钻井基础知识
石油钻井工程基础知识
水，水溶液呈弱酸性。 • 其主要用作抗盐抗钙的分散型钻井液的稀释剂，可
减弱粘土颗粒间的流动阻力，降低粘度和切力；也 可抑制泥页岩的水化膨胀和分散，而防止粘度和切 力的上升，有利于井壁稳定。此外铁铬盐还具有降 滤失作用和抑制粘土水化膨胀的作用。
第三页，编辑于星期日：四点 五十六分。
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。
速慢； • ⑵净化不良（固控设备不易充分发挥效
力），易引起井下复杂情况； • ⑶易泥包钻头，压力波动大，易引起卡、
喷、漏和井塌等事故； • ⑷脱气较难，影响气测并易造成气侵。
第十九页，编辑于星期日：四点 五十六分。
• 2、粘度和切力过低也不利于钻井，如： • ⑴洗井不良，井眼净化效果差； • ⑵冲刷井壁加剧，引起井塌等井下事故； • ⑶岩屑过细影响录井。
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• 5、电测不顺利，并且由于钻井液滤液进 入地层较深，水侵半径增大，若超过测井 仪器所测及的范围，其结果是电测解释不 准确而易漏掉油气层。
• 6、对松软地层，易泡垮易塌地层，会形 成不规则的井眼，引起井漏等。
• 泥饼一定要薄、致密、韧性好，能经受钻 井液液流的冲刷。
第二十八页，编辑于星期日：四点 五十六分。
• 4）、离心机 • 离心机有沉淀式、筛筒式、水力涡轮式、
钻井基础知识
缺点
井下工具 相对复杂 完井成本 相对较高
筛管完井法
筛管类型：
绕丝 割缝 多孔材料烧结
六、完井技术
完井→装采油树
油管顶部安装采油树来 收集地层流体，通过地面上 采油树阀门的开关来控制油 气的采集。
六、完井技术
完井→酸化
酸化原因：
1、存在工业油气层； 2、油气层岩石渗透率太低； 3、地层岩石能被酸溶解；
水泥灰罐
固
井
水泥头
施
工
↓固
井
附
件
喷射混合器及漏斗
干水泥 清 水
水泥浆
提纲
五、岩层评价技术
岩层评价-录井
当一口井钻达设计深度后，如何才能判断所钻
检测钻屑
井段是否存在油气？有几种方法可供参考
检测岩屑 钻杆测试
地质人员正在检测钻屑
测井
取芯
地质人员在显微镜下观测钻屑
岩层评价技术
岩层评价
测井
将测井仪器下入井底，再缓慢上提，在此过 程中，它可以测量它所经过的地层特性，一般 测井方法有几种： 电测井：测量并记录原始电阻和地层的感应电 阻大小 声测井：记录声音在岩层中的反射 放射测井：测量并记录原始的反射和在岩层中 的感应反射。
➢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。
西方早期钢绳钻机
石油钻井发展简史
2. 旋转钻钻井时期（1901年以后）
1900年，德国发明旋转钻井（转盘钻）。 1936年，国民政府引进德国四套旋转钻机。 1937年，在四川巴县开钻巴1井，1939年11
《钻井基础知识》课件
定向钻进技术
定向钻进技术是一种在钻井过程中 控制井眼轨迹的技术
定向钻进技术可以应用于各种地质 条件下的钻井作业
添加标题
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定向钻进技术可以减少钻井成本， 提高钻井效率
定向钻进技术可以提高钻井的安全 性和环保性
油气层保护与储层改造
油气层保护的重要性与技术措施
油气层保护 是钻井作业 中的重要环 节，直接影 响到油气资 源的开发和 利用。
钻井液的性能参数与维护处理
密度：影响钻井液的悬浮能力、流动性和 稳定性
粘度：影响钻井液的润滑性、携砂能力和 剪切力
滤失量：影响钻井液的失水量和泥饼质量
固相含量：影响钻井液的稳定性和流动性
维护处理：定期检测钻井液的性能参数， 及时调整和维护，确保钻井液的性能稳 定和钻井作业的安全高效。
钻进工艺技术
钻井平台：用于支撑钻井设 备，提供工作空间
钻井液
钻井液的组成与性质
组成：主要由水、泥浆、 添加剂等组成
性质：具有润滑、冷却、 清洗、保护等作用
作用：保持井壁稳定，防 止井壁坍塌
影响因素：温度、压力、 粘度等
钻井液的分类与选择
