故的发生。
15、分支井 就是从一个主井筒中侧钻出两个或两个以上的 分支井筒的井。目前定义认为应为，从单一水平井
或近水平井筒中钻出多个水平分支井的钻井。
16、大位移井
一般是指井的位移与垂深之比等于或大于2的
定向井，也有指侧深与垂深之比的。 17、水平井 是最大井斜角保持在900左右，并在目的层中 维持一定长度的水平段的特殊井。
13、导向钻具复合钻井
是随着定向井技术发展而形成的一项实用新技术， 对中深定向井，大位移井和水平井而言，复合钻井技 术具有很大优势，该技术主要包括三部分：定向造斜、 复合钻进、轨迹导向。
14、防碰绕障技术
利用定向井多功能软件及电子单多点、有线随钻
测量系统和无线随钻测量系统等先进测量仪器，进行
18、取心井 就是需要从该井地层中将岩心部分取出或全 部取出的井。取心井发展：砂卡式单筒取心—— 双筒取心——油基钻井液取心——密闭取心—— 保压密闭取心——斜直井取心——水平井取心 19、R系列复合片全面钻进PDC钻头 R235特点： •胎体抗冲蚀性强 •采用Φ13.44mm标准复合片 •聚晶金刚石保径 •中锥形冠部轮廓,4翼刮刀式结构,较深的排屑槽利 于快速排屑,避免泥包 •低密度布齿,适用于较软地层的快速钻进 •深刀翼在软地层中可得到较高的钻速,另外可进行 有效地清洗和冷却切削齿。
3．表层施工（一开） 井深一般为100～150米。用Φ 445钻头， 下Φ 339.7套管，然后固井。主要作用的是： 保护地下水不受污染。 安装井控装置。包括防喷器；防喷器控制系 统；节流、压井管汇；钻具内防喷工具；液面 监测系统；放喷管线等。井控系统的安装有专 门的安装标准，要严格执行，关系到该井设备、 人身及井的安全保障，绝不可马虎。 由于地表面岩性疏松，防止钻进中井口塌垮， 动摇钻机基础。
钻井的概述
钻井的概述钻井是石油勘探和开发最主要的手段之一。
通过钻井才能证实勘探地区是否含油以及含油量多少;通过钻井才能将地下的油气开采出来。
钻井技术水平不仅直接影响到勘探的效果和油气的产量，而且关系到油田开发总成本的高低。
因此，提高钻井技术水平和钻井效率，降低钻井成本，对油气田开发具有十分重要的意义。
石油钻井，按钻井的目的，分为勘探井和生产并;按井身轴向角度，分为垂直并和定向井，定向井包括斜直井和水平井:按钻井的环境条件，分为陆地钻井、沙漠钻井和海洋钻井海洋钻井又按钻井装置分为固定钻井和浮式钻井等。
钻机是实现钻井工作的套综合性机组。
钻井技术水平的高低很大程度上取决于钻井设备的装备水平，无论是何种类型的钻井工艺，对钻井设备都有下列基本要求:(1)为了有效破碎岩石、形成井眼，钻具要有旋转钻进的能力。
因此要求机械设备必须给钻具提供足够的转矩和转速，并维持一…定的钻压;(2)为了满足钻具送进、起下钻具、可换钻头、下套管和处理井下事故的需要，机械设备应冇一定的起重能力及提升速度:(3)为了清洗井底、排出岩屑，要求机械设备能够提供钻井液，并产生足够的泵压和排量。
在满足这些基本要求的基础上，适应于不同钻井类型，形成了品种繁多、规格各异的钻井设备系列。
目前的钻井作业一般采用旋转式钻井法，就是将许多根长9m或12m的钻杆经螺纹连接起来，在儿端部装上钻头，由转盘给钻头一个旋转力进行钻井。
随着钻井技术的发展，钻井的深度越来越深，超深钻片的深度已达15000m以上。
钻井工艺也在不断提高，由原来的单孔重直钻井发展到钻定向斜片、水平井和丛式钻井。
新的钻井工艺对钻井机械提出越来越高的要求。
普通的以柴油机为动力的直接钻井方式，已满足不了现代钻井工艺的要求，先进的电驱动系统采用品闸管供电的直流电动机驱动或以变频装置供电的交流变频电动机驱动，方便灵活，控制性能好，得到了迅速的发展。
随着钻井工艺技术和钻井方法的不断改进与提高，各种新型钻井技术和设备，如顶部驱动钻机系统、随钻测量系统、钻井智能专家系统等，必将得到更广泛的应用。
钻井基础知识1-2
• 钻井目的
– 确切地了解地下地质情况，正确判断储油构造，为油田开发 方案提供第一手资料。钻井过程中，可以通过岩屑录井、取 心、电测得到地层分层、岩性、岩石的物理化学性质、含油 气情况。 – 开采油气，提高油气采收率 • 形成油气到地面通道。 • 油田开采后期钻注水或注气井。
3
吉林油田钻井工艺研究院
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二、钻井工程主体设备及工具
钻机的分类（使用地区）
陆地钻机 陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的钻机
海洋钻机
自升式钻井平台 半潜式钻井平台 钻井固定平台 钻井船
各种类型的钻机
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二、钻井工程主体设备及工具
钻机的组成及功能
1、起升系统
2、旋转系统
3、循环系统
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吉林油田钻井工艺研究院
一、钻井基础概论
连续管钻井法(柔杆钻井法)
钻头、加压装臵、动力机
