石油工程钻井工程课件
合集下载
石油钻井工程PPT课件
井
安装
下油层套
生
井底
完
试油
管注水泥
产
完成
成
井口
石油钻井建井过程 第13页/共61页
主要内容
一、钻井的目的和意义 二、钻井的主要程序 三、钻井设备、工具和仪器 四、钻井的发展及趋势 五、钻井关键技术 六、钻井风险 七、钻井取得的成就
第14页/共61页
三、钻井设备、工具和仪器
1. 钻井设备 • 动力系统
定 井 位
候凝 安装 井口
二 开
拆卸 设备 成本 核算
地质 设计
下表 层套 管注 水泥
钻进 取心 测斜 电测井
钻井 设计
钻进 取心 测斜 电测井
下中 层套 管注 水泥
准备 工程
修公路 平场地 打基础 安装 下导管
试车
一 开
安全检查
试油
候凝 安装 井口
钻进
取心
三
测斜
开
电测井
中途测井
移
井口
油
候凝
交
完成
第11页/共61页
二、钻井的主要程序
4. 完井和试油 • 试油
对可能出油（气）的生产层，在降低井内 液柱压力的条件下，诱导油、气入井，然后 对生产层的油、气产量、水产量，地层压力 及油、气物理化学性质等进行测定，这一整 套工艺技术就叫试油。只有通过试油才能知 道油气层含油气情况。
第12页/共61页
第49页/共61页
五、钻井关键技术
2. 携岩技术
•将钻头破碎的岩屑从井底及时清除出去是提高钻 速，减少钻井事故的关键。 •在大斜度井中，由于岩屑在重力作用下落到井壁 下侧，影响钻柱的活动，增大了钻柱的摩阻扭矩， 还容易引起井下复杂情况。
钻井讲义2.ppt
三、 轨迹测量及计算
1.测斜方法及测斜仪简介
1).测量内容
井深Dm、井斜角α 、方位角φ
2).测斜仪分类
照像测斜仪多 单点 点测 测斜 斜仪 仪
磁性测斜仪电子测斜仪多 单点 点工 工作 作方 方式 式
随钻测斜仪无 有线 线随 随钻 钻
单点陀螺
陀螺测斜仪电 多子 点陀 陀螺 螺
3).测斜仪结构
地面记录陀螺
造斜点
稳斜井段
垂
α-井斜角
深α
实际井筒轨迹
计划井筒轨迹
靶区
水平位移
N 北
β
井口
•什么是定向井？
定向井水平投影图
β-方位角
实际轨迹
靶点
设计轨迹
E东
定向井水平投影
条件的限制
•建筑物 •河流 •海洋 •地下油藏要求
•为什么要钻定向井？
二、 井眼轨迹的基本概念
1.轨迹的基本参数
测量方法：非连续测量，间断测量。“测段”，“测点”。 井深、井斜角和井斜方位角----轨迹的三个基本参数。 (1) 井深（或称为斜深、测深）
φi-φi-1>180°时， Δφi=φi-φi-1-360° φc=(φi+φi-1)/2-180°
φi-φi-1<-180°时，Δφi=φi-φi-1+360° φc=(φi+φi-1)/2+180°
b
a
3、轨迹计算方法
1.测点坐标值计算公式
Di Di1 Di
LPi LPi1 LPi
跟踪控制
☆ 从造斜结束，到钻完全井，都属跟踪控制阶段。 ☆ 一般用转盘钻+扶正器组合进行增、稳、降钻进。 ☆ 当井斜偏差较大时，用动力钻具强力增斜或降斜。 ☆ 当出现方位偏差时，用动力钻具扭方位。
石油钻井工程基础知识ppt
VS
地质灾害防治
通过地质调查和监测等方法，及时发现和 预测地质灾害，采取相应的防治措施，如 加固、搬迁等，以保障人民生命财产安全 。环境保护 Nhomakorabea新能源开发
环境保护
在石油钻井工程中重视环境保护，采取环 保措施，减少对环境的污染和破坏。
新能源开发
在石油钻井工程中积极探索和开发新能源 ，如地热能、太阳能等，推动能源结构的 多元化发展，降低对传统能源的依赖。
石油钻井工程基础知识
2023-10-27
目 录
• 石油钻井工程概述 • 石油钻井工程基本技术 • 石油钻井工程应用领域 • 石油钻井工程发展趋势与挑战 • 石油钻井工程实例分析
01
石油钻井工程概述
石油钻井工程定义与特点
定义
石油钻井工程是一门通过钻探技术手段，在地下寻找、开发、评估和管理石 油和天然气资源的过程。
总结词
该项目利用钻井工程技术成功开发了新能源，为可持续发展做出了贡献。
详细描述
该项目通过地热钻井工程技术，开发了地热资源，为新能源开发提供了新的 途径。同时，通过合理的地热利用和环境保护相结合，实现了可持续发展的 目标。
感谢您的观看
THANKS
泥浆泵
泥浆泵是钻井液循环系统 中的核心设备，用于提供 高压泥浆。
钻井液与泥浆处理技术
钻井液
钻井液是用于维持地层稳定、润滑钻具、携带岩屑等作用的循环流体。
泥浆处理
泥浆处理包括净化、稀释、调配等操作，以确保泥浆性能符合钻井要求。
钻井工程设计技术
地质设计
根据地质资料，设计钻井 的深度、方位和倾斜度。
工程设计
油气田勘探与开发
油气田勘探
通过地质调查、地球物理勘探 等方法寻找油气资源，确定油
2024版石油钻井八大系统(PPT课件)