水基钻井液：以水为主要成分，适用于浅层地层 油基钻井液：以油为主要成分，适用于深层地层 合成基钻井液：以合成材料为主要成分，适用于特殊地层 选择原则：根据地层性质、钻井深度、钻井速度等因素选择合适的钻井液类型
油气井寿命
水力压裂技术及应用
水力压裂技术：通过高压泵将液体注入地层，使地层产生裂缝，从而提 高油气产量 应用领域：广泛应用于油气开采、地热开发等领域
技术特点：高效、环保、安全
应用实例：美国页岩气革命、中国页岩气开发等
钻工培训知识点总结
钻工培训知识点总结1. 钻井原理和流程钻井是一项复杂的工程，需要根据地质条件和钻井目标选择合适的钻井方法和工艺。
钻井的基本流程包括井口准备、钻井设计、钻井施工、固井和完井。
钻井原理涉及到地层压力、流体力学、钻头工作原理等知识，钻工需要了解这些知识来指导实际的操作。
2. 钻井设备和工具钻井设备和工具是钻工工作的关键，包括钻机、钻头、扩孔器、泥浆循环系统等。
钻工需要了解各种设备和工具的使用方法、结构原理和维护保养知识，确保设备正常运转和工作安全。
3. 钻井技术钻井技术是钻工必须掌握的核心知识，包括钻井动力、转速、进给速度、排渣方式、压裂技术、井眼防塌等。
钻工需要掌握不同井型、不同地质条件下的钻井技术，以及处理钻井过程中的各种意外情况的应对方法。
4. 安全生产钻工是一个高风险行业，安全生产是最重要的。
钻工培训应包括安全技术规范、安全操作流程、事故应急处理等方面的知识，提高钻工的安全意识和应对突发事件的能力。
5. 环境保护钻井过程中会产生大量的废水、废渣和废气，对环境造成污染。
因此，钻工需要了解环境法规和政策，采取环保措施，减少对环境的影响。
6. 质量管理钻井工程的质量与井筒的稳定性、完井后的产油效果直接相关。
因此，钻工需要了解质量管理的方法和技术，确保钻井工程的质量符合要求。
7. 管理技能作为一名钻工，除了技术知识，还需要具备一定的管理技能。
包括团队管理、沟通协调、问题解决、资源调配等方面的知识和技能。
8. 专业知识钻工还需要了解地质学、化学、工程力学、石油勘探等专业知识，以便更好地理解钻井工程的相关内容。
以上便是关于钻工培训的一些知识点总结，希朝对钻工培训感兴趣的朋友有所帮助。
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
04
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
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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。
必须知道的钻井基础知识
必须知道的钻井基础知识钻井事故1.井喷：地层流体侵入井眼发生井涌，且失去控制的现象。
2.井漏：钻井过程中钻井液或水泥浆漏入地层中的现象。
3.卡钻：钻具陷在井内不能自由活动的现象。
4.井漏原因1.井内钻井液液柱压力加大于地层破裂压力。
2.地层破裂压力异常低，岩层孔隙度大、渗透性好，或有裂缝、溶洞等；3.钻井工艺措施不当。
如钻井液密度大、压力过高，或开泵过猛以及下钻速度过快而造成井下压力激动等。
5.井漏类型渗透性漏失：漏速不大，一般在 10 m3／h以内。
裂缝性漏失：漏速一般为20～ 100 m3／h不等。
溶洞性漏失：漏速一般在 100 m3／h以上6.卡钻类型（1）沉砂卡钻（2）井塌卡钻（3）压差卡钻（泥饼粘附卡钻）（4）键槽卡钻（5）缩径卡钻（6）落物卡钻7.键槽卡钻现象：（1）钻进正常，泵压正常；（2）钻杆接头偏磨严重；（3）下钻不遇阻，但起钻到狗腿处常遇卡；（4）能下放但不能上提，严重时****死。
8.键槽卡钻预防：（1）避免出现狗腿；（2）起下钻时应在键槽井段反复划眼；（3）在键槽井段低速慢起。
9.卡钻事故的处理（1）上提、下放和转动钻具解卡。
（2）浴井解卡。
井内泡油、泡盐水、泡酸或采用清水循环。
（3）上击、下击解卡。
（4）倒扣套铣解卡。
（5）爆炸倒扣、套铣。
（6）爆炸、侧钻新井眼。
10.常见的钻具事故：1.钻杆、钻铤本体断； 2.钻杆滑扣、脱扣。