连续管 下放至井底 为动力机提供动力 循环洗井液 钻头旋转，破碎岩石 清洗井底 延伸井眼
图6－3 连续管钻井示意图
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一、钻井基础概论
连续管钻井法(柔杆钻井法)
特点：
(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；
2008年仅中国石油年钻井数达到 19229口，进尺3545万米，井数居 美国、加拿大之后，进尺已经超 过加拿大，居世界第二位。
6
1960-1978年：发展阶段
1979年-现在：提高阶段
6
吉林油田钻井工艺研究院
一、钻井基础概论
2008年中国石油钻井数与世界主要国家对比
70,000
60,032
钻井基础知识简介
6甲酸盐钻井液具有良好的抗高温、抗污染能力，并可降低所使用的各种添加剂在高温条件下的水解和氧化降解进度。
7缺点：费用高。
2、甲酸盐钻井液配方：
甲酸盐盐水+生物聚合物+降滤失剂（低粘聚阴离子纤维素和烷基丙烯磺酸盐—AMPS聚合物的混合物）+超细碳酸钙（﹤10ｕｍ，作强降滤失剂）
第四节泥浆泵
泥浆泵是钻机循环系统设备之一,它象人的心脏一祥。常规钻进时,循环钻井液,清洗井底,辅助钻头更有效地破碎岩石；使用井下动力钻具时,通过泵入的钻井液,传递动力带动钻头转动；喷射钻井中,通过泵入的高压钻井液，经过喷嘴转换成水力能量,清洁井底并对岩石直接进行水力破碎,提高钻进速度。根据钻井生产技术发展的需要,对泥浆泵的要求愈来愈高,但其基本要求是：功率大、泵压高、排量大、流量稳定,耐腐蚀、耐磨损、易损件寿命长,重量轻、体积小、拆修方便、自动化程度高,
（2）具有良好的流变性，主要表现为较强的剪切稀释性和适宜的流型；
（3）钻进速度高；
（4）稳定井壁能力强，井径比较规则；
（5）对油气层的损害小，有利于发现和保护产层。固相含量少，可减轻固相的侵入，因而减小了损害程度；
（6）可防止井漏的发生，由于钻井液固相含量低，在不使用加重材料的情况下，钻井液的液柱压力低，从而降低了产生漏失的压力；
第五节泥浆净化装置
泥浆中的固相含量高时,降低钻速、加剧钻头磨损、污染泥浆性能、污染油气层、影响固井质量等。钻井时要及时清除泥浆中的固相含量，泥浆中固相含量的清除常用机械清除法和化学清除法。
机械清除法是利用重力沉淀、筛滤和离心旋流等机械方法清除泥浆中的固相含量。此法在现场上普遍采用（采用震动筛、除砂器等固控设备）,以清除大于l0微米的钻屑。
钻井基本知识
斜向钻井：用 于斜向钻井， 可以增加井眼 长度和产量
03
02
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水平钻井：用 于水平钻井， 可以增加井眼 长度和产量
垂直钻井：用 于垂直钻井， 可以增加井眼 长度和产量
2
钻井设备
钻井平台
01
02
03
钻井平台是钻 井作业的主要 设备，用于支 撑钻井设备， 进行钻井作业。
钻井平台有多 种类型，包括 固定式、半潜 式、自升式等。
设备准备：准备钻井设备， 如钻机、钻头、钻杆等
人员培训：对钻井人员进 行培训，确保操作安全
安全措施：制定安全措施， 确保钻井过程安全可靠
钻井作业
钻井准备：包括场地平整、 设备安装、人员培训等
钻井过程：包括钻井、取芯、 测井、固井等
钻井设备：包括钻机、钻头、 钻杆、泥浆泵等
钻井安全：包括安全操作规 程、安全防护措施等
04
井下复杂情 况：井下复 杂情况可能 导致钻井事 故和损失
钻井技术趋势
环保与绿色钻井： 减少对环境的影响，
提高钻井安全性
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定向钻井技术：提 高钻井精度，降低
钻井风险
04
自动化与智能化： 提高钻井效率，降
低人工成本
深海钻井技术：开 发深海油气资源，
提高能源供应
谢谢
钻井基本知识
演讲人
目录
01. 钻井概述 02. 钻井设备 03. 钻井过程 04.定义
钻井是一种通过 钻头破碎岩石， 形成井眼的工程 活动。
01
钻井技术广泛应 用于石油、天然 气、地热、矿产 等资源的勘探和 开发。
03
02
钻井的目的是为 了获取地下资源， 如石油、天然气、 地下水等。
钻井概述
要了解地下地质情况，证实已探明的构造是否有油、含有面积和油气储量，并把石油和天然气从地下开采出来，就需要钻井。
因此钻井是寻找和开发石油的主要手段，钻井是利用一定的机械设备将地层钻开一个井眼的过程。
在实训的过程中，我们不仅懂得并掌握了基本操作技能，实现了理论与实践相结合，不仅加强了对理论知识的理解，对知识的梳理，也加强了实践操作能力，对钻井只是有了完整的了解。
在模拟操作的过程中，检验了我们的实际动手能力及心理素质。
作为大学生要明确目标，做到自强、自信、自给自足。
我相信，在我们的努力下，将会收获更多的知识，使自己真正成为知识和技术兼备的双元化人才。
社会对大学生的需求量还是很大的，对现在就业难的问题，只能说明大学生自己的知识储备和社会实践能力太差，工作经验太少，动手操作能力太差，这些对于学习技能的我们来说，前景还是比较美好的，大学生的主要任务就是积累知识、积累社会经验，时时掌握钻井方面的新技术，尽最大能力不断的完善自己。