石油钻井八大系统(PPT课件)目录CATALOGUE•钻井系统概述•八大系统详解•钻井设备介绍•钻井技术探讨•现场操作与安全管理•未来发展趋势预测01CATALOGUE钻井系统概述钻井定义与分类钻井定义利用机械设备，将地层钻成具有一定深度和直径的圆柱形孔眼的工程作业。
钻井分类根据钻井目的和方式不同，可分为地质勘探井、工业油气井、水文地质井、地热井等。
钻井工艺流程包括井场平整、设备安装调试、钻具组合等。
使用钻头破碎岩石，形成井眼。
在井眼内下入套管，并注入水泥浆封固套管与井壁之间的环形空间。
包括井口装置安装、试油测试等作业，最终完成钻井工程。
钻前准备钻进固井完井提供钻进所需的旋转动力和起升动力，是整个钻井系统的核心。
钻机钻具泥浆系统包括钻头、钻铤、钻杆等，用于传递扭矩、破碎岩石并引导井眼轨迹。
由泥浆泵、泥浆池、泥浆净化设备等组成，用于循环泥浆以冷却钻头、携带岩屑并维持井壁稳定。
030201固控系统动力系统控制系统安全防护系统01020304通过振动筛、除砂器、除泥器等设备对泥浆进行净化处理，保证泥浆性能稳定。
为钻机提供动力，包括柴油机、电动机等。
对钻机各部件进行集中控制，实现自动化或半自动化操作。
包括防喷器、防火器材等，确保钻井作业安全进行。
02CATALOGUE八大系统详解钻头、钻柱、转盘、驱动装置等组成提供钻头的旋转动力，破碎岩石，形成井眼功能旋转速度控制、扭矩控制、防卡钻技术等关键技术旋转系统循环系统组成泥浆泵、泥浆管线、泥浆池、钻头等功能循环钻井液，携带岩屑，冷却钻头，稳定井壁关键技术泥浆性能控制、循环压力控制、防漏防喷技术等柴油机、电动机、发电机、传动装置等组成提供钻井所需的动力，驱动各系统运转功能动力匹配技术、节能技术、排放控制技术等关键技术组成天车、游车、大钩、绞车等功能起升和下放钻具，控制钻压，实现钻进和起下钻作业关键技术起升力控制、防碰防顿技术、自动化控制技术等功能控制各系统的运行，实现钻井过程的自动化和智能化组成司钻控制台、电气控制系统、液压控制系统等关键技术控制系统集成技术、故障诊断技术、远程监控技术等03关键技术传动效率控制技术、减振降噪技术、可靠性设计等01组成变速箱、传动轴、万向节等02功能传递动力和扭矩，实现各系统的协同工作1 2 3井口装置、防喷器、压井管汇等组成控制井口压力，防止井喷和井漏，确保钻井安全功能井控装置设计技术、井控工艺技术、应急处理技术等关键技术组成振动筛、除砂器、除泥器、离心机等功能清除钻井液中的固相颗粒，维护钻井液性能，提高钻井效率关键技术固控设备选型技术、固控工艺流程设计技术、固控效果评价技术等03CATALOGUE钻井设备介绍钻机类型及特点陆地钻机适用于陆地石油钻井，稳定性好，移动方便。
石油钻井基本知识(地质监督班)PPT课件
地质监督需要实时收集钻井过程中的 各种地质资料，包括岩屑、岩心、井 壁取心、录井数据等。
对收集到的地质资料进行整理、分析 ，建立详细的地质剖面图、构造图和 地层对比图，为后续钻井作业提供准 确的地质信息。
钻井液性能监控与调整建议
地质监督需要密切关注钻井液的性能 变化，包括密度、粘度、失水量等关 键指标，确保钻井液满足地质工程需 求。
优化钻井液配方
加强固控设备使用
通过调整钻井液中各种处理剂的加量，优 化钻井液的流变性、滤失性和润滑性等性 能。
使用高效的固控设备，如振动筛、除砂器 、除泥器等，及时清除钻井液中的无用固 相，保持钻井液性能稳定。
复杂情况下钻井液处理措施
井漏处理 遇到井漏时，可通过提高钻井液 密度、使用堵漏材料等措施进行 处理，确保井壁稳定和井控安全。
石油钻井基本知识(地质监督班 )ppt课件
目录
• 钻井基本概念与原理 • 地质监督在钻井过程中的职责 • 井身结构与钻头选型 • 钻井液性能参数及优化方法 • 固井技术要点与评价标准 • 现场案例分析：成功解决复杂问题经验分
享
01 钻井基本概念与原理
钻井定义及作用
钻井定义
钻井是利用机械设备，从地面钻 穿岩石层，获取地下实物资料， 以及开发石油、天然气等资源的 技术手段。
参与钻井液处理剂的选型与用量决策， 协助优化钻井液配方，降低钻井成本。
根据地层变化和钻井液性能监测结果， 及时向钻井工程师提出调整钻井液性 能的建议，确保钻井作业的安全和效 率。
03 井身结构与钻头选型
井身结构设计原则及实例分析
设计原则
安全、经济、高效
实例分析
某油田井身结构设计案例，包括地层特性、井深、井径、套管程序等
对收集到的地质资料进行整理、分析 ，建立详细的地质剖面图、构造图和 地层对比图，为后续钻井作业提供准 确的地质信息。
钻井液性能监控与调整建议
地质监督需要密切关注钻井液的性能 变化，包括密度、粘度、失水量等关 键指标，确保钻井液满足地质工程需 求。
优化钻井液配方
加强固控设备使用
通过调整钻井液中各种处理剂的加量，优 化钻井液的流变性、滤失性和润滑性等性 能。