11.钻具事故处理（1）卡瓦打捞筒打捞（2）打捞矛打捞（3）公锥、母锥打捞固井1.套管的分类作用1）、表层套管主要用途1. 封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂地层；2.安装井口、悬挂和支撑后续各层套管。
2）、生产套管（油层套管）3）、中间套管（技术套管）主要用来封隔不同地层压力层系或易漏、易塌、易卡等井下复杂地层。
4）、尾管（衬管）5）．导管2.井身结构设计的原则1）、有效地保护油气层；2）、有效避免漏、喷、塌、卡等井下复杂事故的发生，保证安全、快速钻进；3）、钻下部地层采用重钻井液时产生的井内压力，不致压裂上层套管鞋处最薄弱裸露地层；4）、下套管过程中，井内钻井液液柱压力和地层压力间的压差不致于压差卡套管；5）、当实际地层压力超过预测值而发生井涌时，在一定压力范围内，具有压井处理溢流的能力。
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。
初学者必读钻井基本术语及相关知识讲解
钻井工程常识(讲义)目录一、钻井工程术语二、钻机组成及其主要作用三、主要钻具四、钻井方法五、钻井工艺流程一、钻井工程术语1、井：以勘探开发石油和天然气为目的的，在地层中钻出的具有一定深度的圆柱形孔眼。
2、井口：井的开口端。
3、井底：井的底端。
4、裸眼：未下套管部分的井段。
5、井深：从转盘补心面至井底的深度。
6、井壁：井眼的圆柱形表面。
7、环空：井中下有管柱时，井壁与管柱或管柱与管柱之间的圆环形截面的柱状空间。
8、井眼轴线：井眼的中心线。
9、井身结构：指的是钻头钻深、相应井段的钻头直径、下入的套管层数、直径及深度、各层套管外的水泥返高以及人工井底等。
10、人工井底：设计的最下部油层下的阻流环或水泥塞面。
(注：该定义不全面，人工井底是可变的)11、井的类别：按一定依据划分的井的总类。
按钻井的目的可分为探井和开发井等；按完钻后的井深可分为浅井(<1200m)、中深井(1200～3000m)、深井(3000～5000m)和超深井(>5000m)；按井眼轴线形状可分为直井和定向井。
12、探井：指以了解地层的时代、岩性、厚度、生储盖的组合和区域地质构造，地质剖面局部构造为目的，或在确定的有利圈闭上和已发现油气的圈闭上，以发现油气藏、进一步探明含油气边界和储量以及了解油气层结构为目的所钻的各种井，包括地层探井、预探井、详探井和地质浅井。
13、开发井：指为开发油气田所钻的各种采油采气井、注水注气井，或在已开发油气田内，为保持一定的产量并研究开发过程中地下情况的变化所钻的调整井、补充井、扩边井、检查资料井等。
14、直井：井眼轴线大体沿铅垂方向，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围内的井。
15、定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定的方向偏离井口垂线一定距离，钻达目标的井。
16、丛式井：在一个井场上或一个钻井平台上，有计划地钻出两口或两口以上的定向井(可含一口直井)。
17、救援井：为抢救某一口井喷、着火的井而设计、施工的定向井。
钻井基础知识培训
钻井培训教材第一讲：钻头主要内容：牙轮钻头的破岩机理，牙轮钻头破岩时的几种作用，使牙轮钻头产生滑动的几种措施，牙轮钻头的使用方法，PDC钻头的组成及其破岩机理，PDC钻头的使用方法，牙轮钻头的磨损分级。
第一节牙轮钻头的破岩机理牙轮钻头是依靠牙轮绕钻头轴线的公转和牙轮自身轴线的自转产生的冲击压碎作用和滑动剪切作用来破碎岩石的。
⑴. 牙齿的冲击压碎作用。
牙轮在井底滚动时，牙齿与井底的接触是单、双齿交替进行，使钻头沿轴向做上下往复运动，这就是钻头的振动，钻头纵向振动产生的冲击压碎作用是牙轮钻头破碎岩石的主要方式，牙轮钻头的牙齿作用在岩石上的轴向载荷，包括静压和冲击载荷两部分：加给钻头的钻压为静压部分，冲击载荷是钻头在井底旋转时产生纵向振动，使钻头——钻柱系统不断地压缩与伸张，下部钻柱把这种周期性的弹性变形能传递给牙齿而产生的，这就是钻头破碎岩石时牙齿冲击压力的来源。
加大钻头牙齿对地层的冲击压力，这就能提高钻头破碎岩石的效率。