做为大学生，要把怎样做人放第一位，因为只有做好人，才能做好事。
因为社会需要我们这些懂技术的石油人才，为祖国的石油事业奉献一生，让祖国的经济建设快速发展，能源是一个国家的肉体，特别是石油资源，所以我们将会为社会的进步，做出不可磨灭的贡献。
一．钻井工程实习前的认识：（一）钻井机械的认识：1、主体包括：天轮、二层平台、A型和塔型井架、立管平台、扶梯、护栏2、天车包括：滑轮组、滑轮车电支架、轴、轴支架、3、天钩包括：钩身、钩座、侧钩、作用；正常钻进时旋转水龙头起下钻具时悬挂吊环4、水龙头包括：鹅颈管、旋转部分以中心管为主、承受全部重量作用：把循环系统旋转系统连接在一起、提供液体压力。
5、转盘包括：壳体轴承、转台、传动轴作用：传递扭矩涡轮钻具中承受反向扭矩起下钻时承受重量倒扣倒洗6、绞车包括：支撑系统传动系统制动系统润滑及冷却系统作用：完成起升和放下作用、可以辅助上卸钻进丝扣.提供给转盘不同的转速、辅助起升井架7、泥浆泵包括：单作用泵双作用泵卧室泵立式泵作用：给钻井液提供能量，把一定排量的钻井液通过中心管输到钻具保证正常循环8、游车（二）钻机系统的认识：1、起升系统：天车、游车、绞车、大钩、钢丝绳、井架作用：起下钻具、下套管2、旋转系统：转盘、水龙头、方口、方补心、钻具作用：传递扭矩、旋转钻进3、循环系统；泵、低高压管线、泥浆泵、立管、钻具、泥浆池、高压管线、钻头、泥浆池→泥浆泵→高压管线→立管→水龙带→水龙头中心管→钻具→钻头→井底→环形空间→泥浆槽→井底沙坑→井底沉沙池。
连续管钻井技术-1(钻井院贺会群)
Looks like anything is possible!!!
Technically it is!!!
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国 外 发 展 状 况
连续管钻井技术与装备
Total BJ DUCT jobs j
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
– US$0.50m US$0.15m
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国 外 发 展 状 况
连续管钻井技术与装备
Example Day Rates
Vertical drilling coil unit (includes motors but not consumables) – US$25,000 With nitrogen (depends greatly on N2 consumption) – US$30,000 Directional drilling (includes BHA, motors, directional driller) – US$50,000 US$50 000 With nitrogen (depends greatly on N2 consumption) – US$55,000
中国石油集团钻井工程技术研究院 CNPC Drilling illi Research h Institute tit t
加快连续管钻井技术研究 丰富小井眼特色钻井技术
贺 会 群
2009年6月23日
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内 容 提 纲
一、需求分析 二、连续管钻井技术与装备 三、连续管水射流径向钻孔技术 四、连续管微井眼钻采技术 四、认识与建议12Fra bibliotek
石油钻井基本知识
石油钻井基本知识目录一、石油钻井概述 (2)1.1 定义与分类 (3)1.2 发展历程 (4)1.3 石油钻井的重要性 (5)二、钻井设备与工具 (6)2.1 钻井泵 (7)2.2 钻井液 (9)三、钻井工艺技术 (10)3.1 钻前准备 (11)3.2 开钻前的井场布置 (12)3.3 钻进技术 (13)3.4 下套管与固井 (14)3.5 特殊钻井工艺 (16)4.1 地质勘探与油气藏 (18)4.2 岩石与地层特性 (19)4.3 钻井液与储层保护 (21)4.4 环境保护与安全 (21)五、钻井工程设计 (23)5.1 设计原则与方法 (24)5.2 钻井液设计 (25)5.3 钻具组合设计 (26)5.4 钻井进度计划 (28)六、钻井作业与管理 (29)6.1 钻井作业流程 (30)6.2 钻井现场管理 (30)6.3 钻井成本控制 (32)6.4 钻井技术创新与改进 (33)7.1 钻井安全风险与防范 (35)7.2 环境保护措施 (37)7.3 应急预案与事故处理 (38)八、钻井技术发展与展望 (39)8.1 新技术与新材料的应用 (40)8.2 跨界合作与创新 (42)8.3 未来发展趋势与挑战 (43)一、石油钻井概述石油钻井是一个复杂且高度专业化的过程，涉及从地表到地下深处寻找石油的过程。
石油钻井的目标是在地下找到含有石油和天然气的储层，这些储层通常位于地下数百米甚至数千米的深度。
