石油工程概论 ：第六章 油气钻井方法及工艺
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(3)由洗井液直接提供破岩钻进的能量，大大提高了能 量的有效利用率；
(4)为全自动化控制提供了很好的条件；
(5)具有巨大的发展潜力，目前正在发展、完善中。
第二节 钻井类型
井的类型：由于钻井的目的、要求不同而产生的
1.探井 通过钻井而达到探明地质情况，获取地下地 层油气资源分布及相应性质等方面资料的井
为编制油气田开发方案，或在开发过程中为某些专题研究 取得第一手资料数据而钻的井
2.开发井 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
油气井 为开发油气田，用大中型钻机所钻的采 油、采气井，也叫生产井。
注入井 为合理开发油气田，提高采收率及开发 速度，用以对油气田进行注气、注水以 补充和合理利用地层能量所钻的井。
及液、气压控制机构组成。 (2)功能：
控制井内的压力，防止地层流体无控制地流入井中。
十大件 钻 井架 天车 游动滑车 大钩 水龙头
井
现 转盘 绞车 泥浆泵 柴油机 传动装置
场
第四节 钻井工具
井下钻具 井口工具
一、井下工具
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
设计井深
图6－1 顿钻钻井示意图
2.特点 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。
③井底动力钻具的动力是由电源或地面泥浆泵提供的、 通过钻柱内孔传递到井下的具有一定动能和压力的洗井 液流体或交流电。
三、连续管钻井法(柔杆钻井法)
1.工艺过程
钻头、加压装置、动力机 连续管
下放至井底 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
图6－3 连续管钻井示意图
2.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；
液 吸入管线 返
出
钻 柱
管环
线空
绞车和转盘。
井 壁
钻头
5、气控系统 (1)组成：控制面板(控制机构)、传输管线和阀门、执行
机构以及压气机等。 (2)功能：
确保对整个钻机各个工作机构及其部件的准确、迅速控制，使整机 协调一致的工作。
6、井控系统 (1)组成： 防喷器组、钻井四通、节流管汇、压井管线以
第六章 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。
钻井方法
第一节 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。
钻井方法 分类
人工掘井
人力冲击钻井法
顿钻钻井法钻井法
1.工艺过程
钢丝绳提升钻头 下放
冲击井底，击碎岩石 向井内注水
大型钻机 轻便钻机
H>5000m，W>800kN， 89 ～
140mm钻杆，井径> 160mm，深
井
超重型钻机 H>5000m，
重型钻机
W H＝>32050000～kN 5000m
中型钻机
H2W 255＝＝0010020mk00N000～～
W＝800～
H<3000m，W<1360000kkNN， 42 ～ 89mm钻杆，井径< 150mm，勘探
转盘旋转钻井法
二、旋转钻井法
井底动力钻具旋转钻井法
1.转盘旋转钻井法
(1)工艺过程
钻头 钻柱加压
吃入地层 转盘旋转
破碎岩石 循环洗井液
清洗井底
设计井深
图6－2 转盘旋转钻井法
(2) 特点 ①钻杆完成起下钻具、传递扭矩、为钻头施加钻压、提 供洗井液的入井渠道等任务； ②钻头在一定的钻压作用下旋转破岩，提高了破岩效率； ③在破岩的同时，井底岩屑被清除出来； ④提高了钻井速度和效益。
井、水井
柴油机驱动钻机 2.动力设备 直流电驱动钻机
交流电驱动钻机
以柴油机为动力，通过机 械传动或液力传动的钻机
工作机用直流电动机驱动。 通常用于海上钻井
工作机用交流电动机驱动
陆地钻机 陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的
3.使用地区
钻机
海洋钻机 自升式钻井平台、半潜式钻井平台、 钻井船和钻井固定平台上的各种类 型的钻机
地质浅井 地层探井 预探井 详探井 资料井
为配合地面地质和地球物理工作，以了解区域地质构造， 地层剖面和局部构造为目的的浅井
以了解地层的时代、岩性、厚度、生储盖层组合，并为 地球物理解释提供各种参数为目的而钻的井
在地震详查和地质综合研究所确定的有利构造上以发现 油气藏为目的所钻的探井
在已发现油气的构造上，以探明含油气的面积和储量， 了解油气层结构变化和产能为目的所钻的井
二、钻机的组成及功能
1、起升系统 (1)组成 井架、天车、游动滑车、大绳、大钩及绞车 (2)功能
①下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼； ②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
2、旋转系统
带动整个钻柱及钻头旋转的设备
(1)组成 水龙头、转盘
(2)功能
保证在洗井液循环时钻柱能够旋转
保证在洗井液高压循环的情况下给井下钻具提供足够的旋转扭矩 和动力，以满足破岩钻进和井下其它要求
检查井 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。
一、钻机的分类
1.钻井深度
目前这种方法在世界各国被广泛使用。
2. 井底动力钻具旋转钻井法
(1)工艺过程
钻头 钻柱加压
吃入地层 动力钻具旋转
破碎岩石 循环洗井液
清洗井底
(2)分类 涡轮钻具 螺杆钻具 电动钻具
设计井深
(3) 特点
①转动钻头的动力由地面移到井下，直接接在钻头之上；
②钻柱的功能只是给钻头施加一定的钻压、形成洗井液 通路和承受井下动力钻具外壳的反扭矩；
3、循环系统
(1)组成 泥浆泵、泥浆净化装置(固相控制设备)和泥浆
槽、罐等
水龙头
(2)功能
①从井底清除岩屑；
立管
水龙带
②冷却钻头和润滑钻具。
泥浆泵
联轴器、离合器、
柴油机或 变速箱、皮带传动
4、驱动与传动系电统动机 及链条传动等装置