⑵. 牙齿的滑动剪切作用：在塑性较高的岩石中，除了要求牙齿对井底岩石有冲击压碎作用外，还要求牙齿对地层有一定的滑动作用，使牙齿对岩石进行剪切，以扩大岩石的破碎效果，这一点在软地层中钻进时显得尤其重要，使牙轮在井底滚动时产生滑移的措施有超顶，复椎和移轴。
第二节牙轮钻头、磨损分级为了便于对钻头的管理、掌握地层与钻头的配伍性，就要求现场技术员作好钻头的磨损分级记录，以便造成最适应该地层的钻头，包括牙齿、轴承、钻头直径三种分级，一般应用四级。
1、牙齿的磨损分级牙齿的磨损分级以三个牙轮中磨损最严重的一个牙轮作为评定该钻头的最终级别。
①. 铣齿：磨损分级、以铣齿磨去的高度与新齿高度之比作为定级标准。
表1铣点磨损分级②.镶齿的磨损分级：用牙轮上断，掉齿数与该牙轮镶齿总数之比值来作为评定该钻头的磨损分级标准。
表2镶齿磨损分级2、轴承的磨损分级：轴承的磨损分级也是在三个牙轮中晃动最为严重的一个牙轮进行评定，它分为普遍轴承和密封轴承两种。
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
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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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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
钻井基本知识
大斜度大位移定向井技术１、随井斜角的增加，岩屑在环空中的运移状态和规律与直井有何差别？２、根据Tomren等人的研究成果，岩屑运移规律按井斜角可分为几种类型？３、大斜度大位移定向井的井斜角一般在多少度左右？４、岩屑上返最困难的井段一般处于井斜角的多少度的井段中？为什么？５、在大斜度大位移定向井中影响岩屑正常上返的因素主要有以下几点？６、什么是岩屑体积跟踪法？７、什么是“邻井地层对比法”？８、“井眼轨迹地质模拟软件”的应用有何意义？1、答：在直井中，岩屑下滑速度（Vs）与岩屑受重力作用方向一致，不存在指向下井壁的径向分量（Vsr）与指向井底的轴向分量（Vsa）；但随井斜角的增加，下滑速度(Vs)亦随之增加，当井斜角为90°时径向分量（Vsr）增为最大值；而轴向分量（Vsa）则随井斜角的增加而降低，当井斜角为90°时轴向分量（Vsa）降为零。
2、答：①井斜角0～θα之间井段岩屑在环空中受重力作用而下滑的方向是垂直于水平面，岩屑在井眼中，当钻井液上返速度稍微大于岩屑在钻井液中的下滑速度时，只要不停止循环，岩屑总会慢慢地被带出井简，不存在岩屑床。
②井斜角在θα～θβ之间井段当井斜角增大至θα时，径向分量（Vsr）增大至足以使岩屑脱离钻井液流，滞留井眼底侧并滑向液流的反向而形成岩屑床，而且当钻井液停止循环时，岩屑床受重力作用而存在下滑趋势。
③井斜角在θβ～90°之间井段井斜角超过θβ，轴向分量（Vsa）将逐渐降至零，岩屑沉淀并聚集在钻杆周围的井眼底侧，即使钻井液停止循坏，岩屑床也不再向下滑动。
这里θα、θβ称为临界井斜角。
3、答：大斜度大位移定向井的井斜角一般都大于45°，在70°左右。
4、答：岩屑上返最困难的井段一般处于井斜角在30°～65°之间的井段，因为在这一段，不仅岩屑床容易形成，而且岩屑床存在下滑趋势，使岩屑床的厚度不断增加。
石油钻井相关知识点总结
石油钻井相关知识点总结一、石油钻井的基本原理1. 钻井的目的石油钻井的主要目的是为了获取地下储存的石油资源。
在钻井的过程中，通过地层的钻探和分析，可以找到地下石油储层的位置和分布，确定石油资源的储量和质量，为后续的生产开采做准备。
2. 钻井的原理石油钻井的基本原理是通过机械设备将钻头送入地层，以石油勘探及开采的要求对地下储层进行钻探和分析，以确定地下石油资源的位置和分布。
根据钻井地点的不同，钻井可以分为陆上钻井和海上钻井，其基本原理都是通过旋转钻杆的方式，使钻头不断地向下进入地层，直至达到设计的目标。
二、石油钻井的流程及相关设备1. 钻井前期准备在进行石油钻井之前，需要进行各种前期准备工作，包括选择钻井地点、进行地质勘察和地层分析、确定钻井目标和方案、采购和搭建钻井设备等。
