《钻井工程》学习指南
钻井工程知识.
1第一部分 钻井工程术语（应知应记住）HSE 两书一表：HSE 作业计划书，HSE 岗位操作指导书，HSE 现场检查表。
1、油气钻井工程： 现代油气钻井工程包括井位选定、钻井作业前的准备、钻进、固井、测试、完井等项作业内容。
2、井身结构： 包括井中套管的层数及各层套管的直径、下入深度和管外的水泥返深，以及相应各井段钻进所用钻头直径。
3、井的类别 ： 按一定的依据划分的井的种类。
按钻井的目的可分为探井和开发井； 按完钻后的井深可分为浅井、中深井、深井和超深井；按井眼轴线形状可分为直井和定向井。
● 超深井 在中国一般指井深大于6000米的井。
● 深井 一般指深度为3000～6000米的井。
● 中深井 一般指深度为2000～3000米的井。
● 浅井 一般指深度小于2000米的井。
4、钻井方法类别● 转盘钻井： 利用转盘和钻柱带动钻头的旋转钻井方法。
● 顶部驱动钻井： 利用安装在水龙头部位的动力装置带动钻柱旋转的钻井方法。
可在起下钻过程中随时恢复旋转和循环。
● 井底动力钻井： 利用井底动力钻具带动钻头的旋转钻井方法。
● 海上钻井 利用固定式或移动式钻井平台在不同水深的海上进行的钻井.● 空气（天然气）钻井： 用空气（或天然气）作为钻井液体，在一些特定岩层中进行的钻井。
● 泡沫钻井： 用泡沫作为钻井流体进行的钻井。
适合于低渗、低压油气层。
● 充气钻井液钻井： 用钻井液和空气的混合物作为钻井流体进行的钻井。
● 雾化钻井： 用水和泡沫剂的混合物注入到空气流中作为钻井液进行的钻井。
主要用在钻遇含水或含油砂岩中的流体而无法使井干燥的情况。
● 平衡压力钻井： 作用于井底的压力等于该处地层孔隙压力情况下进行的钻井作业。
● 欠平衡压力钻井 作用于井底的压力略低于该处地层孔隙压力情况下的钻井作业。
● 近平衡压力钻井 作用于井底的压力略大于该处地层孔隙压力情况下的钻井作业。
5、钻具 ：井下钻井工具的简称。
一般来说，它是指方钻杆、钻杆、钻铤、接头、稳定器、井眼扩大器、减振器、钻头以及其它井下工具等。
钻井工基础培训课程
青工岗位培训课堂培训大纲与辅导教材（外钳工）长庆钻井职工培训中心青工岗位培训课堂培训大纲与辅导教材（20 年度）项目部(专业公司)基层队（站）外钳工青工岗位培训课堂外钳工培训大纲一、课程基本情况开课单位：川庆钻探公司长庆钻井总公司钻井队。
施教对象：钻井队在岗外钳工。
适用性质：岗位专业知识补充、技能提高培训。
考核方式：理论专业知识采取综合闭卷考试（每月至少1次）；操作技能采取现场单项考评。
通过月考、季赛、年总结等重要环节的综合考评，产生月度、季度、年度岗位明星。
总学时：170课时。
选用教材：职业技能培训教程与鉴定试题集石油钻井工自编教材：青工岗位培训课题辅导教材钻井施工HSE作业文件警示教材参考教材：钻井司钻钻机操作维护手册石油钻井工模块式技能培训教材钻井工程实训指导井控技术井控设备二、课程的性质、任务和教学目标（一）性质：钻井技术知识涵盖面广泛、内容庞杂，是系多门学科于一体的完整体系。
钻井技术既涉及石油地质知识、钻井柴油机知识、钻井液知识，又涉及到机械设备维护检修技能，还与井下复杂情况有着密切的关系，同时也受着操作者本人的生产经验影响。
其综合技能既来源于系统性、层次性的专业基础知识学习，又少不了操作者日积月累的现场生产经验。
石油钻井工的技能培训，不是一蹴而就、立竿见影短期行为，是长期坚持不懈的系统性学习，是随着岗位的需求而不断进行补差的日常学习行为。
（二）任务：本大纲针对钻井队岗位员工技能现状、人员结构，结合岗位要求，突出岗位应知应会，制定了岗位标准，使岗位员工参照标准寻找自身技能差距，开展日常的知识、技能培训学习活动。
从而夯实岗位基础知识和操作技能，最终实现岗位与岗位员工的专业知识、综合技能及素质相吻合的局面。
（三）教学目标：通过岗位系统培训，使钻井队外钳工能够有计划、有步骤地掌握岗位应知应会知识和技能，夯实岗位操作基础，逐步提升安全生产能力，全面提高综合素质。
经过一完整周期的培训学习，使外钳工能够增强安全生产意识；熟知岗位职责、巡回检查及岗位交接班、岗位负责制内容并自觉认真履行；熟练掌握井口设备、工具的使用和维护；熟练掌握各种工况下的关井程序。
《钻井工程》课程教学大纲
《钻井工程》课程教学大纲英文名称：Drilling Engineering 课程编号：040135适用专业：石油工程学时：54 学分：3课程类别：学科大类基础课课程性质：主干课程一、课程的性质和目的该课程是石油工程专业的三门主干专业课之一，为石油工程专业必修课。
目的是使学生了解油气钻井的基本工艺流程、常用钻井设备与井下工具，掌握钻井工程技术原理、理论方法与现场应用；了解钻井工程技术的发展趋势、新技术和新工艺；了解学科研究的前沿内容。
通过该课程的学习，具备从事钻井工程领域科学研究的基础、具备油气井工程现场工程施工的一定工程素质。
二、课程教学内容绪论（1）钻机的组成及钻井工具（2）钻井工艺流程及井身结构（3）钻井的工程地质条件第一章钻井的工程和地质条件第一节地下压力特性（1）地下各种压力（2）地下压力评价（3）地层破裂压力本节重点：地层压力、地层破裂压力、地应力，预测原理、测试方法；本节难点：异常地层压力成因及其评价。
