钻井工艺流程

通 井
测声幅 试压
装井口 装置
目 录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 石油钻井概论 钻井施工工序 钻井地质基础 钻井工艺技术 井口工具 钻头 下井钻具 钻井仪器仪表
第三章 钻井地质基础知识
钻井地质研究的对象：
钻井是石油、天然气勘探与开发的主 要手段。石油与天然气都埋藏在地下不同 深度的岩石中，因此钻井地质所研究的对 象就是我们钻井所钻的岩石。
石油生成于并绝大部分储集于沉积岩的孔隙、裂缝和溶洞 中。
3、变质岩：由于物理化学环境的改变，而使早期形成的岩 浆岩、沉积岩以固体状态重新发生本质变化 而形成的岩石。常 见的变质岩有：大理岩与片麻岩。
第三章 钻井地质基础知识
主要沉积岩的介绍：
1、泥岩及页岩：粘土类沉积物经成岩作用而形成泥岩。呈薄片 层状的泥岩称为页岩，含石油沥青丰富的页岩叫油页岩。 2、砂岩：砂粒（φ0.01~2mm）经胶结物胶结在一起形成砂岩。 胶结物一般有：硅质、钙质、铁质、泥质等。砂岩一般都具有孔隙， 可以储存油、气、水。
第四章 钻井工艺技术 之“直井钻井技术”
井斜的原因：
影响井斜的原因有很多，如地质条件、钻具结构、钻进 技术措施、操作技术及设备的安装质量，上述因素中，地质条 件和钻具结构对井斜的影响最大。
20 4
第三章 钻井地质基础知识
石油
2）物理性质 溶解性 石油不溶于水而溶于有机溶剂的性质称溶解性。石油能溶 于氯彷、四氯化碳、苯、石油醚等。 发热量 石油的发热量大，化学成分不同发热量亦不同。一般烷烃 石油比环烷烃、芳香烃石油发热量均高，与其它燃料相比，石油发热 量就更高。 荧光性 石油在紫外线照射下，具有发出一种特殊“光亮”的特性 谓之荧光性。几乎所有的石油都具有荧光性。仅轻质汽油和石蜡例外 。 旋光性 石油具有使偏光面发生旋转的特性称旋光性。只有有机化 合物才具有旋光性，故石油的旋光性是石油有机成因说的有力根据之 一。 凝固点 由于温度下降，由液态石油开始凝固为固态时的温度称凝 固点。石油凝固点的高低与石油中重质组分的含量有关，特别与石蜡 的含量有关，石蜡含量多，凝固点高，相反，石油中轻质组分含量高 凝固点低。各地石油凝固点的变化范围较大，从-50℃～30℃之间。
目 录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 石油钻井概论 钻井施工工序 钻井地质基础 钻井工艺技术 井口工具 钻头 下井钻具 钻井仪器仪表
第二章 钻井施工工序
钻井是一项系统工程，是多专业、多工种利用多 种设备、工具、材料进行的联合作业。同时它又是多 程序紧密衔接，多环节环环相扣的连续作业。施工的 全过程都具有相当的复杂性。 每一口井的完成包括钻前工程、钻进工程和完井 作业三个阶段。每一项工程阶段又有一系列的施工工 序。其主要工序一般包括：定井位、道路勘测、基础 施工、安装井架、搬家、安装设备、一次开钻、二次 开钻、钻进、起钻、换钻头、下钻、完井、电测、下 套管、固井作业等
第二章 钻井施工工序
完井工程是按施工设计规定的完井方法进行施工的 过程（本课仅介绍一般正常射孔完井程序）。完井 工程阶段的作业程序包括：完井电测、井壁取芯、 油层套管固井、试压、测声幅、装井口装置等。一 般正常工序衔接如下：
完 井 电 测 井 壁 取 芯 下 油层 套管 油层 固井 注水泥 候凝 资料 上报 交井
测 定 井 位
修筑 道路 、井场
基 础 施 工
井 架 安 装
水、电、讯铺设
钻机 搬迁 、就位
钻机安装
土方施工
安装防冻保温设施
开钻 井口 准备
落 实 水 源
第二章 钻井施工工序
钻进工程是指从开钻到全井进尺钻完所进行的施工。根据
地质与工程设计的不同要求，这个时期可分为一次开钻、
二次开钻或多次开钻。钻进工程的具体内容包括钻进（起 下钻）、钻井取芯、测井、井壁取芯、中途固井等。一般
钻 井 工 艺 流 程
目 录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 石油钻井概论 钻井施工工序 钻井地质基础 钻井工艺技术 井口工具 钻头 下井钻具 钻井仪器仪表