使用高效的固控设备，如振动筛、除砂器 、除泥器等，及时清除钻井液中的无用固 相，保持钻井液性能稳定。
复杂情况下钻井液处理措施
井漏处理 遇到井漏时，可通过提高钻井液 密度、使用堵漏材料等措施进行 处理，确保井壁稳定和井控安全。
石油钻井基本知识(地质监督班 )ppt课件
目录
• 钻井基本概念与原理 • 地质监督在钻井过程中的职责 • 井身结构与钻头选型 • 钻井液性能参数及优化方法 • 固井技术要点与评价标准 • 现场案例分析：成功解决复杂问题经验分
享
01 钻井基本概念与原理
钻井定义及作用
钻井定义
钻井是利用机械设备，从地面钻 穿岩石层，获取地下实物资料， 以及开发石油、天然气等资源的 技术手段。
参与钻井液处理剂的选型与用量决策， 协助优化钻井液配方，降低钻井成本。
根据地层变化和钻井液性能监测结果， 及时向钻井工程师提出调整钻井液性 能的建议，确保钻井作业的安全和效 率。
03 井身结构与钻头选型
井身结构设计原则及实例分析
设计原则
安全、经济、高效
实例分析
某油田井身结构设计案例，包括地层特性、井深、井径、套管程序等
石油工程钻井工程课件
天然气
1.1 什么是石油和天然气
1.1.2 常规与非常规油气资源
常规油气资源（Conventional petroleum）： 在已经掌握的技术条件下可以采出，并具 有较好的经济效益的石油和天然气资源。
非常规油气资源（Unconventional petroleum）：在目前技术条件下不能采出， 或采出来不具较好经济效益的石油和天然 气资源。一般包括致密和超致密砂岩油 (气)、页岩油(气)、超重(稠)油、沥青砂岩、 煤层气、天然气水合物（甲烷水合物，可 燃冰，高压低温下甲烷气体和水分子形成 的笼状结晶）等。
油页岩 油砂(岩）
1.1 什么是石油和天然气
1.1.2 常规与非常规油气资源
常规与非常规油气资源特点—石油
常
规
高丰度
石
高质量 油藏
易开发
油
储层
产量高
资
低质量 油藏
源
非
常
致密油
储层
规 石 油 资
页岩油
油页岩
生油岩 层（自 生自储）
低丰 什么是石油和天然气
而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定 义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物。主要存在于 油田、气田中，也有少量出于煤层。主要成分为甲烷，是一种无色、无 味、无毒且无腐蚀性的可燃气体。
现在习惯上将油田和气田气称为天然气，煤层 中的气还称瓦斯气或煤层气。
石油和天然气是深藏地下的、天然形成的、不可再 生的流体矿物。
1.2 石油与天然气的用途
1.2.1 石油的主要用途
构成石油的化学物 质，用蒸馏方法能 分解（石油炼制）
1.2 石油与天然气的用途
1.2.1 石油的主要用途
石油工程概论课件_3_钻井
3.4 .4 欠平衡钻井
井底液柱压力< 井底液柱压力<地层压力 常用气体类钻井液（空气、天然气、氮气、 常用气体类钻井液（空气、天然气、氮气、废 气[CO2]）或充气钻井液实现 需要特殊井口防喷装置
§3.2 钻井工艺过程
3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.5 钻前工程 设备安装 开钻 正常钻进 固井 完井
§3.2 钻井工艺过程
3.2.1 钻前工程 定井位：构造位置、地理位置、测线位置; 定井位：构造位置、地理位置、测线位置 道路勘测：沿途道路、桥梁、洞函的宽度 道路勘测：沿途道路、桥梁、
第3章
石油钻井
§3.1 钻井方法与设备
3.1.1 钻井方法概述
我国是世界上最早钻井的国家， 我国是世界上最早钻井的国家，早在 公元前256年就开始在自贡一带打盐井， 256年就开始在自贡一带打盐井 公元前256年就开始在自贡一带打盐井， 随后是波斯、埃及和欧洲，美国从1806 1806年 随后是波斯、埃及和欧洲，美国从1806年 才开始打井。1844年开始出现旋转钻井 才开始打井。1844年开始出现旋转钻井 英国专利），1845年循环系统问世 ），1845年循环系统问世（ （英国专利），1845年循环系统问世（法 Fauvelle），1850s年代出现单牙轮钻 ），1850s 国Fauvelle），1850s年代出现单牙轮钻 1860年出现金刚石钻头 年出现金刚石钻头。 头，1860年出现金刚石钻头。
及承载能力，通讯，电力 及承载能力，通讯，电力;
基础施工：平井场、打基础（混凝土、 基础施工：平井场、打基础（混凝土、填
石灌浆、水泥预制、木桩、爆扩桩） 石灌浆、水泥预制、木桩、爆扩桩）修泥浆池 及污水池; 及污水池
井底液柱压力< 井底液柱压力<地层压力 常用气体类钻井液（空气、天然气、氮气、 常用气体类钻井液（空气、天然气、氮气、废 气[CO2]）或充气钻井液实现 需要特殊井口防喷装置