第二节岩石的工程力学性质（1）岩石的机械性质（2）井底条件下岩石的机械性质及其影响因素（3）岩石研磨性（4）岩石的可钻性（5）硬度及塑性系数实验（实验课）本节重点：岩石的力学性质及其影响因素，硬度与塑性的评价及其应用。
第二章钻进工具第一节钻头（1）刮刀钻头的结构及工作原理（2）牙轮钻头的结构及工作原理（3）金刚石材料钻头的结构及工作原理（4）钻头的类型及分类法本节重点：牙轮钻头、PDC钻头的结构及其破岩原理；本节难点：牙轮钻头产生滑动的的机理及其应用。
第二节钻柱（1）钻柱的作用与组成（2）钻柱的工作状态及受力分析本节重点：钻柱的结构及其分类，钻柱设计基础；钻柱失效的原因及其预防。
本节难点：钻柱失效机理分析。
第三章钻井液第一节钻井液的定义及功用（1）钻井液的定义（2）钻井液的功用第二节钻井液的组成和分类（1）钻井液的组成（2）钻井液的分类第三节钻井液的性能（1）钻井液的密度（2）钻井液的流变性能及调整（3）钻井液的造壁性能及降滤失量剂第四节钻井液的固相控制（1）钻井液中的固相对钻速的影响（2）固相控制方法（3）钻井液固相控制设备（4）聚合物絮凝剂第五节井塌及防塌措施（1）井塌的征兆与危害（2）防止井壁坍塌的措施第六节油气层保护及完井液（1）储层损害的主要原因及防止措施（2）完井液本章重点：钻井液主要性能指标及其调节方法，固控系统及其使用，完井液性能要求；本章难点：影响钻井液性能的因素分析，完井液对于油气开发的影响机理。
钻井工程自学基本要求
10.油井水泥性能及与钻井的关系；
11.隔离液的作用及分类；
12.影响固井质量的因素及提高固井质量的措施；
13.完井的任务及原则；
14.完井的方式的类型及各自的特点。
【掌握】
1.套管的分类及各自的作用；
2.井设结构设计的原则；
3.井身结构设计的内容、依据和设计步骤；
2.刮刀钻头结构、破岩机理；
3.牙轮钻头的类型、结构、牙轮钻头的运动形式及破岩机理，三种特殊结构产生滑动的原因及产生滑动的方向和剪切掉的岩石；
4.金刚石材料的特点，金刚石钻头牙齿的镶装方式，金刚石钻头的结构、水力结构、破岩机理；
5.PDC钻头的意义，特点，结构特性，破岩机理；
6.钻柱的作用，组成，各部件的结构特点；
2.井眼内存在的各种压力及计算，井眼与地层压力的关系；
3.平衡压力钻井技术、欠平衡压力钻井技术的关键及适用范围；
4.溢流的原因及征兆；
5.气侵的途径及特点；
6.“U”型管平衡原理计算地层压力和压井液密度；
7.关井立管压力的测定；
8.压井遵循的原则；
9.压井参数的计算；
10.压井方法及步骤，参数的变化。
4.关井方式选择，关井的“四七”操作步骤；
5.“U”型管平衡原理计算地层压力和压井液密度，关井立管压力的测定；
6.压井理论（参数）的计算；
7.压井方法及步骤，参数的变化；
8.特殊压井方法。
【掌握】
1.概念：溢流、井涌、关井、压井、循环立管压力、初始立管循环压力、终了循环立管压力、平衡压力钻井技术、欠平衡钻井技术等；
7.岩石单轴强度的类型及大小关系等。
三、思考与练习
课后思考与练习题
上交作业
钻井工程培训2
90’s
2000+
50’s
四、钻井工具与设备 Drilling Tools and Equipments
钻头
钻头类型
按结构及工作原理分类: 刮刀钻头、牙轮钻头、 PDC钻头、金刚石钻头 按功用分类 ：全面钻进钻头、取心钻头、扩 眼钻头 3-3/4"~36" 钻头进尺（米） 钻头工作寿命（小时） 机械钻速（米/小时） 单位进尺成本（元/米）
(Stabilizer)等井下工具。
钻柱的作用
提供钻井液流动通道； 给钻头提供钻压； 传递扭距； 起下钻头； 计量井深。 观察和了解井下情况（钻头工作情况、井眼状况、地
层情况）；
进行其它特殊作业（取芯、挤水泥、打捞等）； 钻杆测试(Drill-Stem Testing)，又称中途测试。
井身结构设计步骤
求中间套管最大下入深度假定点
根据可能钻遇的最大地层压力求设 计破裂压力梯度
验证中间套管是否有卡套管的危 险
如有，则应减小下深
求尾管下入深度的假定点
验证尾管是否有卡套管的危险
计算表层套管下入深度
套管尺寸与井眼尺寸选择及配合
设计中考虑的因素
生产套管尺寸应满足采油方面要求。根据生产层的产能、
套管与井眼之间有一定间隙，间隙过大则不经济，过小 会导致下套管困难及注水泥后水泥过早脱水形成水泥桥。 间隙值一般最小在9.5~12.7mm(3/8~1/2in)范围，最 好为19mm(3/4in)。
套管尺寸与井眼尺寸选择及配合
套管及井眼尺寸标准组合
钻井工程基本知识
第一章钻井工程基本知识石油和天然气是宝贵的能源和化工原料，它们埋藏在地下几百米、上千米甚至超过万米的岩层中。
为了寻找油气藏，开采石油天然气，需要钻井，需要一整套俗称钻机的钻井机械及设备。
研究、设计、制造钻并没备，并使其随着钻井工艺技术的发展不断地改进更新，是石油机械工作者的任务。
因此，我们需要学习有关钻井工程的一些基本知识，了解钻井工艺对设备的要求，掌握钻并设备的组成、工作原理、特点和发展概况。
本章内容分为四节。
(1)石油地质常识一般性介绍油气成因，油气藏形成的地质条件及探查方法，油、气物理性质及我国油气资源的分布概况。
(2)钻并工艺概述介绍常规钻井，即钻直井的钻井方法、钻井工艺过程、钻井参数、井斜及其控制等方面的基本知识和定向并的概念。
(3)常规钻并技术简要介绍几种常规钻井技术的基本概念和特点，如喷射式钻井、平衡压力钻井、常规定向钻井的造斜方法与工具等。
