《钻井与完井工程》复习资料

第一章 钻井概述

1、钻井的定义：利用机械设备，将地层钻成具有一定深度的园柱形孔眼的工程。

2、各类井型：

(1)地质基准井<参考井>:为了了解地层的沉积年代、岩性、厚度、生储盖层组合，并为地球物理勘探提供各种参数所钻的井。

(2)预探井:主要上为探明油田面积，油水边界线，为油田计算可靠工业储量提供资料所钻的井。

(3)详探井:在已证实有工业开采价值的油田上，为确定油层参数，查明油田地质特性，为油田开发做好准备的井，这种井在油层部位要求全取心。

(4)生产<或开发>井:在已探明储量，有开采工业价值的油田构造上钻产油产气井

(5)注水<气>井:为了提高采收率，达到稳产所钻的井。注水注气的主要目的是为了给地层提供生产油气所必须的能量。

第二章 井身结构设计

1、井身结构定义：套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸(钻头尺寸)与套管尺寸的配合。

2、三压力：

(1)地层压力( Formation Pressure) P P :是指作用在岩石孔隙流体(油气水)上的压力，也叫地层孔隙压力。

(2)地层破裂压力(Fracture Pressure)Pf:在井中，当地层压力达到某一值时会使地层破裂，这个压力称为地层破裂压力。

(3)地层坍塌压力(Caving Pressure)Pc:当井内液柱压力低于某一值时，地层出现坍塌，我们称这个压力为地层坍塌压力。

3、静液柱压力(Hydrostatic pressure)Ph ：由液柱重力引起的压力。

4、上覆岩层压力 P 0(Overburden Pressure)：某处地层的上覆岩层压力是指覆盖在该地层以上的地层基质(岩石)和孔隙中流体(油气水)的总重力造成的压力。

5、压力梯度：单位高度(或深度)增加的压力值。

6、有效密度(当量密度)：钻井液在流动过程中有效地作用在井内的压力为有效液柱压力，通过有效压力换算得到的液体密度称为当量密度(ECD)。

7、DC 指数法预测地层压力的原理：机械钻速随压差的减少而增加。正常情况下，钻速随井深的增加而减小，Dc 增加，在异常地层压力地层，钻速增加而dc 减小。

适用范围：岩性为泥岩、页岩；钻进过程中的地层压力监测和完钻后区块地层压力统计分析。

8、地层——井内压力系统的平衡：c mE f P P P ≥≥；p mE P P ≥(P mE —钻井液有效液柱压力)

9、井身结构设计的主要原则：(1)能有效保护油气层；(2)能避免产生井漏、井喷、井塌、卡钻等井下复杂情况,为全井安全、优质、快速和经济地钻进创造条件；(3)当实际地层压力超过预测值使井出现液流时，在一定范围内，具有压井处理溢流的能力。

10、井身结构设计的基础参数：

(1)地质方面的数据：①岩性剖面及故障提示；②地层压力梯度剖面；③地层破裂压力梯度剖面。

(2)工程数据：①抽汲压力系数Sw ；②激动压力系数Sg ；③地层压力安全增值Sf ；④溢流条件Sk ；⑤压差匀值N p ∆。

11、套管类型：导管、表层套管、技术套管(中间套管)、油层套管(生产套管)、尾管。

第三章 钻井液

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(00981.0a h MP H P ρ=

1、钻井液的定义：具有满足钻井与完井工程所需要的多种功能的循环流体。

2、钻井液的功能：

(1)钻井方面：①清洗井底，携带岩屑；②冷却、润滑钻头和钻柱；③形成泥饼，保护井壁；

④控制和平衡地层压力；⑤悬浮岩屑和加重材料；⑥提供所钻地层的地质资料；⑦传递水功率；⑧防止钻具腐蚀。

(2)在保护储集层方面：①控制固相粒子类型、含量及级配，防止固相粒子对油气层通道的阻塞损害；②保持液相与地层的相容性。

3、钻井液的基本成分由分散相+分散介质+化学处理剂组成。各相具体成分可以是：

分散介质：水(淡水、盐水、饱和盐水等)，油(轻质油等)，气体(空气、氮气、天然气等)；分散相：膨润土(钠、钙膨润土，有机土，抗盐土等)，加重材料(重晶石、铁矿粉等)，水，气，油。

处理剂：各种维护分散体系稳定和调整分散体系性能的化学添加剂。

4、钻井液主要类别：(1)水基钻井液：不分散钻井液、分散钻井液、钙处理钻井液、聚合物钻井液、低固相钻井液、盐水钻井液；(2)油基钻井液；(3)合成基钻井液；(4)空气、雾、泡沫和充气钻井流体。

5、粘土胶体化学：在一般胶体化学规律指导下，专门研究粘土胶体的生成、破坏和物理化学性质的科学。研究意义:(1)粘土是配浆的基础材料；(2)泥浆是粘土-水的溶胶-悬浮体；

(3)地层造浆、井壁稳定、储层保护等均与地层粘土矿物有关。

6、常见的粘土矿物：高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石。

7、粘土矿物的水化：粘土表面吸附水分子，使粘土表面形成水化膜，粘土晶格层面间的距离扩大，产生膨胀以至分散的作用。它是影响水基泥浆性能和井壁稳定的重要因素。

8、钻井液的基本工艺性能：流变性和失水造壁性。

钻井液的全套性能：流变性、失水造壁性、密度、含砂量、pH值、固相含量和油水含量、膨润土含量、滤液化学性质。

9、钻井液流变性(rheological properties)：在外力作用下，钻井液流动和变形的特性。如钻井液的塑性粘度、动切力、表观粘度、有效粘度、静切力和触变性等性能都属流变性参数。

10、剪切速率(shear rate)：在垂直于流动方向上单位距离内流速的增量；剪切应力(shear stress)：液体流动过程中，单位面积上抵抗流动的内摩擦力。

11、粘度(viscosity)：钻井液流动时，固体颗粒之间、固体颗粒与液体之间、以及液体分子之间的内摩擦的总反映。

影响泥浆粘度的基本因素：粘土含量(含量大，粘度大)；土粒的分散度(增加塑性粘度)；土粒的聚结稳定状况或絮凝强度(结构粘度)；高分子处理剂的性质、分子量和浓度。

12、钻井液的静切应力和动切应力：

静切应力：是钻井液静止后形成的凝胶结构强度强弱的反映，从流体力学观点看，它是钻井液从静止到开始塞流流动所需要的最小剪切应力。

动切应力：使钻井液开始做层流流动所必需的最小剪切应力。

13、触变性：搅拌后泥浆变稀(切力降低)，静置后泥浆变稠(切力升高)的特性。剪切稀释性：表观粘度随剪切速率增大而降低的现象。

14、钻井液流变性与钻井的关系：(1)影响钻井速度；(2)影响环空携岩能力；(3)影响井壁稳定；(4)影响岩屑与加重物的悬浮；(5)影响井内压力激动；(6)影响钻井泵压和排量；(7)影响固井质量。

15、钻井液的液相和固相全部进入地层的现象称为漏失，滤失则是指钻井液中只有液相进入地层的现象。钻井液中的自由水在压差作用下向多孔性地层滤失渗透的过程叫做失水。失水