§3.2 钻井工艺过程
3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.5 钻前工程 设备安装 开钻 正常钻进 固井 完井
§3.2 钻井工艺过程
3.2.1 钻前工程 定井位：构造位置、地理位置、测线位置; 定井位：构造位置、地理位置、测线位置 道路勘测：沿途道路、桥梁、洞函的宽度 道路勘测：沿途道路、桥梁、
第3章
石油钻井
§3.1 钻井方法与设备
3.1.1 钻井方法概述
我国是世界上最早钻井的国家， 我国是世界上最早钻井的国家，早在 公元前256年就开始在自贡一带打盐井， 256年就开始在自贡一带打盐井 公元前256年就开始在自贡一带打盐井， 随后是波斯、埃及和欧洲，美国从1806 1806年 随后是波斯、埃及和欧洲，美国从1806年 才开始打井。1844年开始出现旋转钻井 才开始打井。1844年开始出现旋转钻井 英国专利），1845年循环系统问世 ），1845年循环系统问世（ （英国专利），1845年循环系统问世（法 Fauvelle），1850s年代出现单牙轮钻 ），1850s 国Fauvelle），1850s年代出现单牙轮钻 1860年出现金刚石钻头 年出现金刚石钻头。 头，1860年出现金刚石钻头。
及承载能力，通讯，电力 及承载能力，通讯，电力;
基础施工：平井场、打基础（混凝土、 基础施工：平井场、打基础（混凝土、填
石灌浆、水泥预制、木桩、爆扩桩） 石灌浆、水泥预制、木桩、爆扩桩）修泥浆池 及污水池; 及污水池
《石油天然气钻井》课件
机器人钻井
利用机器人技术代替人工进行危险和繁重的工作 ，保障人员安全。
可持续性与环保钻井
清洁能源利用
利用太阳能、风能等可再生能源，减少对化石燃料的依赖。
废弃物处理与回收
对钻井废弃物进行无害化处理和回收再利用，降低环境污染。
节能减排技术
采用节能减排技术，降低钻井过程中的能耗和排放量。
THANKS
感谢观看
02
石油天然气钻井技术
钻井设备与工具
钻机
钻机是钻井的主要设备，负责提供钻井所需的旋转和 加压动力。
钻头
钻头是直接破碎岩石的工具，根据地层特性和钻井要 求选择不同类型的钻头。
钻柱
钻柱包括钻杆、钻铤和各种钻具附件，起到连接、传 递和输送钻井液的作用。
钻井液与固井
钻井液
钻井液是用于冷却钻头、携带岩屑、 平衡地层压力的循环流体。
气候条件
分析温度、湿度、风速、 降雨量等气候因素对钻井 设备运行和人员作业的影 响。
环境风险
识别潜在的环境风险，如 地震、滑坡、泥石流等自 然灾害，制定应对措施。
钻井安全规定与要求
01
02
03
04
作业许可制度
实施作业许可制度，确保钻井 作业前进行风险评估和审批。
安全培训
对钻井人员进行安全培训，提 高员工的安全意识和操作技能
固井
固井是向井壁周围注入水泥浆，以加 固井壁、防止地层流体漏失的工艺。
钻井工艺与技术
01
02
03
直井钻井
直井钻井是垂直或接近垂 直的井身，适用于大多数 油气田开发。
定向钻井
定向钻井是沿着预定的轨 迹弯曲的井身，适用于特 殊地质条件和开采需求。
水平钻井
利用机器人技术代替人工进行危险和繁重的工作 ，保障人员安全。
可持续性与环保钻井
清洁能源利用
利用太阳能、风能等可再生能源，减少对化石燃料的依赖。
废弃物处理与回收
对钻井废弃物进行无害化处理和回收再利用，降低环境污染。
节能减排技术
采用节能减排技术，降低钻井过程中的能耗和排放量。
THANKS
感谢观看
02
石油天然气钻井技术
钻井设备与工具
钻机
钻机是钻井的主要设备，负责提供钻井所需的旋转和 加压动力。
钻头
钻头是直接破碎岩石的工具，根据地层特性和钻井要 求选择不同类型的钻头。
钻柱
钻柱包括钻杆、钻铤和各种钻具附件，起到连接、传 递和输送钻井液的作用。
钻井液与固井
钻井液
钻井液是用于冷却钻头、携带岩屑、 平衡地层压力的循环流体。
气候条件
分析温度、湿度、风速、 降雨量等气候因素对钻井 设备运行和人员作业的影 响。
环境风险
识别潜在的环境风险，如 地震、滑坡、泥石流等自 然灾害，制定应对措施。
钻井安全规定与要求
01
02
03
04
作业许可制度
实施作业许可制度，确保钻井 作业前进行风险评估和审批。
安全培训
对钻井人员进行安全培训，提 高员工的安全意识和操作技能
固井
固井是向井壁周围注入水泥浆，以加 固井壁、防止地层流体漏失的工艺。
钻井工艺与技术
01
02
03
直井钻井
直井钻井是垂直或接近垂 直的井身，适用于大多数 油气田开发。
定向钻井
定向钻井是沿着预定的轨 迹弯曲的井身，适用于特 殊地质条件和开采需求。
水平钻井
油气钻井方法及工艺课件PPT(共 60张)
向井内注水
岩屑、泥土混合成泥水浆
积累到一定量
提出钻头
下捞砂筒
捞出井内的泥水浆
暴露新井底
图6－1 顿钻钻井示意图
设计井深
顿钻钻井法