为了找到这些储层，需要对特定的地质结构进行深入研究和理解，并利用先进的钻探技术和设备来实施钻探作业。
石油钻井的过程通常分为勘探钻井和开发钻井两个阶段，勘探钻井阶段主要是为了确定是否存在石油资源，以及了解这些资源的数量和质量。
这一阶段涉及到大量的地质调查和勘探工作，以确定最有潜力的钻探位置。
一旦找到石油资源，就会进入开发钻井阶段，这个阶段的目标是确定储层的位置、规模和性质，并为后续的开采和生产做准备。
钻井工程质量(单井 )等级评定规范-1概要
企业制度—执行类制度名称西南油气分公司钻井工程质量（单井）等级评定规范制度编号/ 制度文号西南油气[2013]174号制度版本/ 主办部门技术监督处所属业务类别石油工程业务/钻完井/钻井工程施工会签部门钻井工程处、勘探处、开发处、采油气工程处、生产运行处制度监督检查者钻井工程处、技术监督处审核部门企业管理处、法律事务处解释权归属钻井工程处签发日期2013年7月5日废止说明《西南油气分公司钻井工程质量（单井）等级评定办法》（西南油气〔2011〕103号）生效日期2013年7月5日制定目的规范西南油气分公司钻井工程质量验收管理工作，不断提高钻井工程施工质量和效益。
制定依据集团公司有关要求和油气勘探开发工作需要适用范围西南油气分公司约束对象钻井工程质量涉及的相关制度/业务类别/所属层级/1 基本要求1.1 钻井工程是一个系统工程，涉及的专业较多，为了加强钻井过程中质量控制，确保钻井施工的顺利完成，各施工单位要认真按照西南油气分公司钻井工程质量（单井）等级评定规范（以下简称规范）和钻井相关标准、规定，严格施工管理。
1.2 钻井工程质量是一个从设计、选择施工队伍和施工方案的质量控制开始，直到工程竣工验收为止的全过程质量控制。
各施工单位要制定施工过程质量控制活动的目标和计划，成立各施工阶段的质量控制小组，针对从设计到完井整个过程的各个阶段质量影响的主要因素，制定措施，使质量控制贯穿于生产全过程。
1.3 各施工单位要结合区块实际，编制切实可行的施工设计，从技术、组织、管理、经济等方面进行全面分析、综合考虑，确保施工方案技术可行、经济合理，以提高工程质量。
方案需报钻井工程处、工程监督中心及采油（气）厂审查，确认后方可开钻。
2 管理范围与职责2.1 分公司钻井工程处、勘探处、开发处、元坝气田开发建设项目部（以下简称元坝项目部）、川西油气增储上产会战指挥部（以下简称川西指挥部）、工程监督中心和采气（油）厂对分公司所属井的钻井工程作业进行技术管理和现场监督。
钻井简介
钻井(drilling)是利用机械设备，将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程。
按岩石破碎方式和所用工具类型，又可分为顿钻和旋转钻。
在地质工作中，利用钻探设备向地下钻成的直径较小、深度较大的柱状圆孔。
又称钻孔。
钻井直径和深度大小，取决于钻井用途及矿产埋藏深度等。
钻探石油、天然气以及地下水的钻井直径都较大。
主要功用为：
获取下下实物资料，即从钻井中采取岩心、矿心、岩屑、液态样、气态样等。
作为地球物理测井通道，获取岩矿层各种地球物理场的资料。
作为人工通道观测地下水层水文地质动态情况。
用作探、采结合，开发地下水、油气、地热等的钻井。
钻井通常按用途分为地质普查或勘探钻井、水文地质钻井、水井或工程地质钻井、地热钻井、石油钻井等。
钻井基本知识
按钻井方式分类：陆地钻井、 海上钻井等
按钻井液分类：清水钻井、 泥浆钻井等
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钻井设备
钻机
定义：钻机是用于钻孔的设备，是钻井基本设备之一
组成：钻机由钻头、钻杆、钻铤、稳定器等组成
分类：钻机可根据钻孔深度、钻孔直径、钻孔目的等进行分类
应用：钻机广泛应用于石油、天然气、矿产等资源勘探开发领域
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水：稀释粘土，使其易于操作
添加标题
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重晶石：增加钻井液的密度，有 助于平衡地层压力
钻井液的性能
密度：钻井液的重量，影响钻压和排量 粘度：钻井液的粘稠度，影响悬浮和携带岩屑 切力：钻井液的抗剪切力，影响井壁稳定 滤失性：钻井液中的水分透过滤纸的能力，影响井壁泥饼的形成和地层渗透率
钻井基本知识
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汇报人：
目录
钻井概述 钻井液 钻井应用
钻井设备 钻井技术 钻井发展趋势与挑战
01
钻井概述
钻井的定义
钻井是一种通过钻探技术将地面钻穿，从而形成井筒的工程技术。
钻井是石油、天然气等资源开发的重要手段，也是地质勘探、水文地质调查等领域的重要技术 手段。
钻井的主要目的是为了获取地下资源，同时也可以为地质研究、地下水利用等提供基础数据。
钻头