(4)钻井技术的新发展介绍几种跨世纪的油气钻探新技术及时钻井设备的要求，如欠平衡钻井、深并超深并钻井技术、水平并技术与导向钻具、小并眼钻井技术及钻机和井下钻并系统，连续柔管钻并技术及设备等。
第一节石油地质常识1．地壳的组成地球自生成至今已有45—60亿年，平均半径为637lkm。
地球内部可分为地核、地慢和地壳三个同心排列的圈层，如图1—1所示。
各团层物理状况可参见表I—1。
地壳厚度各处并不相等。
最厚处达70一80 km，最薄处只有5—6km，平均为33km。
地壳由岩石组成，岩石依成因的不同可分为火成岩、变质岩和沉积岩三大类。
(1)火成岩又名岩浆岩，是高热的岩浆冷凝后形成的岩石，呈块状，元层次，致密而坚硬，如花岗岩、玄武岩、正长石等。
(2)沉积岩火成岩、变质岩和早期形成的沉积岩，经风吹、雨打、温度变化、生物作用等被剥烛、粉碎、溶解形成碎屑物质及溶解物质，再经风力、水流、洲rr、海洋搬运至低凹处沉积下来，越积越厚，经压实、固结而形成了沉积岩。
沉积岩有层次、儿隙、裂缝和溶洞，并有各种古代动植物残骸遗迹形成的化石。
《钻井工程》学习指南
《钻井工程》学习指南钻井工程是石油工程领域中的重要专业，属于石油工程的前期探查环节。
钻井工程的学习包含了钻井工艺、钻井工具与设备、钻井流体、钻井工程计算与设计等多个方面，因此需要学习者具备扎实的理论基础和实际操作经验。
钻井工程的学习可以从以下几个方面进行：1.掌握基本概念和理论知识：钻井工程学习的第一步是了解钻井工程的基本概念和理论知识。
学习者需要掌握钻井工程的定义、分类、工程团队的组成等基本概念，同时了解井眼轨迹、井壁稳定、钻井液、井下作业等理论知识。
2.学习钻井工艺和操作技术：钻井工程学习的重点是学习钻井工艺和操作技术。
学习者需要深入了解钻井过程中的各个环节，包括钻井方案的制定、岩层力学分析、井眼设计、钻杆组合、钻井液循环、完井工艺等。
通过理论学习和实际操作，掌握各种钻井工艺和操作技术，提高解决问题的能力。
3.掌握钻井工具与设备：钻井工程学习的一项重要内容是学习钻井工具与设备。
学习者需要了解主要钻井工具的结构原理和使用方法，包括钻头、钻杆、钻井液循环装置、测井仪器等。
通过实际操作和实验，熟悉各种钻井工具的使用和维护，提高工具选用和使用的能力。
4.学习钻井流体：钻井流体是钻井工程中不可或缺的一部分，学习者需要掌握钻井流体的种类、性能要求、配方设计和施工方法等知识。
同时，还需要学习钻井过程中，钻井液循环系统的设计和操作，掌握解决钻井液污染和泥浆环境保护的技术。
5.钻井工程计算与设计：钻井工程计算与设计是钻井工程学习的重要内容。
学习者需要学习钻井井眼轨迹计算、地层动力学计算、井壁稳定性分析、钻井液性能计算、井下作业设计等方面的知识。
通过理论学习和实际案例分析，提高计算和设计能力。
在学习钻井工程时，学习者还可以参与钻井工程实习，实践操作技能和理论知识。
可以通过参观实验室和钻井现场，了解钻井工程的实际操作和管理。
除了以上的学习内容，学习者还需要关注新技术和发展趋势。
随着油气资源的不断开发和产出需求的增加，钻井工程技术也在不断发展，学习者需要关注行业动态，了解新技术和设备的应用。
钻井工教学计划和教学大纲
钻井工教学计划和教学大纲钻井工教学计划和教学大纲随着石油工业的发展，钻井工作成为了石油勘探和开采过程中不可或缺的环节。
为了培养高质量的钻井工人，教学计划和教学大纲的制定变得至关重要。
本文将探讨钻井工教学计划和教学大纲的设计原则、内容和实施方法。
一、设计原则钻井工教学计划和教学大纲的设计应遵循以下原则：全面性、系统性、实用性和灵活性。
全面性是指教学计划和教学大纲要涵盖钻井工作的各个方面，包括理论知识、实践技能和安全意识等。
只有全面了解钻井工作的方方面面，学生才能够成为合格的钻井工人。
系统性是指教学计划和教学大纲要按照一定的逻辑和层次进行组织，使学生能够逐步掌握钻井工作的核心概念和技能。
从基础知识到高级技术，教学内容应有条不紊地进行。
实用性是指教学计划和教学大纲要紧密结合实际工作需求，培养学生解决实际问题的能力。
通过实践操作和案例分析，学生能够更好地理解和应用所学知识。
灵活性是指教学计划和教学大纲要能够根据学生的实际情况进行调整和优化。
不同学生的学习能力和背景不同，教学计划和教学大纲应具有一定的灵活性，以满足不同学生的需求。
二、教学内容钻井工教学计划和教学大纲的内容应包括以下几个方面：基础知识、操作技能、安全意识和团队合作。
基础知识包括钻井工作的原理、设备和工具的使用方法，以及钻井液的性质和处理方法等。
学生需要通过理论学习和实践操作，掌握钻井工作的基本概念和原理。
操作技能是学生必备的能力之一。
教学计划和教学大纲应包括实践操作的环节，让学生亲自参与钻井工作，掌握各种操作技能，如井口操作、井筒完整性检查和井下作业等。
安全意识是钻井工作中最重要的一环。
教学计划和教学大纲应注重培养学生的安全意识，包括事故预防、应急处理和个人防护等方面的知识和技能。
团队合作是钻井工作中不可或缺的一部分。
教学计划和教学大纲应包括团队合作的培养，通过小组讨论、项目合作等方式，培养学生的团队合作精神和沟通能力。
三、实施方法钻井工教学计划和教学大纲的实施方法应灵活多样，结合理论学习和实践操作。
《钻井工程》课程标准