优点： 起、下钻费时少，设备简单 缺点： (1)破碎岩石，取出岩屑的作业都是不连续的； (2)钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢； (3)不能进行井内压力控制； (4)只适用于钻直井。
油气钻井方法及工艺
钻井 利用一定的工具和技术在地层中 钻出一个较大孔眼的过程。
第一节 钻井方法
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。
第一节 钻井方法
人工掘井
钻
井
人力冲击钻井法
方 法
顿钻钻井法
目前普遍使用
分
旋转钻井法
类
连续管钻井法
顿钻钻井法
钢丝绳提升钻头
下放
冲击井底，击碎岩石
连续管钻井法(柔杆钻井法)
钻头、加压装置、动力机 连续管
下放至井底
图6－3 连续管钻井示意图
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
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；
(2)在起下钻时仍能保持洗井液的正常循环；
观察井 在已开发的油气田内，为了研究开发过 程中地下情况的变化所钻的井。
第三节 钻井设备
钻机：石油钻井的地面配套
设备，由多种机器设备组成 的一套大功率重型联合工作 机组，可以满足完成钻进、 接单根、起下钻、循环洗井、 下套管、固井、完井及特殊 作业和处理井下事故等要求。
图6－4 大庆I－130型钻机
岩屑、泥土混合成泥水浆
积累到一定量
提出钻头
下捞砂筒
捞出井内的泥水浆
暴露新井底
图6－1 顿钻钻井示意图
设计井深
顿钻钻井法
优点： 起、下钻费时少，设备简单 缺点： (1)破碎岩石，取出岩屑的作业都是不连续的； (2)钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢； (3)不能进行井内压力控制； (4)只适用于钻直井。
油气钻井方法及工艺
钻井 利用一定的工具和技术在地层中 钻出一个较大孔眼的过程。
第一节 钻井方法
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。
第一节 钻井方法
人工掘井
钻
井
人力冲击钻井法
方 法
顿钻钻井法
目前普遍使用
分
旋转钻井法
类
连续管钻井法
顿钻钻井法
钢丝绳提升钻头
下放
冲击井底，击碎岩石
连续管钻井法(柔杆钻井法)
钻头、加压装置、动力机 连续管
下放至井底
图6－3 连续管钻井示意图
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
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；
(2)在起下钻时仍能保持洗井液的正常循环；
观察井 在已开发的油气田内，为了研究开发过 程中地下情况的变化所钻的井。
第三节 钻井设备
钻机：石油钻井的地面配套
设备，由多种机器设备组成 的一套大功率重型联合工作 机组，可以满足完成钻进、 接单根、起下钻、循环洗井、 下套管、固井、完井及特殊 作业和处理井下事故等要求。
图6－4 大庆I－130型钻机
石油工程概论课件3钻井
详细描述
深海钻井面临诸多挑战，如海底不稳定、水 压大、温度低等，需要采用特殊的钻井技术 和装备。常见的深海钻井技术包括浮动钻井 、半潜式钻井和海底钻井等。深海钻井的成 功案例包括墨西哥湾深海油田、巴西深海油 田等，这些油田的钻井工程克服了重重困难
，为全球能源供应做出了重要贡献。
高压气井钻井实例
要点一
对排出的油气进行计量，了解油气产量和性 质。
诱喷排液
采用适当的方法将油气诱导排出，并对排出 液进行处理。
油气层评价
根据试油结果，对油气层进行评价，为后续 开发提供依据。
弃井与回填
弃井作业
完成油气开发后，进行弃井作业，包 括拆除设备、封闭井口等。
回填作业
将弃井后的井眼用水泥浆等材料回填 封固，确保地下水不受污染和油气资 源不被泄露。
数字化与智能化阶段
随着信息技术和人工智能的发展，钻井技术也逐步实现了数字化和智能化。现代钻井技术 通过数字化技术和智能化设备，可以实现远程监控、自动化控制、智能决策等功能，大大 提高了钻井作业的效率和安全性。
钻井的分类与特点
分类
钻井可以根据不同的分类标准进行分类。根据钻井的目的，可以分为石油钻井、天然气钻井、地热钻井等；根据 钻井的深度，可以分为浅层钻井、中深层钻井和深层钻井等；根据钻井的直径，可以分为小直径钻井和大直径钻 井等。
石油工程概论课件3：钻井
目录
• 钻井概述 • 钻井工艺流程 • 钻井设备与工具 • 钻井工程设计 • 钻井工程实例分析 • 钻井工程面临的挑战与未来发展
01 钻井概述
钻井的定义与目的
定义