钻头是钻井设备中的重要组成部分，用于破碎岩石并形成井眼 钻头类型多样，包括刮刀钻头、牙轮钻头和金刚石钻头等 钻头选择应根据地层特性和钻井要求进行，以提高钻井效率 钻头磨损和损坏应及时更换，以保证钻井安全和效率
钻杆
定义：钻杆是钻井设备中的主要组成部分，用于传递钻压和扭矩
材质：通常采用高强度钢材制成，也有采用合金钢、不锈钢等材料
钻井液的循环与净化
第2章-钻井概述
(3)科学化钻井时期（1948～1968年）：这个时期钻井技术有了迅速发展。 采用了喷射钻井，镶齿、滑动密封轴承钻头，低固相、无固相不分散体 系钻井液及固相控制技术，总结出了影响机械钻速的有关因素，采用了 地层压力检测、井控技术及平衡压力钻井技术。
探井：为探明地下地质情况、获取地下油气资源分布及相应性 质等方面资料而钻的井。
开发井：以开发为目的，为了给已探明的地下油气提供通道所 钻的井，或为了采用各种措施使油气被开采出来所钻的井。
2.1 基本概念
1. 探井：目的是探明地质情况、油气分布及性质等。
1) 地层探井(参数井)：目的是了解地层年代、岩性、厚度、生 储盖组合等，为地球物理解释提供各种参数； 2) 预探井：区域勘探阶段以发现油气藏为目的； 3) 详探井(评价井)：在发现油气构造上，研究油气藏特点(面积 、储量、产能等)为目的。
旋转钻井
靠动力带动钻头旋转，在旋转的过程中对井底岩石进行破 碎，同时循环钻井液以清洁井底的钻井方法。
旋转钻井又分为转盘钻井、井下动力钻具钻井、顶部驱动钻井。
特点
1）破岩与清岩相接进行。 2）旋转动力大，转速高，破碎效率高。 3）设备复杂，起下钻繁琐。
2.1 基本概念
旋转钻井技术的发展
(1)概念时期（1901～1920年）：这个时期内开始将钻井和洗井结合在一起， 并使用了牙轮钻头和注水泥固套管技术。Leabharlann .1 基本概念三、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。
钻井方法 分类
人工钻井法 机械顿钻钻井法(冲击钻)
依据：
钻井基础知识介绍
钻井发展趋势
钻井发展趋势
国内外近十年来发 展的主要钻井技术
水平井 大位移井 小井眼钻井 欠平衡钻井 顶部驱动 连续油管钻井
未来的钻井研究项目 高效钻井的专家系统 激光钻井和射孔技术 海上作业能量供应综合系统 井壁稳定性研闭环）钻井
石油钻井的目的与任务
1859年，美国 E.H.Drake 在宾夕法尼亚 用钢绳冲击钻钻出第一口石油井（21.64m)。
1878年，福建巡抚丁日昌从美国购买一部 钻机，在台湾苗栗油矿钻成第一口油井。 钻到120米，石油“滚滚而出”，日产油1.5T。
1907年，山西巡抚曹鸿引进日本钻机，在 陕北延长钻成延1井，井深81米，日产油1T。
泥
浆
经
井
眼
泥浆泵
环
空
立管
流
泥浆回
回
水龙排带出管线 流管线
泥
(至立管)
浆
池
循环系统→分离装置
现代钻井系统组成
5.井控系统
现代钻井系统组成
5.井控系统
防喷器产品
井
闸板防喷器 环形防喷器
口
防
分流器
旋转防喷器
喷
电缆防喷器 带压作业装置
器
防喷器可实现的功能：
组
1) 密封钻具
2) 强行起下钻
3) 悬挂钻具
50639队
工程技术知识普及讲座之
钻井工程基本知识
授课人：李瑞琼 18643111165
2011年1月
提纲
一.钻井的概念
二.现代钻井系统组成 三.钻井流程 四.固井施工流程 五.岩层评价技术 六.完井技术
一、钻井基本概念
利用钻机设备（顿钻 钻机或旋转钻机）和 工具（钻头、钻柱 等），在地下钻出具 有一定深度的圆柱形 井眼（最大钻井深度 超 过 12000m ， 1985 年 原Soviet Union），以 达到勘探和开发地下 资源之目的。
钻井的名词解释
钻井的名词解释一、引言钻井是一项关键的工程技术，在能源开采和地质勘探领域扮演着重要角色。
本篇文章将对钻井的相关名词进行解释，并探讨其在实际操作中的应用。
二、钻井的基本概念1. 钻井钻井是指通过旋转钻头，将钢筒或钎杆沿井眼轴线向地下进行推进，以获取地下资源或从地下获取样本的过程。
钻井通常应用于石油、天然气、水源以及地质勘探等领域。
通过钻井可以获取有关地质结构、岩层特性和地下水文信息等重要数据。
2. 井眼井眼是指钻井机械在地下逐渐扩大的洞孔。
井眼的直径通常在几英寸到几英尺之间，并根据钻探目的和地质条件进行调整。
3. 钻具钻具是指用于进行钻井作业的工具和设备的总称。
主要包括钻杆、钻头、钻柱和钻机等。
钻具的选择和设计取决于地质条件、透水性和要求钻探的深度等因素。
4. 钻头钻头是一个装有钻刃和切削结构的工具，用于切破地下岩层并将碎屑带出井上。
钻头种类繁多，根据不同的工况和材质，选择合适的钻头可以提高钻井的效率和成功率。
三、钻井液1. 钻井液钻井液是一种流体，用于在钻井过程中冷却和润滑钻头、提供支撑地层、控制井洞稳定性以及将岩屑带出井上等。
钻井液需要具备良好的性能，如稳定性、密度、黏度和过滤性能等。
2. 钻井液循环系统钻井液循环系统是指钻井时钻井液所涉及的一系列设备和管线。
该系统包括钻井液处理装置、循环泵、分离器和泄漏控制设备等。
钻井液循环系统的设计和操作对于钻井的安全和成功是至关重要的。