2. 钻井液系统钻井液是钻井过程中的重要工作介质，通过钻具管柱将钻井液输送到井底，然后在钻头和井眼之间形成一定的压力，帮助钻头冷却和清理井眼，控制地层压力，提高钻井效率，保护井壁稳定，减少井眼塌陷，保障井下环境安全等。
常用的钻井液包括水基钻井液、油基钻井液、复合钻井液等。
3. 钻井设备石油钻井需要使用各种设备和工具，包括钻头、钻杆、钻机、转盘、顶管、泥浆泵、钻井管道等。
这些设备和工具在钻井过程中起着不同的作用，比如钻头用于钻取地层，钻杆和钻机用于传递动力，泥浆泵用于输送钻井液等。
4. 钻井过程石油钻井的过程大致包括井场布置、吊钻、下井、钻井、取心、取样、录井、水泥固井、测井、冲洗测试等一系列工作环节。
整个过程中需要严格控制各项参数，确保钻井的正常进行和最终取得预期目标。
三、石油钻井中的危险及安全保障1. 钻井过程中的危险石油钻井是一项危险性较大的工程活动，包括井口坍塌、井下爆炸、钻具断裂、地层突然喷出石油和天然气等。
这些危险因素在钻井过程中都有可能发生，对工作人员和设备都会造成严重的影响。
2. 安全保障措施为了应对石油钻井中的各种危险情况，需要采取一系列的安全保障措施，包括加强安全教育培训、配备专业安全人员、严格执行安全规程、配备应急救援设备等。
钻井基础知识简介
（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；
泥浆循环流程
泥浆循环系统（图1-3）主要由泥浆泵、高压管线、水龙带、水龙头、钻柱及泥浆净化设备等组成。其循环流程如下:动力机驱动泥浆泵,泥浆泵从泥浆池中吸入钻井液,通过泥浆泵增压后进入高压泥浆管线、立管、水龙带、水龙头、钻柱,经钻头水眼冲向井底,然后由钻柱与井壁的环形空间返出井口,再经泥浆净化设备流回泥浆池。
2、游车
游车和天车一样,型号较多,其基本结构大同小异。
三、大钩
大钩是起升系统的设备之一,正常钻进时悬挂水龙头、承受井下钻柱的重量,起下钻时悬挂吊环吊卡完成起下作业。对大钩有以下基本要求：有足够的承载能力,能缓冲减震、转动灵活、安全制动、操作方便,结均紧凑、简单。
四、钻井绞车
绞车是起升系统设备的起重部分,随钻机的类型不同,形式有所差异。
1聚合醇钻井液具有很强的抑制性与封堵性，能有效稳定井壁；
2聚合醇钻井液有较好的润滑性，当聚合醇加量为3%时，钻井液的润滑系数可降低80%；
3聚合醇钻井液对油气层的损害低，渗透率恢复值可达85%以上；
4聚合醇钻井液毒性低，可生物降解和分解，对环境影响小；
5通常使用的聚合醇钻井液体系主要为聚合醇/聚合物盐水体系，其生物毒性LC50为100000mg/L，完全满足美国环保总局的LC50=3000mg/L的要求。
绞车传动机构的主要作用是传递动力，以不同的速度驱动转盘和滚筒。
钻井基本知识
大斜度大位移定向井技术１、随井斜角的增加，岩屑在环空中的运移状态和规律与直井有何差别？２、根据Tomren等人的研究成果，岩屑运移规律按井斜角可分为几种类型？３、大斜度大位移定向井的井斜角一般在多少度左右？４、岩屑上返最困难的井段一般处于井斜角的多少度的井段中？为什么？５、在大斜度大位移定向井中影响岩屑正常上返的因素主要有以下几点？６、什么是岩屑体积跟踪法？７、什么是“邻井地层对比法”？８、“井眼轨迹地质模拟软件”的应用有何意义？1、答：在直井中，岩屑下滑速度（Vs）与岩屑受重力作用方向一致，不存在指向下井壁的径向分量（Vsr）与指向井底的轴向分量（Vsa）；但随井斜角的增加，下滑速度(Vs)亦随之增加，当井斜角为90°时径向分量（Vsr）增为最大值；而轴向分量（Vsa）则随井斜角的增加而降低，当井斜角为90°时轴向分量（Vsa）降为零。
2、答：①井斜角0～θα之间井段岩屑在环空中受重力作用而下滑的方向是垂直于水平面，岩屑在井眼中，当钻井液上返速度稍微大于岩屑在钻井液中的下滑速度时，只要不停止循环，岩屑总会慢慢地被带出井简，不存在岩屑床。
②井斜角在θα～θβ之间井段当井斜角增大至θα时，径向分量（Vsr）增大至足以使岩屑脱离钻井液流，滞留井眼底侧并滑向液流的反向而形成岩屑床，而且当钻井液停止循环时，岩屑床受重力作用而存在下滑趋势。