钻井是指利用钻机设备和技术， 在地下钻出一定直径和深度的井 眼，以获取地下资源或实现其他 目的。
钻井工程课件
绪论 钻井技术的发展
二、钻井技术的发展
绪论 钻井技术的发展
3．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。
（2）发展时期（1920～1948年）：这个时期牙轮钻头、 固井工艺、钻井液等得到进一步发展，同时出现了大 功率钻井设备。
基准井：在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征和 含油气情况、验证物探成果而钻的井。
剖面井：是为了研究地层岩性、岩相变化，为寻找含油 气构造而钻的井。
参数井：为了解区域构造，提供岩石物性参数而钻的井。 构造井：为了了解地质构造特征、验证物探成果，并编
制地下某一标准层的构造图。 探井：为了确定油气藏是否存在及其埋藏位置（预探
（1）人工掘井：1521年之前 （2）人力冲击钻：1521～1835
年，是靠人力、捞砂筒、特 殊钻头、悬绳、游梁等来完 成的。 实际上是利用了杠杆原理及 自由落体的下落冲击作用来 钻井的。
特点是：
1）破岩与清岩相间进行。 2）冲击力小，破碎效率低。 3）设备简单，起下钻方便。
绪论 钻井技术的发展
支游 架梁
绪论 石油钻井概述
2．石油钻井的种类 （1）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。
绪论
一、石油钻井概述 石油钻井概述
检查井：油田开发到某一含水阶段，为了搞清各油层 的压力和油、气、水分布状况，剩余油饱和 度的分布和变化情况，
中国石油大学《钻井工程》课件第二章
（四） 牙轮钻头的正确使用 1、根据地层性质合理选择钻头类型，标准是每米钻 进成本最低， 地层较软时：选用牙齿高度大并带有超顶或移轴的钻头； 地层较硬时：选用牙齿高度小，无超顶或移轴的钻头； 2、优选钻头参数：钻压、钻速、水力参数等。
（五）钻头常见故障及其识别
钻头故障是钻进过程中常见故障之一，其故障形式主 要有：因钻头轴承严重磨损产生剧烈振动、牙轮卡死、掉牙 轮、钻头泥包、喷嘴堵、掉喷嘴和牙齿脱落等。
引起滑动的原因： 超顶和复锥引起切向（周向）滑动 移轴引起径向（轴向）滑动 •纵向振动：牙轮在滚动过程，其中心上下波动，使钻头做上下往复运动。 引起纵向振动的原因： 单、双齿交替接触井底，使牙轮中心上下波动； 井底凹凸不平
牙轮滑动对破岩的作用：
牙轮的超顶和复锥引起的切向滑动剪切掉牙齿之间的岩石。 超顶引起的轴向滑动剪切掉齿圈之间的岩石。
1-7表示钻头轴承及保径特征。 附加结构特征代号—用英文字母表示钻头附加特征。
祥见书P66-67 例如：34IS—表示适用于中等研磨性或研磨性4的硬地层非
密封滚动轴承的标准铣齿钻头。
537C—表示适用于低抗压强度的软到中硬地层的3级
地层的滑动密封轴承保径带中心喷嘴的钻头。
•国产三牙轮钻头分类、型号表示法
钻头直径类型代号系列代号
例: 用于中硬地层、直径为81 /2 in (215.9mm)的 铣齿滑动密封轴承喷射式三牙轮钻头的型号为： 81 /2 *HP5或215.9*HP5
•目前常用的牙轮钻头型号
P2, P3, HP2, HP3 ——铣齿 XHP2, XHP3, XHP4——镶齿 J1, J2, J3——铣齿 J11, J22, J33 ,J44 ,J55——镶齿
三、牙轮钻头
中国石油大学《钻井工程》课件第一章
（1-9）
0ecD
泥页岩在地面的孔隙度可用声波时差表示
（1-10）
t0 tm 0 t f tm
（3）正常沉积条件下，泥页岩声波时差与埋藏深度的关系
（1-11）
t tm (t0 tm )e
cD
（1-12）
（4）基本原理
在正常压力层段，随着地层埋藏深度的增 加，岩石孔隙度减小，密度增大，逐渐减 小。在半对数坐标中，声波时差随井深呈 直线变化关系，称之为正常趋势线。
n dc d d
式中：
（1-16）
n
—地层水密度，
d
—钻井液密度；
2、基本原理
在正常地层压力条件下， 若岩性和钻井条件不变，机 械钻速随井深增加而减小， 则dc指数随井深增加而增加。 在半对数坐标中，dc指数随 井深呈直线变化关系，称之 为正常趋势线。 当钻遇异常高压，由于 地层欠压实，机械钻速增大， d指数相对减小，偏离正常 趋势线。据偏离程度可评价 地层压力。
层压力梯度，Mpa/m；
4、dc指数法评价地层压力的步骤
（1）收集泥页岩地层的正常压力和异常压力的钻井资料；
钻速、钻压、转速、钻头直径、地层水密度、实际钻井液密度；
（2）计算dc指数； （3）在半对数坐标中绘制散点图，求出正常dc趋势线； （4）计算地层压力。 问题： 1）水力参数、地层岩性、钻头类型等因素的变化都会引起机械钻速的 变化，从而导致dc指数的变化。因此，dc指数法评价地层压力存在较大的 误差。 2）声波法和dc指数法只适用于泥页岩地层（砂泥岩剖面），对于碳酸 岩地层，目前尚无合适的方法。