《钻井工程》课程标准课程名称：钻井工程适用专业：三年制高职油气开采技术专业建议学时：1 课程定位与设计思路1.1 课程定位本课程是中等职业学校石油开采钻井专业的一门必修的专业课。
对应岗位是：石油钻井工程生产工艺技术及钻井设备的维护保养。
任务是：使学生掌握石油钻井工程生产工艺技术及钻井设备的维护保养的基本理论，基本知识和基本操作方法，使学生具有分析和解决石油钻井工程中常见问题的基本能力，为以后从事技术工作及开拓新的技术领域打下必要的基础。
本课程的的教学内容主要分为三大块:自喷井的生产与管理（含气举采油基础知识）有杆泵、井的生产与管理和注水井的生产理管理。
其中自喷井的生产与管理，包含了气举采油基础知识。
2 工作任务与课程目标2．1 工作任务本课程主要为采油工岗位服务,所以开展教学活动的场所是采油实训基地、采油实训室、仿真模拟室和多媒体教室。
根据教学目标，学生主要是采油工的角色，其工作任务为：能对自喷井进行维护管理；能操作抽油机设备，常见故障的处理；能对油水井的生产参数进行调控及其生产动态分析；能对油水井进行巡回检查；会录取并计算油、水井和计量站的资料,填写生产报表；维护、保养采油设备,调整设备运行参数；调整注水量,向配水间、注水井供水；收集、整理油、水井的地质资料,并进行工况分析和动态分析；2.2 课程目标通过本课程的学习，使学生掌握石油钻井工程生产工艺技术及钻井设备的维护保养的基本理论，基本知识和基本操作方法，使学生具有分析和解决石油钻井工程中常见问题的基本能力。
具体如下：2.2.1 能力目标（1）具有石油钻井工程现场发现问题、综合分析问题和解决生产工艺问题的能力（2）具有掌握石油钻井新技术、新品种、新设备的能力。
（3）按石油钻井生产任务要求，运用所学知识提出工作见意，完成工作任务，进行石油钻井生产操作技术总结的能力。
（4）合理选择和使用石油钻井工程施工中的各种工具。
2.2.2 知识目标（1）能阅读石油钻井工程设备系统图，具有一定的调整、使用、分析石油钻井工程施工过程的知识。
《钻井培训教材》课件
在钻井过程中，应密切关注储层的变化情况，及时调整钻井液性能和钻井参数，以确保储 层不受损害。同时，加强储层保护的监测和评估工作，不断完善储层保护技术和实践。
05
钻井工程实例分析
深海钻井实例
总结词
深海钻井难度大，技术要求高，需要先进的设备和工艺。
详细描述
深海钻井面临诸多挑战，如水深、温度、压力等，需要采用 特殊的钻井技术和设备，如浮式钻井平台、深海钻机、水下 井口等。同时，深海钻井还需要考虑环境保护和安全生产等 方面的问题。
06
钻井安全与环保
钻井作业安全规范
钻井作业人员资质要求
确保所有参与钻井作业的人员都具备相应的资质和证书，并经过 专业培训。
钻井设备安全检查
定期对钻井设备进行安全检查和维护，确保设备处于良好工作状态 。
作业现场安全措施
制定并实施作业现场的安全措施，包括设置安全警示标识、配备消 防器材等。
钻井事故预防与处理
钻头选择
根据岩石性质和钻进方式 ，选择合适的钻头类型和 规格，以提高钻进效率和 延长钻头寿命。
钻压控制
钻压是影响钻进效率和钻 头寿命的重要因素，需要 根据岩石性质和钻进方式 ，合理控制钻压大小。
取芯工艺
取芯方式
取芯是钻井过程中的一项重要工 作，可以采用常规取芯和非常规 取芯两种方式，根据实际情况选
02
钻井设备与工具
钻机设备
钻机概述
钻机组成
介绍钻机的种类、结构和工作原理，以及 钻机在钻井过程中的重要性和作用。
详细介绍钻机的各个组成部分，如动力系 统、传动系统、底座、井架等，并解释各 部分的作用和工作原理。
钻机选型
钻机维护与保养
根据不同的钻井需求和地质条件，指导用 户如何选择合适的钻机型号和规格。
钻井队学习参考资料第一期(钻工)
钻井工学习参考资料第一期（钻工）一、如何正确使用钻具正确卸放钻具（使用叉车轻取轻放）；正确摆放钻具（钻具摆放整齐，两头距管排架不超过两米，摆放层高不得超过三层）；严禁在钻具上摆放重物及腐蚀性化学药品，更不能将其当作工作、焊接平台；上钻台前要通径并带好护丝；接单根时要先涂抹标准丝扣油并轻对扣；上扣时要按规定扭矩上扣；要定期倒换钻具。
二、1、2、3级井控的核心工作一级井控：利用泥浆密度平衡地层压力实现平衡钻井--核心工作：控制好泥浆密度及井筒液柱高度（及时灌浆）。
二级井控：一级井控失败，利用井控装备控制井口，再建井下压力平衡—核心工作：井控装备要处于正常待命工况（注重日常检查），坐好岗：早发现、早报告、早处理。
三级井控：井喷失控—核心工作：有效组织抢险。
三、井控工作的指导方针立足于一级井控，搞好二级井控，杜绝三级井控四、诱发溢流的常见原因1、泥浆密度（ ）降低：如井侵、加胶液过快、罐面大量用清水搞卫生、比重计不准（偏大）等，是造成井涌最多、也是发生溢流的最主要原因。
2、井筒液柱高度（H）下降：如起钻不灌浆或灌浆不满不及时、井漏等。
3、抽吸力变大：如起钻过快、泥包拔活塞、泥饼虚厚、环空变小等五、现场井控工作的主线预防溢流-----发现溢流---------控制溢流---------处理溢流预防溢流：首先时刻要有预防溢流的意识，如起下钻要控制速度，起钻要及时灌浆等。
发现溢流：要严格执行坐岗规定，坚守岗位，坐好岗是发现和控制井喷的关键。
控制溢流：就是要做好日常井控装备的检查与保养，并强化日常防喷演练，达到班自为战，战之能胜。
处理溢流：技术骨干人员要掌握压井技术和方法，做到胸有成竹，不慌不乱。