第一章 石油钻井概论
钻井是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。
钻井方法是指为了在地面以下岩层 中钻出所要求的孔眼而采用的钻孔方
重点介绍防斜打直井技术： 石油钻井中始终强调快速、优质。快速是 指钻进速度要快。而优质，就是主要指井身质量 的优质。衡量井身质量的一个非常重要的指标即 是井斜。
井斜的基本概念：一般情况下井身轴线和 铅垂线之间都有一定的偏离，这种偏离就叫井斜。
第四章 钻井工艺技术 之“直井钻井技术”
井斜的危害：
<2
2~3.2
3.2~5
>5
二、按钻井目的划分井的类型 1、探井：指其目的主要是通过钻井而探明地质情况，获 取地下地层油气资源分布及响应性质等方面的井。它包括地 质探井、地层探井、预探井、详探井、评价井等。 2、开发井：指以开发为目的，为了给已探明的地下油气 提供通道，或为了采用各种措施使油气被开采出来所钻的井。 一般包括生产井、注水井和检查资料井。
法。在石油钻井现场上使用的钻井方
法主要有顿钻钻井法和旋转钻井法。 目前普遍使用的是旋转钻井法
第一章 石油钻井概论
旋转钻井法包括地面转盘旋转钻
井法和井底动力钻具旋转钻井法。
旋转钻井法的原理：
第一章 石油钻井概论
油气井类型
一、按井深划分井的类型 井型 浅井 中深井 深井 超深井
井深（km）
第二章 钻井施工工序
钻机安装
下 达 井 位
接收 钻井 设计
井 位 测 量
土 方 施 工
井架 就位 钻井 施工
复 测 井 位
施 工 准 备
水电讯 钻具转运 钻井物资
施 工 准 备
下 套 管
划 眼 通 井
完 钻 测 井
完
钻
中 途 检 测
加
开
重
钻
技 术 交 底
停 注 放 溢
钻 前 验 收
固
井
固 井 检 验
正常工序衔接如下：
一 次 开 钻 下 表层 套管 表层 套管 固井 二 次 开 钻 测井、 井壁 取芯 下 技术 套管 技术 套管 固井 三 次 钻进 钻达 目的层
第二章 钻井施工工序
完井工程是指从完钻井深至交井的工程阶段。完井方法有 四种： 裸眼完井：是指油气层井段不下套管封隔的完井方法； 射孔完井：是指钻穿油气层，将油层套管下过油气层底 部，固井封隔油气层，再用射孔器射穿油气层井段的套管 与水泥环，以形成油气流入井内通道的完井方法。 贯眼完井：是钻穿油气层后将带孔眼（或割缝）套管下 至油气层底部，油气层以上井眼注水泥封隔的完井方法。 衬管完井：是钻至油气层顶部、下油层套管，注水泥封 隔，再用小钻头钻穿油气层，下入带孔眼（或割缝）的衬 管的完井方法
第三章 钻井地质基础知识
岩石性质对钻井的影响：
岩石性质对钻井工作的影响可分为两方面：即岩石的机械性质对钻井 工作的影响与岩石的化学性质对钻井工作的影响。这两种因素相互或单独影 响钻井速度与进尺；使钻井过程中发生井漏、井喷、井塌、卡钻等复杂情况； 使钻井液受到污染等。 分别表现在： 1、粘土岩层：钻速快，但易水化膨胀导致井眼缩小，泥包钻头。 2、砂岩层：由于砂岩层有较好的渗透性，因此井壁易形成较厚的泥饼， 引起粘附卡钻。 3、砾岩层：钻进中易蹩、跳钻和井壁垮塌，且钻具、钻头易疲劳损坏。 4、地层软硬交错：易发生井斜。 5、岩层中的可溶性盐：如钻遇石膏层、岩盐层等，岩层中大量的钙离 子、碳酸根离子及重金属离子对泥浆的性能产生破坏。
地球的构造
地球的内部结构：从外到里是由 地壳、地幔、地核三部分组成。地壳 的厚度一般为30~40km，石油钻井的 深度都在地壳的深度范围内。
第：岩浆岩、沉积岩和变质岩。 1、岩浆岩：是高温高压下的岩浆从地层深处侵入或喷出地 表冷凝而成的岩石。主要有花岗岩和玄武岩等，特点是无层理、 块状。 2、沉积岩：是在地壳表层条件下，主要是母岩（即岩浆岩、 变质岩及早期形成的沉积岩）的风化产物，经搬运、沉积后再 经成岩作用而形成的岩石。常见的沉积岩有：泥岩及页岩、砂 岩、砾岩、石灰岩等。
第三章 钻井地质基础知识

油气藏的基本特性 ：