流体的流动不受限制（称之为水力学开启系统），地层孔隙中流
体则随着地层的压实被排挤出去，建立起静液压力条件，形成正 常压力地层。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
岩性条件
保
保存，适合油
气保存的综合
条件
1.3 油气的形成与分布
1.3.4 油气藏形成的基本要素 油气生成后，只有及时的排出，聚集起来形成油气藏，才能成为可以利用的
资源；否则，只能成为油浸泥岩。有利的生、储、盖组合，则是形成大型油 气藏不可缺少的基本条件。 生储盖组合：是指烃源岩、储集层、盖层三者的组合形式。 有利的生储盖组合：是指三者在时空上配置恰当，有良好的输导层，使烃源 岩生成的油气能及时地运移到储集层聚集；盖层的质量和厚度能确保油气不 至于散失。
零件； 6. 润滑油： 从石油制得的润滑油约占总润滑剂产量的95%以上； 7. 润滑脂：俗称黄油，是润滑剂加稠化剂制成的固体或半流体； 8. 石油蜡：包括石蜡（占总消耗量的10%）、地蜡、石油脂等； 9. 石油沥青： 10. 石油焦：用于冶金（钢、铝）、化工（电石）行业做电极； 11. 炼厂气：炼油装置得到一些在常温下是气体的产物；
砾岩
1.3 油气的形成与分布
砂岩: 颗粒直径:1/16mm-2mm； 粗砂岩(0.5～1毫米) 中砂岩(0.25～0.5毫米) 细砂岩(0.1～0.25毫米) 粉砂岩(10微米～100微米) 为常见的储集层
砂岩
页岩(泥岩): < 10微米 颜色从绿色和灰色至黑色，取决于有机质含量。 大多数油气的源岩
地球外圈分为四圈层，即大气圈、 水圈、生物圈和岩石圈。
1.3 油气的形成与分布
莫霍面
1909年克罗地亚科学家莫霍诺维奇发现地下几十公里处存在一地震波 不连续面，称为莫霍面，就是地壳与上地幔的分界面
地壳即位于(莫霍面)以上的固体岩石圈层。 在大陆区地壳较厚，平均为33公里，最厚处达70—80公里，在大洋区
1.2 石油与天然气的用途
1.2.1 石油的主要用途
构成石油的化学物 质，用蒸馏方法能 分解（石油炼制）
1.2 石油与天然气的用途
1.2.1 石油的主要用途
石油被称为“工业的血液”，广 泛应用于汽车及航空燃料、工业 用润滑剂、合成橡胶、建筑、医 疗等。
石油全身是宝，即使提炼下来的 残渣——沥青，也可以用来铺柏 油马路！
1.2 石油与天然气的用途
能源的消耗结构——以美国为例
石油 37%
72% 22% 1% 5%
94% 3%
3%
交通 28%
天然气 25%
3% 32%
30% 35%
煤 21%
7% <1%
93%
可再生 能源 8%
核能、 电能等
9%
12% 26% 9% 53%
100%
数据来源： AIE(Australian Institute of Energy，澳洲能源所)
序号 第1讲 第2讲 第3讲 第4讲 第5讲 第6讲 第7讲 第8讲
授课内容
专题标题 油气基本知识与石油工业概况
油藏流体与岩石的性质 油气藏开发设计与动态分析
油气钻井工程概述 固井与完井工程概述 钻完井新技术新工艺简介
采油采气工程概述 油气增产与提采技术概述
主讲 樊洪海 田冷 田冷 樊洪海 樊洪海 樊洪海 田冷 田冷
在地壳内已经有许多碳，有些碳自 然地以碳氢化合物的形式存在。碳 氢化合物比岩石空隙中的水轻，因 此沿岩石缝隙向上渗透，形成石油。
1.3 油气的形成与分布
有机生油理论
水中大量海藻、 浮游生物等死亡 后沉积到海底
经过上百万年 复杂变化形成 石油和天然气
石油和天然气 向上运移
形成 油气储层
如：断层圈闭
烃源岩和石油窗
大洋区的地壳称为洋壳，洋壳仅由硅镁层组成，基本无硅铝层。
1.3 油气的形成与分布
1.3.2 岩石类型
岩石按其成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩
岩浆侵入地壳上部或喷出地表 冷却
凝固
岩浆岩
裸露岩石
风化、侵蚀、搬运 沉积、固结成岩
沉积岩
已成岩石
受高温、高压作用 变质（作用）
变质岩
各类岩石形成的过程：
风、流水等外力作用 将岩石碎屑物由高处 搬运到低处沉积
较薄，平均为6公里。
大陆区的地壳称为陆壳，分为上地壳和下地壳。
1）上地壳：厚度变化较大，平均厚约15公里，成分以硅、铝为主，相当 于花岗岩，因而称之为硅铝质壳(硅铝层)或花岗岩质壳。 2）下地壳：厚度稳定，约为5—8公里，成分以硅、铁、镁、铝为主，相 当于玄武岩，因而称之为硅镁质壳(硅镁层)或玄武岩质壳。
本讲主要内容
第1讲 油气基本知识与石油工业概况
1.1 什么是石油与天然气 1.2 石油与天然气的用途 1.3 油气的形成与分布 1.4 石油工业概述 1.5 石油与天然气工程概述
1.1 什么是石油和天然气