六、如何安全使用液压大钳1.安装液压大钳应使井口、钳子、钳尾在一条直线上，并保持移送气缸靠尾柱端比靠大钳端低100一250mm，所有连接螺栓、销子、绳卡必须上紧。
2.液压动力装置应遮盖良好，防止进水而烧坏柱塞泵电机。
3.大钳应处于水平状态，使上下钳两个堵头螺钉能同时分别与钻杆（套管）公母接头贴合，防止因不平而打滑，甚至损坏钳子。
钻井工程PPT课件
的井）
四、目前钻井技术现状
绪论 目前钻井技术现状
目前较新的钻井技术：
◦ 定向井、水平井、大位移井技术
◦ 分枝井技术
◦
综
合 技
◦ ◦ ◦
术◦
深井（4500～6000m）、超深井(6000m～9000m）特超深井（9000m 以上） 深海钻井 欠平衡钻井技术 小井眼钻井技术 地质导向钻井技术
（4）旋转钻：1901年发展起来的。
旋转钻井是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、顶部驱动旋转钻井。
特点是：
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。
绪论 钻井技术的发展
绪论 钻井技术的发展
1、钻井的发展史
2100多年前，中国就开始了钻井，应用的是顿钻钻井方 法，这是在四川自贡，目的是为了获得地下的盐。 1521年钻盐井偶得石油，这是我国的第一口油井。 1835年在四川钻成了一口天然气井——兴海井，井深达 1200m，是当时世界上最深的井 到1820年，及鸦片战争前夕，钻井深度突破1000米，中 国第一口油井在陕西延长油矿。目前日产量还有200公 斤 美国1859年8月在宾夕法尼亚洲泰特斯维尔小镇才打了 一口20m深的油井，也就是所谓的世界上的第一口油井； 前苏联在1863年才打出20m深的井。
绪论 钻井技术的发展
支游 架梁
悬 绳井
壁 钻 头井 底
二、钻井技术的发展
石油钻井工程基础知识
• 四）、固相含量与钻井的关系
• 钻井液中固相含量越低越好，一般控制 在0.5％以下。固相含量过大，有以下危 害：
• 1、固相含量高，钻井液柱压力大，钻速 降低。
• 2、固相颗粒愈细对钻速影响愈大，而且 深入油层会造成永久性堵塞，油气层受 损害严重。
• 3、固相含量高、滤失量大时，泥饼必然 厚，摩阻系数增大，因而易引起井下复 杂情况的发生。
l 荧光录井的方法
• ⑴ 岩屑干照法。
• ⑵ 点滴分析法。
• 5、气测录井
l 概念：用气测仪器通过直接测定钻井 液中气体含量，从而判断油气层的过程 叫做气测录井。
• 三、地球物理测井
• 1、 电法测井
• 是通过研究井下岩层及所含流体的电学 性质，进而研究岩层的岩性、储油物性 和含油性的方法。
• 2、 声波测井
• 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。
• 二、有机处理剂
• 一）、稀释剂（降粘剂）
• 稀释作用主要是通过稀释剂分子在粘土 颗粒某些部位的吸附，改变粘土颗粒的 表面水化状态，减弱或拆散钻井液内部 的网状结构来达到稀释的目的。
• 1、单宁碱液：代号NaT
石油钻井工程基础知识
• 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。
4、发挥水力效能，传递动力，冲击井底， 帮助钻头破碎井底岩石，提高钻井速度。
石油钻井工程技术手册
石油钻井工程技术手册概述：石油钻井工程技术手册是为了系统记录和总结石油钻井工程的技术要点和实施方法而编写的工具书。
本手册涵盖了石油钻井工程的各个方面，包括钻井井筒设计、钻井液的选择与应用、井口设备的使用方法以及安全操作等内容。
本手册旨在为钻井工程师和相关人员提供便利，以确保石油钻井工程的顺利进行。
第一章钻井井筒设计1.1 井型选择1.2 井深与孔径的确定1.3 钻井井筒的强度计算1.4 井壁稳定性分析1.5 钻井液的密度设计1.6 钻井液循环系统设计第二章钻井液的选择与应用2.1 钻井液的基本组成2.2 钻井液的分类与性能要求2.3 钻井液的性能评价方法2.4 钻井液添加剂的选择与应用2.5 钻井液的循环与处理第三章井口设备的使用方法3.1 钻井管柱的组装与安装3.2 钻井钻具的选择与使用3.3 钻井井口安全装置的操作3.4 卡钻与解卡的处理方法3.5 石油套管的安装与固井第四章安全操作4.1 钻井现场的危险与应对措施4.2 井口作业的安全操作规范4.3 危险品的储存与运输4.4 突发事件的应急处理与救援第五章钻井技术的进展5.1 钻井技术的新发展与应用5.2 水平井钻井技术5.3 钻井自动化与智能化技术5.4 钻井工程的环境保护与可持续发展结语：石油钻井工程技术手册的编写力求准确、系统并配合实际应用。
本手册将不断根据钻井工程技术的发展与变化进行更新与完善，以满足石油行业的需求。
同时，对于读者来说，学习和运用本手册所提供的技术知识和方法，将有助于提高钻井工程的质量和效率，确保工程的成功实施。
参考文献：[1] 石油行业工程技术中心. 石油钻井与完井工程技术手册[M]. 石油工业出版社, 2008.[2] Smith G W. 石油钻井工程[M]. 中国石油出版社, 2010.[3] 曹加宝, 石井润, 曹永刚. 石油钻井工程技术手册[J]. 工艺与装备, 2016(12): 89-94.注意：本手册仅供参考，请读者根据具体情况结合实践操作，并严格执行相关规范、标准与法律法规。