四、井壁稳定1. 井壁稳定井壁稳定是指在钻井过程中，维持井眼周围地层稳定、防止井壁塌方和井壁损坏的技术措施。
通过选择合适的钻井液密度、井壁防塌剂和合理操作方法等，可以提高井壁稳定性。
2. 井壁防塌剂井壁防塌剂是一种添加剂，用于提高井壁稳定性并减少井壁的塌方和土体侵入井眼。
常见的井壁防塌剂包括混凝土、泥浆和钻探液等。
五、固井1. 固井固井是指在钻井完成后，通过注入特定材料，以加强井筒结构和保护井眼壁的过程。
主要目的是防止地下水和岩石层之间的交叉、油气泄漏以及井壁损坏等问题。
钻井工程1主要技术指标及质量要求直井身质量要求井深m
（一）钻井工程1.主要技术指标及质量要求2.井型、井身结构及钻具组合井型：使用直井和定向井（丛式井）两种，通常丛式井组布置4-7口井。
井身结构：一开:Φ311mm钻头⨯表层井深m+Φ244.5mm（钢级为J55、壁厚8.94mm）套管⨯表层井深；二开:Φ215.9mm钻头⨯设计完钻井深+Φ139.7 mm套管（钢级为N80、壁厚7.72mm）⨯设计深度（1）直井采用二开井结构（一开钻入稳定基岩20m）A. 一开钻具组合Φ311.1mm钻头+Φ158.8mm钻铤+方钻杆B. 二开钻具组合：Φ215.9mm钻头+Φ158.8mm钻铤+Φ127mm钻杆+Φ133方钻杆C. 取心钻具组合Φ215.9mm取心钻头+Φ177.8mm绳索取心钻具+Φ177.8mm镗孔钻铤×3根+Φ127mm钻杆+Φ133方钻杆（2）定向井采用二开井结构（一开钻入稳定基岩20m）A. 一开钻具组合Φ311.1mm钻头+Φ158.8mm钻铤+Φ127mm钻杆+Φ133方钻杆B.二开直井段钻具组合Φ215.9mm钻头+Φ158.8mm钻铤+Φ214mm稳定器+Φ127mm钻杆+Φ133mm方钻杆C. 定向造斜段钻具组合：(a)Φ215.9mm钻头+Φ165 mm弯螺杆+定向接头+Φ158.8mm无磁钻铤+Φ158.8mm钻铤+Φ127加重钻杆+Φ127钻杆+Φ133mm方钻杆(b)Φ215.9mm钻头+Φ165 mm直螺杆+定向弯接头+Φ158.8mm无磁钻铤+Φ158.8mm钻铤+Φ127钻杆+Φ133mm方钻杆D.稳斜段钻具组合满眼钻具组合或带动力钻具的复合钻。
3.钻井主要设备要求4.钻井液一开：坂土浆钻井液；二开：聚合物钻井液。
（具体参数见钻井工程设计）5.下套管方案（1）表层套管串结构：Φ244.5mm套管+联顶节（2）生产套管串结构：Φ139.7mm浮鞋+Φ139.7mm套管1根+Φ139.7mm浮箍+Φ139.7mm套管串+Φ139.7mm短套管1根+Φ139.7mm套管串+联顶节（3）套管串结构要求（生产套管）a阻位至浮鞋10米左右；b磁定位短套管的位置在主力目的煤层顶上20±5米左右；c套管接箍不能进煤层，煤层厚超过套管长度，接箍可排在夹煤矸石中部；d须使用套管头；e一口井配备至少12个扶正器。
举世瞩目的中国第一“地眼”——科钻1井
为 第二枇 实施的 国家重 大科 学工程 项 目 １９ ９ ７年 ８月 ， Ｄ Ｉ Ｐ组 织召 开 了“ 刺一 苏鲁 超 高 Ｃ 大
压 变质带 大 陆科 学钻 探 选 址 国家研 讨 套 ” ６ ，Ｏ多名 与
套 中外科 学 家 一致 赞 阿在 江 苏 北 部 东海县 娈施 ５０ （Ｏ ３
这 支优 秀 的队 伍 为 中国 、 民族 争 为
了光 。 ６月 ２ ８日 ， Ｄ 国 际太 陆科 Ｉ Ｐ（ Ｃ 学 钻探组 织 ） ６名专家 ， 在参 观 ｒ井
场 和 备 ， 与有 关人 员 进行 了交 井 流 后 ， 连称 赞 ， 负 责 人 鲁 塔 连 连 其
说 六遍 ：太 々业化 了 ！ “ 你们 的这 套 设 备 是 我 所 见 到 的 钻 探 设 备 中 晟 好的。” 当看 到井 队 良好 的 设施 和 后 勤保 障 时 ， 鲁塔 等 专家 连 声感 叹 说： 没有 想 到 中国 的 国有企 业这 么
重视 职 工的 ｌ ＿ 活条 件 外国专 作生 家 离开 时 ． 中 国大陆科 探 工 程 中 为 心 作 了 结论 ： 你 们 应 该 为 你 们 的 “ 钻探 承包 商感 到 自豪 ！” 中国大 陆科 探 中心 现场 指挥 部在 其 第 四期 《 场简 报》 现 中以 一半 的篇 幅 介绍 了德 国专 家对 ７ １ １队做 出的 高 ００
末蒗 的 太 陆科 学深钻 。
ｔ９ ９ ８年底 ， 国土 资 源邻 向 国家发展 计 划委 员套报
维普资讯
中 国“ 第一 地 眼” 定址 后 ， 国石 化集 团等 多家 承包 商 踊 跃 中 竞 标 ， 过初 战 ， 原 、 经 中 胜利 等 ４家 油 ｒ 日５支 队伍 人 围最 后 的竞