1.1.1 基本概念
石油（Petroleum、Oil）： 又称原油，是一种粘稠的、深褐色(有时有点绿色)的液体。它由不同的碳
41% 40% 7% 11%
17% 76% 1%
7%
18% 1% 48% 11%
22%
工业 20%
商业及 居住相关11%
电力供应 41%
1.2 石油与天然气的用途
1.2.3 世界能源的消耗结构及趋势
百分比（%） 其它
核能 水力能
天然气
数据来源：Smil, Energy Transition
石油
煤 生物能 时间（年）
本讲主要内容
第1讲 油气基本知识与石油工业概况
1.1 什么是石油与天然气 1.2 石油与天然气的用途 1.3 油气的形成与分布 1.4 石油工业概述 1.5 石油与天然气工程概述
1.3 油气的形成与分布
1.3.1 地球的结构
地球的内部结构为一同心状圈层构 造，由地心至地表依次分化为地核 （core）、地幔（mantle）、地壳 （crust）。地核、地幔和地壳的分 界面，主要依据地震波传播速度的 急剧变化推测确定。
而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定 义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物。主要存在于 油田、气田中，也有少量出于煤层。主要成分为甲烷，是一种无色、无 味、无毒且无腐蚀性的可燃气体。
现在习惯上将油田和气田气称为天然气，煤层 中的气还称瓦斯气或煤层气。
石油和天然气是深藏地下的、天然形成的、不可再 生的流体矿物。
1.2 石油与天然气的用途
1.2.1 石油的主要用途
石油产品可分为： 燃料、溶剂与化工原料、润滑剂、石蜡、沥青、石油焦等6类。 其中，燃料产量最大，约占石油总产量的90%；润滑剂品种最多，产量约占5%： 1. 汽油：沸点范围为40 ~ 205℃。汽油是消耗量最大的燃料品种； 2. 灯用煤油：沸点范围为180 ~ 310℃； 3. 柴油：分180~370℃的轻柴油和350~410℃的重柴油两类； 4. 燃料油：用作锅炉、轮船及工业加热炉的燃料； 5. 石油溶剂：用于轻纺、橡胶加工、涂料工业做溶剂，或清洗仪器、仪表、机械
天然气
1.1 什么是石油和天然气
1.1.2 常规与非常规油气资源
常规油气资源（Conventional petroleum）： 在已经掌握的技术条件下可以采出，并具 有较好的经济效益的石油和天然气资源。
非常规油气资源（Unconventional petroleum）：在目前技术条件下不能采出， 或采出来不具较好经济效益的石油和天然 气资源。一般包括致密和超致密砂岩油 (气)、页岩油(气)、超重(稠)油、沥青砂岩、 煤层气、天然气水合物（甲烷水合物，可 燃冰，高压低温下甲烷气体和水分子形成 的笼状结晶）等。
1.1 什么是石油和天然气
1.1.1 基本概念
不同油田出产的石油的成分和外貌可以差别很大
正在冒泡的石油潭
1.1 什么是石油和天然气
1.1.1 基本概念
天然气（Natural gas）：
从广义的定义来说，天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大 气圈、水圈、生物圈和岩石圈中各种自然过程形成的气体。
1.3 油气的形成与分布
1.3.4 油气藏形成的基本要素(油气藏：油气在地壳中聚集的基本单位)
生油层，富含 有机质且大量 生 转化为油气
储 储层，为油气提 供储存空间
盖层，覆于生 油层、储集层 盖 上部，阻止油 气的向上散逸
运移，石油由 运 生成到储存的 有效流动
油气藏
圈闭，保存油气
圈
的构造、地层、
介绍石油地质、钻井和完井、开发和开采等各环节的基本知识。课程的主要 目的是使学生对以下内容有一个初步的了解:
石油工程专业的工程背景； 石油工程需要解决哪些问题； 解决这些问题需要具备哪些知识，并了解这些知识需通过哪些课程的学
习来获的； 为学生更好的学习后续专课程打下一定的基础。
此课程涵盖普通地质学及油气藏工程、钻井工程、完井工程、采油工 程石油工程专业的几大主干专业课程基础内容的简介。
1.3 油气的形成与分布
沉积环境: 通过沉积构造(波痕、泥裂、流痕、化石)解释岩石的沉积 环境
层理面: 沉积岩具有层理(成层性)，两沉积层之间形成的面称为层理 面
板状交错层理
楔状交错层理
1.3 油气的形成与分布
(4)常见沉积岩
砾岩: 颗粒直径>2mm，河道或山区径流的冲积扇 巨砾岩: >256mm 中砾岩: 64-256mm 细砾岩: 4-64mm 极细砾岩: 2-4mm 角砾岩: 颗粒呈角砾状
1.1.2 常规与非常规油气资源
常规与非常规油气资源特点—天然气
常
规
天
高质量 气藏
然
气
低质量 气藏
高丰度
储层
易开发
产量高
致密气
储层
非
常
生油岩
规 天
煤层气