钻井工程 第 0 章 钻井发展史 第一章 钻井的工程地质条件：地层力学特性和压力特性 第二章 钻进工具：钻头、钻柱 第三章 钻井液：组成、类型、性能、防塌和保护油气层 第四章 钻进参数优选：钻压、转速、钻进方程、水力参数 第五章 井眼轨道设计及轨迹控制：轨道设计、防斜理论与技术、 定向钻井工艺与技术 第六章 油气井压力控制：地层压力的平衡与控制 第七章 固井与完井：井身结构、套管柱、油井水泥、完井技术 第八章 其他钻井技术及作业：事故处理、取心、套管开窗侧钻 步玉环 电话：8390255 8394360（O） 1 钻井工程 l 主要参考书： l1.钻井工艺原理（上、中、下），石油工业出版社 ，刘希圣教授主编。 l2.钻井工艺技术基础石油大学出版社，王瑞和教授 编著。 l3. 钻井工程 郝瑞主编（中等专业用书）。 l4. 实用钻井工程中国石油天然气总公司情报研究 所，徐云英主编。 l5. 喷射钻井理论与计算石油工业出版社，张绍槐 编著。 l6. 最优化钻井理论基础与计算石油工业出版社， 郭学增编著。 2 石油钻井概述 钻井技术的发展 目前钻井技术的现状 第0章 钻井发展史 3 石油钻井概述 1石油钻井的概念 l 所谓石油钻井是指为了勘探和开发 地下石油和天然气而在地表钻凿一个通 往地下油气层直径很小的井眼的工作。 l2石油钻井的种类 lA把钻井按钻井的目的进行分类 第一部分 绪论 石油钻井概述 4 lA把钻井按钻井的目的进行分类： l区域普查井 ：基准井、剖面井、 参数井、构造井 l探井：预探井、详探井、边探井 l开发井：生产井（油井、气井）、 注入井（注水井、注气井） l特殊用途井：检查井、观察井、调整井、 救援井等。 石油钻井概述 第一部分 绪论 石油钻井概述 5 l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。 l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。 l参数井：为了解区域构造，提供岩石物性参数而钻的 井。 l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。 l探井：为了确定油气藏是否存在及其埋藏位置（预探 井），对油气藏进行工业评价及取得油气开发所 需 的地质资料（详探井），圈定油气藏边界及其储 量 （边探井）。 石油钻井概述 第一部分 绪论 石油钻井概述 6 l生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气 而 钻的井。 l注入井：开发后期为了提高采收率及开发速度，而 对 油田进行注水注气以补充和合理利用地层 能 量所钻的井。 l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， l观察井：油田开发过程中专门用来了解地下动态的 井 l调整井：油田开发中后期，为进一步提高开发效果 和 最终采收率，而调整原有开发井网所钻的 井。 l救援井：为了救援而钻的井。 石油钻井概述 第一部分 绪论 石油钻井概述 7 lB把钻井按井斜角不同分类： 直井、定向井、水平井 l直井：井口与井底在同一条铅垂线上 l定向井：沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层，井口 与井底不在同一条铅垂线上。 l水平井：沿着预先设计的井眼轨迹以井斜角85的 角度进入目的层。 lC把钻井按井深不同分类： l浅井 H2500m，中深井 2500H4500，深井 4500H6000m。 石油钻井概述 第一部分 绪论 石油钻井概述 8 1.钻井的发展史 l2100多年前，中国就开始了钻井，应用的是顿钻钻井 方法，这是在四川自贡，目的是为了获得地下的盐。 l1521年钻盐井偶得石油，这是我国的第一口油井。 l1835年在四川钻成了一口天然气井兴海井，井深 达1200m，是当时世界上最深的井 l到1820年，及鸦片战争前夕，钻井深度突破1000米， 中国第一口油井在陕西延长油矿。目前日产量还有 200公斤 l1859年8月在宾夕法尼亚洲泰特斯维尔小镇才打了一 口20m深的油井，也就是所谓的世界上的第一口油井 ； l前苏联在1863年才打出20m深的井。 钻井技术的发展 第一部分 绪论 钻井技术的发展 9 2钻井方法的发展 （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。 支 架 游 梁 悬 绳井 壁 钻 头 井 底 钻井技术的发展 第一部分 绪论 钻井技术的发展 l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。 10 （3）机械顿钻（冲击钻 ）： 18591901年 l优点： 设备简单； 起下钻方便。 l缺点： 靠冲击作用破岩，钻 头功率小，破岩效率低， 钻井速度慢； 破岩和清岩相间进行 。 支架游梁 悬绳 井壁 钻头 井底 钻井技术的发展 第一部分 绪论 钻井技术的发展 11 l（4）旋转钻：1901年发展起来的 。 l旋转钻井是靠动力带动钻头旋转 ，在旋转的过程中对井底岩石进 行破碎，同时循环钻井液以清洁 井底的钻井方法。 l旋转钻井又分为转盘钻井、井下 动力钻具钻井、顶部驱动旋转钻 井。 l特点是： 1）破岩与清岩相接进行。 2）旋转动力大，转速高，破碎效率 高。 3）设备复杂，起下钻繁琐。 钻井技术的发展 第一部分 绪论 钻井技术的发展 12 l3旋转钻井技术的发展 l（1）概念时期（19011920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。 l（2）发展时期（19201948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。 l（3）科学化钻井时期（19481968年）：这个时期钻井技术有 了迅速发展。采用了喷射钻井，镶齿、滑动密封轴承钻头，低 固相、无固相不分散体系钻井液及固相控制技术，总结出了影 响机械钻速的有关因素，采用了地层压力检测、井控技术及平 衡压力钻井技术。 l（4）自动化钻井时期（1968现在）：发展了钻井参数自动检 测、综合录井、随钻测量技术等计算机技术在钻井工程中的应 用；发展了优化钻井、井口机械化自动化工具、自动化钻机、 井眼轨迹遥控及自动闭环控制技术等新技术、新工艺及新设备 。 钻井技术的发展 第一部分 绪论 钻井技术的发展 13 钻井施工工序 定井位 道路勘察 基础施工 安装井架（塔型 井架） 搬家 安装设备 7. 一次 开钻 二次开钻 钻进 起钻 换钻头 下钻 13.完井电 测 14.下套管固井 钻前施工 钻井施工 完井施工 第一部分 绪论 钻井的基本工艺过程 14 封井器 第一部分 绪论 钻井的基本工艺过程 15 第一部分 绪论 钻井的基本工艺过程 16 l钻井范围： 井眼直径：100mm500mm 井的垂直深度；12262米（前苏联科拉半岛上 的SC3井），我国在江苏省东海县毛北镇正在打一 口预计井深5000米的科探井。 井的水平位移：一万米以上（正在准备12000 米、14000米水平位移的井） 目前钻井技术现状 第一部分 绪论 目前钻井技术现状 17 l目前较新的钻井技术： 定向井、水平井、大位移井技术 分枝井技术 深井（45006000m）、超深井(6000m以上) 深海钻井 欠平衡钻井技术 小井眼钻井技术 地质导向钻井技术 挠性连续管钻井技术 目前钻井技术现状 综 合 技 术 专 项 技 术 第一部分 绪论 目前钻井技术现状 18 第一部分 绪论 目前钻井技术现状 19 20 21 22 23 24