民 、 鹏 、 锦涛 、 李 胡 乔石 和 胡耀 邦 等党 和 国 家领 导人 曾经 视察 过 的 钻井 公司 ， 中原 钻井 三 公 司成 立 ２ ０多年来 ． 战线 广 泛 分 布在 ３个 国家 和 国内 １ ２个 油气 田 ， 钻井 １ ０ ４ ０余 口。 该公 司基 地设 在 当 年 曾被 焦裕 禄 书记 圈定 的“ 号风 沙 口” 。 在战 天 斗地 ， 一 上 搏 击市 场 的过程 中 ， 钻井 三公 司在 改革 中发展 ， 竞争 中壮 大 ． 在 逐 渐锻 炼 成 为一 支能 打硬 仗 ， 怍风 过 硬 的 钻 井 队伍 ， 国 内外 市 在 场 中， 以擅 打… ’ １ 字号 井 而 闻名 同行 ｋ 被 誉为 “ 血 之 旅” 早 ， 铁 在 １９ ９ ９年底 ， 公 司就从 有关 部 门获得 了科探 井信 息 ：经过认 该 真分 析咨询 ，中 原石 油勘 探 局 决策 层认 为 这 是一 项 意义 重 大 、 影响 深远 的工 程 ， 决定 由中原 钻 井ｊ 公 司组 成 专 门小组 密 切 跟
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钻井完ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ版
• 第一章、钻井地质基础知识 一、岩石的机械性质
1、岩石的机械性质 ⑴岩石的强度：岩石的强度是指抵抗外力破坏的
能力。
⑵硬度：岩石的硬度是指岩石抗压入的极限强
⑶岩石的塑性：在外力作用下，岩石破碎前呈现 永久变形的性质叫岩石的塑性。
⑷岩石的研磨性：钻头破碎岩石的同时，其本身 也受到岩石磨损，这种岩石磨损钻头的能力称 为岩石的研磨性。
⑶在轻钻井液中，固相含量应不超过10％（体积） 或密度不大于1150kg/m3。
⑷无用固相含量与膨润土含量的比值，应控制 在2﹕1～3﹕1。
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• 五）、PH值与钻井工作的影响 • 1、PH值过高，OH-在粘土表面吸附，会
促进泥页岩的水化膨胀和分散，对巩固 井壁、防止缩径和坍塌都不利，往往会 引起井下复杂情况的发生。另外，高PH 值的钻井液具有强腐蚀性，缩短了钻具 及设备的使用寿命。 • 2、通过PH值的变化，可以预测井下情况。 如盐水侵、石膏侵、水泥侵等都会引起 PH值的变化。
⑴粘土岩层。泥岩和页岩一般较软，钻速快，但 容易产生钻头泥包。这种地层极易吸收钻井液 中的自由水而膨胀，导致井径缩小。随着浸泡 时间的延长，井壁会产生垮塌现象，井径扩大。
⑵砂岩层。砂岩一般来说是较好的渗透层，在井 壁上易形成较厚的滤饼，易引起泥饼粘附卡钻。 另外滤饼对测井也有影响，所以必须使用优质 钻井液。
⑶砾岩层。在砾岩层中钻进易发生跳钻、蹩钻和 井壁垮塌。
⑷在当地层软硬交错时，易发生井斜，地层倾角 较大者也易发生井斜。
⑸当岩层中含有可溶性盐类，即钻到石膏层、 盐岩层时，要注意对钻井液性能的影响。
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二、钻井中地质录井工作 1、钻时录井
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20
0 1900
美国石油消耗
Oil Fields Peak
Production (Notional)
Oil Peaking Is Unavoidable
Regions Peak
Time - Decades Production
(Many oil fields)
U.S Lower 48 States 1945
2
1 0
1988 1992 1996 2000 2004
If World Production Were To Plateau, Oil Prices Would Rapidly Increase
Notional Trends
Oil Production
Oil Price
Time
中国的情况
概况（2003） 1. 人口 12.92 亿 (城镇化率: 40.53% 2. 能源消费 总量:16.78亿吨标煤,增长13.2%; 原煤:15.79亿吨,增长13.6%; 原油:2.52亿吨,增长12%； 电力：18891亿千瓦时，增长15.29%。 3. 能源生产 总量:16.03亿吨标煤,增长15.8%; 原煤:16.67亿吨,增长20.8%; 原油:1.7亿吨,增长1.6%； 电力：19106亿千瓦时，增长15.5%。
世界主要消费国家的石油消费量
排名
1 2 3 4
国
美 中 日 德
家
国 国 本 国
石油消费量
894.3 245.7 242.6 127.2
占世界比例（％）
25.4 7.0 6.9 3.6
5
6 7 8 9 10 11 12
俄罗斯
韩 印 国 度
122.9
105.0 97.9 92.9 92.8 89.7 85.4 80.9 3522.5
储量/gt
36.0 15.2 13.3 13.0 12.3 11.2 8.2 3.8 3.8 3.2 2.5 1.8 142.7
占世界比例（％）
25.0 10.7 9.2 9.2 8.6 7.4 5.7 2.9 2.8 2.3 1.7 1.2 86.7
世界主要产油国的石油产量占世界比例
排名
1 2 3 4 5 6 7
Year
2000
The world will peak (All regions)
The World Is Consuming More Oil Than It Has Been Finding.