方
排出 管线
洗 井
钻 杆
(1)组成 动力机、传动部分
(2)功能
产生动力，并把动力传递给泥浆泵、
(4)为全自动化控制提供了很好的条件；
(5)具有巨大的发展潜力，目前正在发展、完善中。
第二节 钻井类型
井的类型：由于钻井的目的、要求不同而产生的
1.探井 通过钻井而达到探明地质情况，获取地下地 层油气资源分布及相应性质等方面资料的井
为编制油气田开发方案，或在开发过程中为某些专题研究 取得第一手资料数据而钻的井
2.开发井 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
油气井 为开发油气田，用大中型钻机所钻的采 油、采气井，也叫生产井。
注入井 为合理开发油气田，提高采收率及开发 速度，用以对油气田进行注气、注水以 补充和合理利用地层能量所钻的井。
及液、气压控制机构组成。 (2)功能：
控制井内的压力，防止地层流体无控制地流入井中。
十大件 钻 井架 天车 游动滑车 大钩 水龙头
井
现 转盘 绞车 泥浆泵 柴油机 传动装置
场
第四节 钻井工具
井下钻具 井口工具
一、井下工具
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
设计井深
图6－1 顿钻钻井示意图
2.特点 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。
③井底动力钻具的动力是由电源或地面泥浆泵提供的、 通过钻柱内孔传递到井下的具有一定动能和压力的洗井 液流体或交流电。
三、连续管钻井法(柔杆钻井法)
1.工艺过程
钻头、加压装置、动力机 连续管
下放至井底 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
图6－3 连续管钻井示意图
2.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；
液 吸入管线 返
出
钻 柱
管环
线空
绞车和转盘。
井 壁
钻头
5、气控系统 (1)组成：控制面板(控制机构)、传输管线和阀门、执行
机构以及压气机等。 (2)功能：
确保对整个钻机各个工作机构及其部件的准确、迅速控制，使整机 协调一致的工作。
6、井控系统 (1)组成： 防喷器组、钻井四通、节流管汇、压井管线以
第六章 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。
钻井方法
第一节 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。
钻井方法 分类
人工掘井
人力冲击钻井法
顿钻钻井法钻井法
1.工艺过程
钢丝绳提升钻头 下放
冲击井底，击碎岩石 向井内注水
大型钻机 轻便钻机
H>5000m，W>800kN， 89 ～
140mm钻杆，井径> 160mm，深
井
超重型钻机 H>5000m，
重型钻机
W H＝>32050000～kN 5000m
中型钻机
H2W 255＝＝0010020mk00N000～～
W＝800～
H<3000m，W<1360000kkNN， 42 ～ 89mm钻杆，井径< 150mm，勘探
转盘旋转钻井法
二、旋转钻井法
井底动力钻具旋转钻井法
1.转盘旋转钻井法
(1)工艺过程
钻头 钻柱加压
吃入地层 转盘旋转
破碎岩石 循环洗井液
清洗井底
设计井深
图6－2 转盘旋转钻井法
(2) 特点 ①钻杆完成起下钻具、传递扭矩、为钻头施加钻压、提 供洗井液的入井渠道等任务； ②钻头在一定的钻压作用下旋转破岩，提高了破岩效率； ③在破岩的同时，井底岩屑被清除出来； ④提高了钻井速度和效益。
井、水井
柴油机驱动钻机 2.动力设备 直流电驱动钻机
交流电驱动钻机
以柴油机为动力，通过机 械传动或液力传动的钻机
工作机用直流电动机驱动。 通常用于海上钻井
工作机用交流电动机驱动
陆地钻机 陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的
3.使用地区
钻机
海洋钻机 自升式钻井平台、半潜式钻井平台、 钻井船和钻井固定平台上的各种类 型的钻机
地质浅井 地层探井 预探井 详探井 资料井
为配合地面地质和地球物理工作，以了解区域地质构造， 地层剖面和局部构造为目的的浅井
以了解地层的时代、岩性、厚度、生储盖层组合，并为 地球物理解释提供各种参数为目的而钻的井
在地震详查和地质综合研究所确定的有利构造上以发现 油气藏为目的所钻的探井
在已发现油气的构造上，以探明含油气的面积和储量， 了解油气层结构变化和产能为目的所钻的井
二、钻机的组成及功能
1、起升系统 (1)组成 井架、天车、游动滑车、大绳、大钩及绞车 (2)功能
①下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼； ②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
2、旋转系统
带动整个钻柱及钻头旋转的设备
(1)组成 水龙头、转盘
(2)功能
保证在洗井液循环时钻柱能够旋转
保证在洗井液高压循环的情况下给井下钻具提供足够的旋转扭矩 和动力，以满足破岩钻进和井下其它要求
检查井 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。
一、钻机的分类
1.钻井深度
目前这种方法在世界各国被广泛使用。
2. 井底动力钻具旋转钻井法
(1)工艺过程
钻头 钻柱加压
吃入地层 动力钻具旋转
破碎岩石 循环洗井液
清洗井底
(2)分类 涡轮钻具 螺杆钻具 电动钻具
设计井深
(3) 特点
①转动钻头的动力由地面移到井下，直接接在钻头之上；
②钻柱的功能只是给钻头施加一定的钻压、形成洗井液 通路和承受井下动力钻具外壳的反扭矩；
3、循环系统
(1)组成 泥浆泵、泥浆净化装置(固相控制设备)和泥浆
槽、罐等
水龙头
(2)功能
①从井底清除岩屑；
立管
水龙带
②冷却钻头和润滑钻具。
泥浆泵
联轴器、离合器、
柴油机或 变速箱、皮带传动
4、驱动与传动系电统动机 及链条传动等装置
方
排出 管线
洗 井
钻 杆
(1)组成 动力机、传动部分
(2)功能
产生动力，并把动力传递给泥浆泵、