《钻井与完井工程》学习指南
《钻井与完井工程》学习指南一、课堂教学第一章绪论1、学习要求通过了解钻井与完井工程的定义及其在石油工业中的地位，明确学习本门功课的重要性；过了解钻井与完井工程的主要内容及其衔接关系，建立钻井与完井工程的整体与系统的概念；解钻井与完井工程技术的发展过程。
2、重点（1）一口井的建井过程；（2）钻完井过程中需要使用的常用设备和工具（3）主要钻井与完井新技术3、学习建议（1）首先通过网络查询与钻井与完井工程有关的设备、井下工具的照片、视频，为其后各章的学习创造良好的条件，相关的设备、工具包括钻机、钻杆、钻铤、稳定器、接头、钻头、井口防喷器组合等。
（2）了解各章节之间的关系，对整体掌握课程体系是非常重要的。
第二章井身结构设计1、学习要求：要求掌握地层压力预测的基本原理、方法和井身结构设计的主要内容（设计步骤及相关计算方法）。
了解异常压力形成的环境条件，了解生产套管尺寸设计内容及影响因素。
2、重点：1）地层压力、地层破裂压力、地层坍塌压力的预测方法2）井身结构的设计方法和步骤3、难点：1）岩石力学理论模型2）井身结构设计计算4、学习建议（1）记住典型井身结构图，特别是钻头尺寸和套管尺寸的配合；（2）首先理解在不考虑各种系数下的井身结构设计，再引申到考虑各种设计系数的井身结构设计方法。
第三章钻井液1、学习要求掌握钻井液的基本组成、特点、作用原理及不同钻井液体系所适用的条件；掌握粘土胶体化学基本知识；重点掌握钻井液两个工艺性能对钻井工程的影响，了解胶体化学特点及其对钻井液性能的影响。
了解相关的化学添加剂类型及其作用原理；了解钻井液性能的测量、维护控制和调整的基本原理和方法，了解常用钻井液体系的类型、原理和使用条件。
2、重点：1）粘土晶体结构、扩散双电层、电动电势ζ、粘土的水化。
2）流变参数及其胶体化学性质；流变性能调节原理；影响静失水的因素分析。
3）水基钻井液（分散型、抑制型、聚合物钻井液）体系的组成及其适用的地层条件。
《钻井施工操作》 学习指南
学习指导书课程名称：钻井施工操作适用对象：石油工程技术专业学分：6学分授课教师：韩光明等前导课程：石油地质基础、钻井设备维护与保养等授课时数：72学时+1.5周1.课程简介《钻井施工操作》是石油工程技术专业核心主干课程。
本课程的教学根据石油钻井司钻、副司钻、井架工、内钳工、外钳工、场地工等岗位的需要，重点培养学生进行钻井施工操作的能力，掌握钻井建井过程中的技能和操作，熟悉钻井的基本工艺流程。
本课程为基于钻井工作过程的学习领域课程，实行“教、学、做”一体化教学模式，采用项目教学、任务驱动等教学方法。
主要学习情境为钻井设备的拆迁与安装、钻井前准备、钻进、固井与完井，并进行相关内容的校内钻井实训和校外钻井顶岗实习。
通过该课程的学习，培养学生一线钻井管理和设备操作能力。
具备一定的石油地质、机械、油田基础化学、钻井设备维护与保养等知识，并且进行了钻井顶岗实习，是学好本门课程的必要基础。
2.培养能力分析根据石油工程技术专业人才培养目标，本课程的教学目标定位为：培养学生进行钻井施工操作的技能，并使学生掌握保证钻井操作正常进行所需的各类基本理论知识。
通过本学习领域的学习，使学生掌握钻井建井过程中技能和操作，熟悉钻井的基本工艺流程。
能够在钻井一线从事场地工、内钳工、外钳工、井架工、副司钻、司钻等岗位。
同时在学生的学习过程中，注重培养学生的基本职业能力和关键能力，要培养学生爱国、创业、求实、奉献的石油精神，要使学生养成团结协作、勤奋严谨、认真端正的工作态度，要使学生具有遵章守纪、重视安全的职业素质。
具体的目标为：掌握钻井建井基本工艺流程；熟练操作钻井设备、仪器及仪表，熟练掌握各岗位操作技能，能够实现顶岗操作；课程学习结束后取得钻井工中级工资格证书。
完成本课程的学习后，学生的能力将在以下方面将在以下方面得到提高：⑴专业能力表1 《钻井施工操作》专业能力专业能力工作过程技能要求相关知识钻井设备的拆迁与安装（Ⅰ）根据资讯、计划与决策、学习任务的实施、检查与评价进行学习工作过程的实施，按照井场布置、井架、钻台设备、井口工具和钻井仪表、泵房设备、顶驱等进行拆迁与安装，掌握该过程中涉及到的核心操作技能。
钻井工程基础知识
第一节钻井工程钻井分直井和定向井。
定向井可分为：普通定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。
普通定向井：在一个井场内仅有一口最大井斜角小于60°的定向井。
大斜度井：在一个井场内仅有一口最大井斜角在60°～86°X围内的定向井。
丛式井：在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向井组，其中可含一口直井。
多底井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
斜直井:用倾斜钻机或倾斜井架完成的，自井口开始井眼轨道一直是一段斜直井段的定向井。
动画3-1一、钻井过程1、准备工作定井位：地质师根据地质上或生产上的需要确定井身轴线或井底的位置。
修公路：主要保障能通行重车，有的满载车总重可达39～40吨或更多。
平井场：在井口周围平整出一块场地以供施工之用。
井场面积因钻机而异，大型钻机约需120×90m2，中型钻机可为100×60m2。
打基础：为了保证施工过程中各设备不因下陷不均匀而歪斜，要打基础。