Billions of Barrels / Year
40
Reserve Additions Minus Consumption 20
沙特 加拿大 伊朗 伊拉克 科威特 储量 362 184 181 157 138 阿联酋 委内瑞拉 俄罗斯 利比亚 中国 储量 126 109 82 54 50
在排名前10位的总储量中，中国的储量仅占3.465% 2008年中国石油产量1.89亿吨 世界第5位 石油消费3.68亿吨 49%需进口 2011年对外依存度56.5%
学习方法
• 注意石油钻井与小口径钻进的不同点 • 中英文资料
第一章:绪论
第一节 钻井与完井工程在石油工业中的地位
第二节 钻井与完井工程的主要内容
第三结 钻井与完井工程技术发展
第一节 钻井与完井工程在石油工业 中的地位
• • • 世界能源现状 中国能源现状 钻井技术发展与油气开发的关系
世界主要能源
主要能源
石油、天然气、 煤、核、电力
世界主要能源总消费
主要能源人均消费
按人口平均
世界石油
2004 年底探明储量
世界石油探明储量分布
排名
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
国家和地区
沙特阿拉伯 伊拉克 科威特 阿联酋 伊 朗 委内瑞拉 俄罗斯 美 国 利比亚 尼日利亚 中 国 墨西哥 世界石油储量
石油 世界 35.6% 中国 20% 煤炭 28.6% 70% 天然气 25.6% 3% 其他 11% 7%
煤炭储量与产量（2007年数据）亿吨 美国 中国 俄罗斯 其余（亚洲） 储量 2190 1670 1110 1060 产量 10.43 25.23 4.85 7.4
世界石油储量（2007年数据）亿吨
（年）
100 50 0 -50
Ｅ Ｕ ２ ５ イ ン ド 米 中 日 世
（ 年）
美 国
中 国
印 度
日 本
EU25
世 界
国
国
本
65
70
75
80
85
90
95
00
19
05
出处：BP Statistical Review of World Energy June 2006
界
世界能源－－天然气部分
2004年底探明天然气储量
Daily Production - MM b/d
United Kingdom
2.9 100%
Daily Production - MM b/d
3.0
3.5 3.4 3.3
Norway
100%
2.8
2.7
95%
95% 3.2 3.1 3.0 2.9 1994 1996 1998 2000 2002 2004
3.5
3.0 2.8 2.6 2.6 2.5 2.4 2.3 64.6
意大利 法 国
加拿大 巴 西
墨西哥 世界石油消费总量
主要石油贸易趋向
石油的供需
世界的石油需求
・从各国的石油需求来看，美国占压倒性多数，为世界总体的1/4。 ・最近5年间，世界总体石油需求增长的约1/3来自于中国。
（百万吨） （ 百万ト ン）
中国能源形势
一.2008年我国总能源消费 1、2008年我国总能源消费折合28.5亿吨标煤 • 人口20% 能源消耗15% GDP 6% • 人均能源消费远低于发达国家平均水平，略低于 世界人均消费水平的1/2 • 达到发达国家能源消费水平，消费总量将达80亿 吨标煤。
中国资源消费结构（2007）
天然气（亿m3）
我国已探明可采储量约占全世界1% 2008天然气消费总量760亿m3约占我国 总能耗的3.2%，天然气消费所占比例增长 较快。
中国能源消费品种构成
100% 80% 60% 40% 20% 0% 水 石 煤5 4.9 2.2 17.1 75.8
中国能源生产品种构成
100% 80% 60%
40% 20% 0% 水 电 天然气 原 油 原 煤
1980 3.8 3.0 23.8 69.4
1985 4.3 2.0 20.9 72.8
1990 4.8 2.0 19.0 74.2
1995 6.2 1.9 16.6 75.3
2000 8.2 3.4 21.8 66.6
3.5 100% 3.4 3.3 3.2 3.1 3.0 2.9 1967 1969 1971 1973 1975 1977 85% 90% 95%
15.6 100% 15.4 15.2
North America
98%
15.0
14.8 14.6 94% 14.4 1980 1982 1984 1986 1988 1990 96%
1990 5.1 2.1 16.6 76.2
1995 6.1 1.8 17.5 74.6
2000 6.8 2.5 24.6 66.1
2001 7.7 2.7 24.3 65.3
2002 7.8 2.6 24.0 65.6
2003 7.4 2.8 22.7 67.1
天然气
2003年人均能源消费量国际比较，toe
参考书
• Applied drilling engineering, Adam T. et al • 钻井工程理论与技术,陈庭根等，石油大学 出版社，2000 • 油井设计基础和计算，沈忠厚编著，石油 工业出版社，1988
参考书（续）
• 钻井手册（甲方）编写组，钻井手册（甲方），1993 • 周开吉，郝俊芳，钻井工程设计， 1996 • 刘希圣等编. 钻井工艺原理（上、中、下）. 北京：石油工 业出版社，1998 • 万仁溥，现代完井工程（第二版），石油工业出版社2000， • 鄢捷年. 钻井液工艺学. 东营：石油大学出版社，2001 • 苏义脑，钻井力学与井眼轨道控制文集，石油工业出版社， 2000 • IADC Drilling Manual - 11th Ed，IADC，1992， Redesigned 2007
钻井与完井工程
主讲：姚爱国 窦斌 工程学院钻探与基础工程系
《钻井与完井工程》课时安排
• 绪论(4学时)
– 概述 – 钻井设备与过程 – 新技术
定向钻井与防斜（6 学时） 阶段总结
固井完井（4学时） • 井身结构设计（6学时） 完井（2学时） • 钻井液（2学时） 储层保护（4学时） • 钻井工艺（8学时） • 压力控制(6学时) 环境保护（2学时） • 欠平衡钻井技术 试验（4＋8学时）
国家和地区
沙特阿拉伯 俄罗斯 美 国
产量/mt
418.1 379.6 350.4 178.5 168.9 166.8 151.4 3556.8
占世界比例（％）
11.75 10.67 9.85 5.02 4.75 4.69 4.26 50.99
墨西哥 中 伊 国 朗
委内瑞拉 世界石油产量
人均石油消耗
2001 8.7 3.3 19.4 68.6
2002 8.4 3.1 17.3 71.2
2003 7.7 2.9 15.2 74.2
Energy consumption follows development