钻井基础知识

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
加重装置
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
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。
➢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。
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
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
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
当这些信号被记录后，由计算机处理作图， 并经专业人员分析以确定是否存在油气及存在 的多少。
岩层评价技术
岩层评价→取芯
取芯有两种方式：一种是下入取芯筒， 安装在钻柱下部下入井底。当取芯筒旋转 钻进的时候，一段圆柱形井底岩芯就在取 芯筒内带出。另一种是井壁取芯器，靠下 部的射孔弹冲击井壁，一小块岩芯就被装 在工具中带出，这种方式一次可以在任意 深度取约30块小岩样。
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。
8
起出的钻 头磨损应
百度文库更换新钻
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。
附 保证更好的固井质量。
件
四、固井施工流程
固井施工
→固井设备
固井施工作业
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
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
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
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
提升系统→死绳锚| 游车| 水龙头|大钩
现代钻井系统组成
3.旋转钻进装置
水龙头 方钻杆 转盘 钻柱 钻头
现代钻井系统组成
游车下部的大钩正 在锁住水龙头提环
钻工正安放卡瓦
旋转装置
现代钻井系统组成
旋转装置
钻杆与钻铤
转动的转盘与方钻杆
现代钻井系统组成
旋转装置
游车正把钻铤下入井内(钻 铤较钻杆重，可施加钻压)
三、钻进流程
将方钻杆及水龙 头放至大鼠洞
钻进流程
→起下钻
钻工在钻柱上安装 吊卡,起出下部钻具
2
1
三、钻进流程
钻进流程
→起下钻 起出一柱钻具后安放锥 形卡瓦，坐稳下部钻具
3
卸4 开 上 部 立 柱
立柱按顺序放 置在钻台上
5
三、钻进流程
6
钻进流程→起下钻 井架工负责将上
部钻柱摆放整齐
7 起至钻铤 与钻头时， 用专用工 具卸开连 接处
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
井、裸眼完井等。
六、完井技术
当油公司仔细分析在各个层段进行的各种测 试所获取的数据后，他们将决定是否完井还是填 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，主要有以下步骤：
1、选择完井方式； 2、完井 3、安装采油树 4、酸化(非必需) 5、压裂(非必需)
六、完井技术
4) 手动、液动锁紧闸板
5) 用作分流系统
6) 可以剪断钻具
5.井控系统
节流管汇：
由一系列特殊 的、可远程控制 的管线组成，用 井口防喷器组关 井后，司钻可以 通过它释放井底 压力，不至于造 成井下失控。
提纲
一.钻井的概念 二.现代钻井系统组成
三.钻进流程
四.固井施工流程 五.岩层评价技术 六.完井技术
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。
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
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
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。
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
月钻至1420米完钻。
（1）概念时期（1901~1920） （2）发展时期（1920~1948） （3）科学化钻井（1948~1969） （4）自动化钻井（1969~ ）
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
（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
快绳
旋 转 滚筒 钻 井 平 台 提 升 系 统
天车 死绳
钻绳 游车
大钩
绞车
死绳锚
存储滚筒
2.提升系统
绞车由带钢丝绳的滚筒、 猫头轴、离合器、换向齿 轮-链条及刹车装置组成
猫头分为摩擦式猫 头和自动猫头
提升系统→绞车与猫头
2.提升系统
提 升 系 统 ↓ 天 车| 游 车| 钢 丝 绳
2.提升系统
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。
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
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
3
4
四、固井施工流程
固 通常在下入套管前，在套 井 管外面要加上刮泥器和扶正
施 器，扶正器有几个弓形弹簧
工 片且紧贴在套管外壁，可以
↓ 保证套管处于井眼中心；刮
套 管
泥器可以将井壁上泥饼除去，
油气开采、补充能量、井网调整
基准井 参数井
构造井
预探井
（野猫井）
详探井 评价井 资料井
油 气井 、
注入井 调整井
石油钻井的种类
把钻井按钻井的目的进行分类：
区域普查井 ：基准井,剖面井, 参数井,构造井 探井：预探井、详探井,边探井 开发井：生产井（油井、气井）,
注入井（注水井,注气井） 特殊用途井：检查井、观察井、调整井、 救援井等。