小些的基础用预制件，大的基础则在现场用混凝土浇灌。
安装：立井架，安装钻井设备。
2、钻进当前世界各地普遍使用的打井方法是旋转钻井法，此法始于1900年。
钻进：钻进直接破碎岩石的工具叫钻头。
钻进时用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃入岩石中。
钻头上边接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以破碎并底岩石广井就会逐渐加深。
加到钻头上的压力叫钻压，是靠钻柱在洗井液中的重量(即减去浮力后的重量)的一部分产生的。
钻柱把地面的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面一直延伸到井底的，井有多深，钻柱就有多长。
随着井的加深，钻柱重量将逐渐加大，以致于将超过钻压的需要。
过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备的损坏，所以必需将大于钻压的那部分钻柱重量吊悬起来，不使作用到钻头上。
钻柱在洗井液中的重量称为悬重，大于钻压需要而吊悬起来的那部分重量称为钻重。
亦即钻压=悬重一钻重。
井加深的快慢，即钻进的速度，用机械钻速或钻时表示。
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《钻井工程》学习指南一、课程性质与任务课程名称钻井工程课程性质《钻井工程》是石油工程专业三大主干专业课之一，是石油工程专业油气井工程方向的核心专业课程。
课程简介《钻井工程》从钻井工程地质环境、钻进工具、钻井液、现代钻井技术、钻井控制技术、固井完井、钻井工程设计、特殊钻井作业及技术等多方面，系统讲述钻井工程涉及到的基本理论、基本计算、基本设计和现代主要钻井技术的基本工艺过程。
课程教学目的培养创新型高素质石油工程专门人才，紧密结合专业特点，以传授现代钻井工程的基本理论与方法为主线，理论联系实际，与多种教学和训练方式相结合，通过整个《钻井工程》课程中的生产实习、课堂教学和实验、课程综合设计三个教学环节，再与最后的毕业设计相结合，使学生准确理解钻井工程中的基本概念，掌握钻井的基础知识、基本理论和主要工艺技术，并能够运用所学知识进行基本的计算、设计和综合性分析。
达到能够运用所学知识从事工程施工、工程规划和设计、解决工程实际问题、从事科学研究的能力。
使学生在工程实践能力方面达到“认识专业--有能力从事生产--有能力进行工程设计和规划生产--有能力进行科研攻关、解决工程或生产中存在的问题”四个层次的提高。
课程学习特点课程学习主要通过课堂教学、室内实验、专题讲座、网络课件、生产实习、教具战士、网络录像片观看、现场专家讲座及自学多种途径完成。
让学生认识钻井对象（地层和岩石）的特征及掌握特征描述的理论及方法、掌握钻井工程及工艺设计的理论基础及基本方法、掌握现代钻井技术的基本原理。
利用网络等现代教育技术的教学方法和教学手段，理论与实际工程相结合，注重突出钻井工程的基础理论以及实用技术讲授，形成实践课堂教学和创新型人才培养体系，从多视角传授知识，使课堂教学与现场参观相结合，便于学生理解和掌握。
课程学时本课程的整体知识模块分为三个部分，按教学实施顺序分别为：生产实习-课堂教学及实验-综合课程设计。
其中：认识实习3天；生产实习2周，主要在油田现场的实践教学基地进行；“课堂教学及实验”56学时（课堂教学50学时，实验4学时，上机2学时）；“综合课程设计”2周，主要在学校进行。
其中，课堂教学内容的知识讲授顺序及学时分配如下：第一章钻井的工程地质条件（6学时，其中岩石力学实验2学时）第二章钻进工具（6学时）第三章钻井液（4学时）第四章钻进参数优选（10学时，其中上机1学时）第五章井眼轨道设计及轨迹控制（11学时，其中上机1学时）第六章油气井压力控制（6学时）第七章固井与完井（10学时，其中水泥实验2学时）第八章其它钻井技术及作业（3学时）二、各章学习指南本课程是石油工程专业油气井工程方向的核心专业课程，用于培养学生走向工作岗位必需的基本能力。
第一章钻井的工程地质条件内容简介本章内容包括地下压力特性及岩石的工程力学性质两部分。
地下压力特性：地下各种压力的概念、异常高压地层成因、地层压力评价方法、地层破裂压力及预测方法；岩石的工程力学性质：岩石的类型及结构特点、力学性质及影响因素分析、可钻性和研磨性等。
学习目标与要求掌握地下各种压力的概念，包括静液压力、上覆岩层压力、基岩应力、地层压力的概念及异常低压和异常高压的成因；掌握地层压力评价方法，包括地层压力预测方法——声波时差法，及地层压力检测方法——dc指数法；掌握岩石的类型及结构特点、岩石的力学性质（变形特性及强度特性）及影响因素、岩石的可钻性和研磨性。
重点与难点（1)岩石的组成（矿物颗粒与胶结物）（2)岩石三大类（火成岩、变质岩、沉积岩）（3)沉积岩类型（碎屑沉积岩、化学沉积岩）（4)沉积岩的特点（结构特点、构造特点）（5)岩石各向异性的概念（6)岩石的力学性质（受力表现出来的变形特性和强度特性）（7)岩石的强度（抗拉强度＜抗弯强度≤抗剪强度＜抗压强度）（8)岩石在三轴应力条件下的强度与变形特性（9)有效应力与各向压缩效应的概念（10)岩石硬度和塑性系数的概念、计算（11)岩石硬度和塑性分级（硬度：6类，12级，塑性3类，6级）（12)岩石的可钻性和研磨性第二章钻进工具内容简介本章内容包括：破碎岩石的直接工具——钻头的类型及工作原理、牙轮钻头、金刚石钻头及刮刀钻头的结构、工作原理以及选择和使用方面的基础知识，以及钻柱的组成（钻杆+钻铤+扶正器）及功用、钻柱的工作状态及受力分析、钻柱设计、钻柱的损坏与预防等主要内容。