钻井的任务就是钻开岩层查明和采出地下相对富集的、具 有经济价值的石油和天然气——即通常所称之“油气藏”。 每一个油气藏都是在一定的地质条件下形成的。因此，每 一个油气藏都具有各自的特点，但一般说来，构成一个油气 藏都必须具备以下三个基本要素 。 储集层 即油气储存的场所。 储集层内的流体 包括石油、 天然气和地层水。绝大多数油 气藏中均有水与油气共生，它 们之间的关系非常密切。 圈闭 是储集层中能捕获油 气的“天然容器”，是保持油 气不散失的重要条件。圈闭是 形成油气藏的必要条件之一。
第三章 钻井地质基础知识
石油
1）化学组成 石油是一种成分非常复杂的天然有机化合物的混合物，其中 主要成分是液态烃。 2）物理性质 颜色 石油的颜色是多种多样的，一般为黄褐色、棕色、淡 黄色及暗绿色，也有白色、淡红色等。颜色决定于石油的化学 成分，一般轻质油色浅，重质油色深。 比重 石油在20℃时的重量与同体积4℃的纯水重量之比称为 石油的比重，一般用γ表示。石油比重变化很大，一般在 0.75 ～1.0之间，个别的大于1或小于0.75。 粘度 石油的粘度取决于石油的化学成分和温度、压力。温 度增高石油粘度降低，而压力增加则粘度增大，石油中轻质油 组分增加，粘度随着降低。石油粘度在不同油田和不同油层中 变化是很大的。
3、岩石的塑性：是指岩石在外力的作用下，破碎前呈现永久变 形的性质。塑性岩石可采用切削破碎的方式。
4、岩石的研磨性：岩石磨损钻头的能力。石灰岩、泥页岩、泥 板岩的研磨性小；石英砂岩、粗中粒花岗岩、燧石的研磨性大。 5、岩石的可钻性：一定条件下，钻进岩石的难易程度。与岩石 的机械性质、破岩方式、钻井参数、钻井液性能、井底清洁程度等因 素有关。
1、对勘探工作的影响：井斜大了就 会造成井深误差，使地质资料不真实，导致 地质工作得出错误结论而漏掉油气层。如果 井斜过大还会使井眼偏离设计井位，打乱油 气田的开发布井方案，使采收率降低。
2、对钻井工作的影响：如果井斜过 大，钻柱在狗腿井段旋转时要产生很大的弯 曲交变应力，而使钻具疲劳破坏；在狗腿井 段容易拉出键槽导致起下钻困难甚至卡钻； 同时严重的狗腿度还可能影响测井、下套管 作业及固井质量 3、对采油工艺的影响：井斜过大就 会影响井下的分层开采及注水作业，并对抽 油机井常会引起油管和抽油杆的磨损与折断。
20 4
目 录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 石油钻井概论 钻井施工工序 钻井地质基础知识 钻井工艺技术 井口工具 钻头 下井钻具 钻井仪器仪表
第四章 钻井工艺技术
一、直井钻井技术： 二、定向井钻井技术： 三、水平井钻井技术：
第四章 钻井工艺技术 之“直井钻井技术”
搬
交
迁
付
校正设备应先找平、再找正 七字标准：平、稳、正、全、牢、灵、 通。 五不漏要求：不漏油、气、水、电、 钻井液。
第二章 钻井施工工序
其中：钻前工程是指开钻前的准备工程。它包括以下内 容：测定井位、落实水源、修筑道路、基础施工、井架 安装、钻机搬迁与安装、土方工程施工、全套水、电、 讯路的铺设和安装、防冻保温设施以及备齐开钻钻具和 用料，做好开钻井口准备（包括下导管和冲鼠洞）。工 备齐钻具、用料、工具 序衔接如下：
岩石孔隙度：岩石孔隙体积与岩石的总体积之比。 孔隙度大且渗透性好的砂岩是很好的油气储集层。
3、砾岩：砂粒（ φ >2mm）经胶结物胶结在一起形成砾岩。 4、石灰岩：主要由碳酸钙沉积而成的岩石。
裂缝和溶洞发育的石灰岩也是很好的油气储集层。
第三章 钻井地质基础知识
岩石的机械性质：
岩石在外力的作用下，由变形到破碎的过程中所表现出来的力学 性质就叫岩石的机械性质。 与石油钻井有关的岩石机械性质主要有： 1、岩石的强度：是指岩石抵抗外力破坏的能力。 岩石的强度与 岩石孔隙度及组成岩石的物质成分有关，孔隙度大，强度小；矿物成 分硬度较高，岩石的强度越大。 2、岩石的硬度：是指岩石抗压入的极限强度。岩石的硬度与孔 隙度、造岩矿物成分及胶结物的性质有关。胶结物的强度一般认为： 硅质>铁质>钙质>泥质。