③井斜角在θβ～90°之间井段井斜角超过θβ，轴向分量（Vsa）将逐渐降至零，岩屑沉淀并聚集在钻杆周围的井眼底侧，即使钻井液停止循坏，岩屑床也不再向下滑动。
这里θα、θβ称为临界井斜角。
3、答：大斜度大位移定向井的井斜角一般都大于45°，在70°左右。
4、答：岩屑上返最困难的井段一般处于井斜角在30°～65°之间的井段，因为在这一段，不仅岩屑床容易形成，而且岩屑床存在下滑趋势，使岩屑床的厚度不断增加。
钻井人的必备知识
钻井人的必备知识
作为钻井人，需要掌握以下必备知识：
1. 钻井工程基础知识：了解钻井的基本概念、原理、流程、设备等。
2. 井下工具的结构和规范：掌握井下工具的结构和规范，包括钻头、钻杆、套管、水泥头等，以便在钻井过程中进行选型和使用。
3. 钻井液的种类和使用方法：了解不同类型的钻井液的成分和用途，以及如何正确地配制、使用和处理钻井液。
4. 钻井安全知识：熟悉钻井过程中可能遇到的危险和安全措施，包括如何正确使用安全设备、如何应对突发事件等。
5. 钻井操作技能：掌握钻井操作技能，包括如何操作钻井设备、如何判断钻井过程中的异常情况等。
6. 钻井质量管理知识：了解如何进行钻井质量管理，包括如何制定质量控制计划、如何进行质量监测等。
7. 环境保护和安全生产知识：了解钻井过程中的环境保护和安全生产要求，包括如何正确处理废弃物、如何预防事故等。
8. 钻井相关法律法规和标准：了解钻井相关的法律法规和标准，包括环境保护法、安全生产法、钻井行业标准等。
9. 英语知识：掌握一定的英语基础知识，能够读懂和编
写钻井相关的英文资料。
10. 地热能知识：了解地热能的基本概念、原理、应用等，以及地热能与钻井的关系。
钻井基础知识
现代钻井系统组成
钻井液的性能主要有：(1)密度；(2)粘度；(3)屈服
值；(4)静切力；(5)失水量；(6)泥饼厚度；(7)含砂量；(8) 酸碱度；(9)固相、油水含量。
泥浆泵将泥浆打入循环管线 现代钻井系统组成
三开钻进
下中间套管
二开固井 下生产套管 完井固井
三、钻进流程
钻进基本过程包括： 钻进、接单根、起钻、换钻头、下钻等
钻 进：钻头破碎岩石使井眼不断加深
接单根：通过接单根使钻具不断加长 起下钻：将井内钻具起出或将井内起出的钻具重新下到井内 换钻头：起出钻具卸掉旧钻头换上新钻头重新下入井中 循环钻井液：钻头提离井底并保持钻井液的循环
件
四、固井施工流程
固井施工
→固井设备 水泥灰罐 固井施工作业
固 井 施 工
↓ 固 井 附 件
水泥头
喷射混合器及漏斗
干水泥 清 水
水泥浆
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.完井技术
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.完井技术
填井放弃。当确定地层没有工业油气流，放弃该
井。如果有工业油气流需要完井，莫里青主要以 射孔完井为主。
五、完井技术
固井射孔完井法 适用条件
-- 适用范围广，一般无不适用地层。 类 型
优点
缺点
射 孔 完 井
1.可有选择性地射开地层， 1.出油面积小， 实现分层开采 完善程度较差 2.在生产井段能选择性的进 2.对井深和射孔 行修井作业 浓度要求严格 3.可进行各种井下增产措施 3.固井质量要求 4.可以多层完井 高，水泥浆可能 5.适合多种类型油气藏完井 伤害油气层
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。
钻井基础知识
准备阶段
• 工程准备
• 队伍准备：根据井深、井型选择施工队伍 • 队伍的设备配置、人员配置 • 钻井设备：根据可钻深度分：12、20、30、40、50、60、 70……等钻机 • 根据动力驱动分：机械钻机、电动钻机等
设备准备
• 设备简介：
• 钻机由动力系统、提升系统、循环系统、控制系统及辅助 设备组成 • 动力系统：机械钻机：柴油机、联动或传动设备 • 电动钻机：发电机、电机 • 作用：为钻井施工提供动力。如：钻具的起、放，钻 具的转动，设备的运转等 • 提升系统：井架、天车、游动滑车、大钩、转盘、绞车等 辅助刹车系统 • 作用：实现钻具的起下、钻进时增加井深等