学习目标与要求明确钻头的选型及分类，掌握刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头的结构及工作原理；明确钻柱的作用与组成及钻柱的工作状态及受力分析，掌握钻柱的设计方法。
重点与难点（1)刮刀钻头结构及破岩机理（2)牙轮钻头的结构及工作原理（3)金刚石钻头的结构及工作原理（4)钻头的选型及分类（5)钻柱的作用与组成（6)钻柱的工作状态及受力分析（7)钻柱的设计方法第三章钻井液内容简介本章主要内容包括：钻井液的功用、钻井液流型及其流变参数、钻井液固相含量过高的危害及其控制方法、控制钻井液滤失量的方法及降滤失剂作用机理、井塌的原因及防止泥页岩水化的方法、储层损害的主要原因及防止措施。
学习目标与要求了解钻井液的定义、功用、组成及分类，掌握钻井液的性能；了解钻井液的固相对钻速的影响并掌握固相控制的方法；了解井塌的概念并掌握各项防塌措施；明确储层损害的原因及防止措施，并掌握各类完井液类型。
重点与难点（1)钻井液的定义和功用（2)钻井液的组成和分类（3)钻井液的性能（4)钻井液的固相控制（5)井塌及防塌措施（6)油气层保护与完井液（7)优质快速钻井技术对钻井液性能的要求第四章钻进参数优选内容简介本章主要内容包括：表征钻进过程中的可控因素所包含的设备、工具、钻井液以及操作条件的重要性质的参数——钻压、转速、钻进方程、水力参数等的基本关系、钻进方程、机械钻进参数优选及水力参数优化。
学习目标与要求掌握钻进过程中各参数间的基本关系，掌握五点钻速实验；掌握机械破岩钻进参数优选；理解射流对井底的作用和水功率传递的基本关系，学习提高钻头水力参数的途径，掌握水力参数优化设计。
重点与难点重点：（1)钻压、转速、牙齿磨损量、水力因素和钻井液性能对机械钻速影响（2)钻压、转速、牙齿磨损量对钻头磨损的影响规律（3)射流的概念、淹没非自由连续射流的基本特征、射流对井底的作用（4)射流水力参数的概念与计算（5)循环压耗的影响因素及计算（6)提高钻头水力参数的途径（7)水力参数优化设计难点：（1)五点法确定门限钻压及转速指数（2)射流水力参数及钻头水力参数的计算（3)钻井循环系统的压力损耗计算第五章井眼轨道设计与轨迹控制内容简介本章主要内容包括：井眼轨迹的基本概念、轨迹测量及计算、井眼轨道设计、防斜理论与技术、定向井轨道设计、定向井造斜工具及轨迹控制等定向钻井工艺与技术、水平井钻井相关技术。
学习目标与要求掌握井眼轨迹相关参数的基本概念及参数之间的关系，明确轨迹测量及计算的方法，了解引起井斜的原因，并掌握直井防斜的钻具组合，能对定向井进行轨道设计并了解定向井的造斜工具及轨迹控制方法。
重点与难点重点：（1)井眼轨迹的基本概念及参数（2)轨迹计算的方法（3)直井防斜技术（4)定向井轨道设计（5)定向井造斜工具及其轨迹控制（6)水平井的概念及设计（7)水平井的着陆控制与水平控制技术难点：（1)造斜工具的装置角和造斜率计算（2)井斜角及井斜方位角的计算第六章油气井压力控制内容简介本章主要内容包括：井眼内的压力平衡问题——井眼与地层压力系统、地层流体的侵入与检测、压井——恢复压力平衡的方法学习目标与要求理解井眼与地层压力的关系，学习地层流体侵入井眼的原因、流动特点及检测方法，掌握油气井压力控制维护钻井安全的有效措施。
，重点与难点重点：（1)井眼与地层压力的关系（2)平衡压力钻井（3)欠平衡压力钻井（4)地层流体的侵入（5)气侵情况下环空气液两相流的流型分布与流动特点（6)地层流体侵入检测（7)压井钻井液密度计算（8)压井理论与控制方法难点：（1)关井立压与关井套压的计算（2)压井钻井液密度的计算（3)终了循环立压的确定（4)司钻法压井、工程师法压井及循环加重法的区别第七章固井与完井内容简介本章主要内容包括：固井与完井的井身结构设计、套管柱强度设计、油井水泥工艺技术、钻开生产层技术及完井方法及井底结构等固、完井技术。
学习目标与要求掌握固井与完井的井身结构设计、套管柱强度设计及校核方法；了解油井水泥工艺技术及钻开生产层技术及完井方法及井底结构等固、完井技术，掌握各类完井法的优缺点及适用性。
重点与难点重点：（1)各层套管的基本概念（2)井身结构设计（3)套管柱的受力分析与套管强度设计（4)注水泥的基本要求；油井水泥的水化作用（5)水泥浆性能与固井工程的关系（6)前置液及后置液的作用；提高注水泥质量的措施（7)油气井的完井原则及完井方式（8)裸眼完井法、射孔完井法和防砂完井法的优缺点及其适用性难点：（1)井身结构设计（2)套管柱的设计及套管柱强度校核第八章其他钻井技术及作业内容简介本章主要内容：井下复杂情况及事故——井喷、井漏、卡钻、钻具事故、落物等的处理、取心、套管开窗侧钻。
学习目标与要求掌握井下复杂情况及事故的类型、原因及处理措施，掌握取心相关技术，了解取心工具，并掌握取心钻进的评价指标及提高岩心收获率的措施；了解套管开窗用途及目前所采用的两种套管开窗方法。
重点与难点（1）井下复杂情况、钻井事故的概念（2）造成井喷的原因，井喷前的预兆（3）井喷失控着火后的处理方式及各自特点。