施工设计
• 井筒压力失衡造成的后果
• 1、溢流、井涌，严重时造成井喷。造成环境污染、资源 破坏，甚至人员伤亡，社会的不稳定。 • 2、井壁坍塌。造成埋钻具的恶性事故，影响勘探开发的 进度。 • 3、井漏。造成延误工期，人力物力的浪费。另外还可引 发井垮或井喷。
施工设计
• 钻井液的作用： • 2、冷却钻头、携带岩屑。钻头旋转与地层摩擦产生大量 的热量，如果不能及时冷却会降低钻头各部件的性能，导 致钻头寿命的降低。 • 通过钻井液的循环将钻头破碎地层形成井眼所产生的 岩屑带离井底，输送至地面。以便地质人员录取岩屑，了 解掌握地层情况。 • 钻井液的上返速度、钻井液的粘度与切力。 • 3、形成泥饼保护井壁。正常情况下钻井时的液柱压力要 略高于地层压力，形成正压差，造成钻井液中的水向地层 渗透，形成泥饼。
钻
井
渤钻第四分公司工程技术服务中心 李建新
钻井
• • • • • • 钻井的几个阶段 1.准备阶段 a.地质准备:井位 地质设计 b.工程准备:队伍(设备 人员) 施工设计 c.物资准备:工具 管具 各种材料 2.施工阶段:钻井施工 中完(完井)电测 下 套管固井 完井作业
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8
起出的钻 头磨损应
更换新钻
头入井
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
四、固井施工流程
下套管
下套管作业与下钻柱非常相似，只是因为套管相 对钻柱直径大，形状结构与钻柱不同，需要特殊 的上扣工具、吊卡和管钳。此外，套管相对于钻 杆线重大，深井下套管对钻机起升能力要求高。
构造井
区域探井
构造井
探井
详探井
开发井
彩551
彩58
彩59
石油钻井的分类
直井 定向井
水平井 大位移井 开窗侧钻井
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
二、现代钻井系统组成
动力系统 提升系统 旋转系统 循环系统 井控系统
现代钻井系统组成
加重装置
ห้องสมุดไป่ตู้
泥浆泵
水龙带 水龙头
立管 排出管线
方钻杆
废水池
泥浆振动筛 泥浆池
钻柱 环空
钻屑下滑
钻铤 井眼
钻头
现代钻井系统组成
循环系统
→循环介质
泥浆功能：
1、悬浮和携带钻 屑 2、润滑和冷却钻 具 3、稳定井壁 4、平衡地层压力 5、发挥水力效能
现代钻井系统组成
循环系统→流程
泥浆通泥过浆立泵管将经泥水浆龙打带入进循入环钻管柱线
石油钻井发展简史
1. 顿钻钻井时期（1901年以前）
➢1521年，我国在嘉定（乐山）用竹绳冲击 钻钻出第一口油井。
《蜀中广记》：国朝（明） 正德末年，嘉州开盐井，偶 得油水，可以照夜，其光加 倍，沃之以水，则焰俞甚， 扑之以灰则灭…….
➢1835年在四川自贡钻成世界上第一口超千 米深井（1001.42米）— 兴海井，到1997， 累计开采天然气14000万m3。
➢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。
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
六、完井技术
● 完井：从钻开生产层、下油层套管、注水泥固井、射孔 到试采 等一系列生产过程的总称。
是为了改善井底径向流动，使地下油气流
目
能够有效地从井筒流向地面。目前油井完
的
井基本上可分为：固井射孔完井、筛管完
3.采用砾石充填的井， 有利于油井生产
1.有油、 气、水的 井，无法 分层开采
2.无法分 层改造
六、完井技术
（二）固井射孔完井法
适用条件
-- 适用范围广，一般无不适用地层。
类 型
优点
缺点
1.可有选择性地射开地层， 1.出油面积小，
射 实现分层开采
完善程度较差
孔
完 井
2.在生产井段能选择性的进 行修井作业
射孔方法
电缆套管枪射孔
电缆输送过油管负压射孔
油管输送负压射孔
六、完井技术
（三）筛管完井法
适用条件
-- 地层出砂，固井完井储层伤害严 重地层。
类 型
1.
筛 管
2.
完 3.
井
4.
优点
可配合封隔器实现 选择性非固井完井 1. 可实现分层开采 非固井完井，有利 2. 于完井作业过程中 的储层保护 有利于防砂
石油钻井的目的与任务
石油钻井目的及任务：探明含油气构造，开发油气田
普查 详查 区域勘探 油田勘探 油田开发
了解全区区域地址概况，划分构造 单元，初步确定可能含油气层系。
详细研究确定油气聚集带，找出可 供钻探的区域构造。
研究区域的地质构造及含油气远景， 发现工业油气藏（0.3~5t/d）。
探明油田边界和面积，算准储量， 提供油藏全部资料，开辟试验区。
3.可进行各种井下增产措施
4.可以多层完井
2.对井深和射孔 浓度要求严格
3.固井质量要求 高，水泥浆可能
5.适合多种类型油气藏完井 伤害油气层
固井射孔完井法
完井→射孔
可供入井 的射孔枪
射 孔 枪 下 至 油 层
射 孔 弹 射 穿 生 产 套 管
内地 层 油 气 流 入 生 产 套 管
固井射孔完井法
中国石油西部钻探工程有限公司
工程技术知识普及讲座之
钻井工程基本知识
2009年8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。
三、钻进流程
井口防 溢管
防喷器 防喷器
注水泥 施工
下表层 套管
至钻井液净化系统
钻井液 出口
安装井口 防喷器
一开钻进
三、钻进流程
二开钻进
防喷器 防喷器
三开钻进 下生产套管
下中间套管 二开固井
完井固井
三、钻进流程
钻进基本过程包括： 钻进、接单根、起钻、换钻头、下钻等
钻 进：钻头破碎岩石使井眼不断加深 接单根：通过接单根使钻具不断加长 起下钻：将井内钻具起出或将井内起出的钻具重新下到井内 换钻头：起出钻具卸掉旧钻头换上新钻头重新下入井中 循环钻井液：钻头提离井底并保持钻井液的循环
三、钻进流程
接 ① 上提单根并放入鼠洞 单 ② 上提方钻杆，将水龙头推至鼠洞单根的上方
③ 连接水龙头和单根，再把单根与井筒内钻柱相连
根 ④ 用连接好单根并加长的钻柱继续钻进
1
2
3
4
三、钻进流程
钻进流程→接单根
1、上提钻柱，在鼠洞内放置单根(右) 2、安放卡瓦，坐稳下部钻具 3、卸下方钻杆，连接鼠洞内单根 4、接上单根，上提钻柱，重新入井
钻工正在对 扣连接管柱
现代钻井系统组成
旋转装置
→钻头
PDC钻头
取 芯
钻
头
现代钻井系统组成 新
钻
旋转装置
头 正
准
备
三牙轮钻头
入
井
钻 井 液 高 速 流 过 喷 嘴
现代钻井系统组成
旋转装置
→井下钻具旋转方式
钻柱扭振
钻柱横振
钻 柱 纵 振
现代钻井系统组成
4.循环系统 泥浆泵 泥浆池 立管 水龙带 钻柱 分离装置
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 随钻测量/地质导向 自动化（闭环）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 ➢井壁稳定性研究 ➢钻井废物管理 ➢固井新材料
（一）裸眼完井法
先期裸眼完井 后期裸眼完井
适用条件
-- 井壁稳定，不易坍塌的碳酸盐、 火山岩或砂岩储层；无底水、无气 顶的单一厚储层或者压力、性质基 本一致的多层储层。
-- 下套管作业难度较大的特殊井 （欠平衡井、水平井等）。
类型
优点
缺点
裸眼 完井
1.油井完善程度好， 有利于提高油井产量
2.减少固井和射 孔损 害油气层
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
三、钻进流程
设计
钻前准备
一开 钻
二开 进
三开
完井测试
油井完成
地质设计、工程设计
修路、平井场、打基础、 设备搬运及安装、准备井口
钻进、（测斜）、（测井）、 下表套固井、安装井口
一开 二开
钻进、（取心）、（测斜）、 （测井）、下技套固井、安装井口
三开
钻进、（取心）、（测斜）、（测井）、
（中途测试）、下油套固井、安装试油井口
1.动力系统
柴油机(黄色)直接驱动发电 机给钻井设备提供电能
电动机驱动泥浆泵工作 (顶部装置为发电机降温)
电力传输动力系统
现代钻井系统组成
1.动力系统
皮带传递动力带动 上部的泥浆泵工作
几台发动机的链条及 齿轮组装在金属盒内
机械传输动力系统
现代钻井系统组成
2.提升系统
不论钻井平台是以 电能还是机械传输动 力，目的都是为了钻 井，所以提升系统必 不可少。一般提升系 统由绞车、滚筒、井 架、天车、游车和钢 丝绳组成。
1
解
2
上开
提吊
套卡
管准
准备
备下
连入
接套
管
四、固井施工流程
固井施工→下套管
用液压大钳拧紧接头
连接好的套管入井