石油鉆井基礎知識

1鉆井設備第一頁，共74頁。底座第二頁，共74頁。底座第三頁，共74頁。井架第四頁，共74頁。天車第五頁，共74頁。游車第六頁，共74頁。大鉤第七頁，共74頁。水龍頭第八頁，共74頁。絞車第九頁，共74頁。轉盤第十頁，共74頁。第十一頁，共74頁。鉆井泵第十二頁，共74頁。井上設備井下設備第十三頁，共74頁。套管第十四頁，共74頁。套管第十五頁，共74頁。套管規(guī)格第十六頁，共74頁。鉆桿鉆鋌方鉆桿加重鉆桿第十七頁，共74頁。螺桿鉆具第十八頁，共74頁。扶正器轉換接頭第十九頁，共74頁。吊卡第二十頁，共74頁。牙輪鉆頭第二十一頁，共74頁。刮刀鉆頭第二十二頁，共74頁。金剛石鉆頭第二十三頁，共74頁。

一九九二年九月，我院成立石油大學（華東）華通新技術開發(fā)公司。目前，該公司依托金剛石鉆頭研究室運行，集科研、生產和產品銷售為一體，主要服務于石油與天然氣勘探開發(fā)領域。

金剛石鉆頭研究室擁有國內先進的金剛石鉆頭制造技術及裝備，主要包括復合材料壓力機、熱壓機、真空爐、金剛石整形機、超聲探傷機、燒結爐、線切割加工、鉆頭試驗臺架等。

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金剛石鉆頭研究室是國內最早開展金剛石鉆頭研制的單位之一，擁有雄厚的人才與技術優(yōu)勢。多年來集科研與產品開發(fā)為一體，先后完成多項國家和省部級科研項目并開發(fā)出多種新型金剛石鉆頭。主要類型包括FMP系列PDC鉆頭、三角聚晶鉆頭、偏心鉆頭、定向井PDC鉆頭、取芯鉆頭和擴眼鉆頭等，

近幾年來，該研究室在PDC鉆頭破巖機理、

鉆頭結構優(yōu)化設計的理論和方法等研究領域已達到國內領先水平，總體上接近國際先進水平。已開發(fā)出PDC鉆頭三維參數(shù)化設計系統(tǒng)，建立了科學的生產和質量跟蹤管理體系，可根據(jù)生產實際的需要開發(fā)設計和生產各種特殊類型或特殊需要的鉆頭。

第二十五頁，共74頁。鉆井設備第二十六頁，共74頁。第二十七頁，共74頁。第二十八頁，共74頁。第二十九頁，共74頁。海上石油鉆井平臺第三十頁，共74頁。第三十一頁，共74頁。第三十二頁，共74頁。第三十三頁，共74頁。第三十四頁，共74頁。第三十五頁，共74頁。鉆井作業(yè)是一項投資巨大的風險性工程，鉆井裝備的優(yōu)劣直接影響著鉆井速度、鉆井安全和鉆井經濟效益。目前，我國石油鉆井技術水平與國外先進水平相比尚有較大差距，而制約鉆井技術發(fā)展的關鍵因素之一就是裝備落后。第三十六頁，共74頁。2鉆井工藝第三十七頁，共74頁。第三十八頁，共74頁。第三十九頁，共74頁。第四十頁，共74頁。

一、鉆頭

鉆頭主要分為：刮刀鉆頭；牙輪鉆頭；金剛石鉆頭；硬質合金鉆頭；特種鉆頭等。衡量鉆頭的主要指標是：鉆頭進尺和機械鉆速。第四十一頁，共74頁。

二、鉆機八大件

鉆機八大件是指：井架、天車、游動滑車、大鉤、水龍頭、絞車、轉盤、泥漿泵。

第四十二頁，共74頁。三、鉆柱組成及其作用

鉆柱通常的組成部分有：鉆頭、鉆鋌、鉆桿、穩(wěn)定器、專用接頭及方鉆桿。鉆柱的基本作用是：(1)起下鉆頭；(2)施加鉆壓；(3)傳遞動力；(4)輸送鉆井液；(5)進行特殊作業(yè)：擠水泥、處理井下事故等。第四十三頁，共74頁。

四、鉆井液的性能及作用

鉆井液是鉆井的血液，其主作用是：1)攜帶、懸浮巖屑；2)冷卻、潤滑鉆頭和鉆具；3)清洗、沖刷井底，利于鉆井；4)利用鉆井液液柱壓力，防止井噴；5)保護井壁，防止井壁垮塌；6)為井下鉆具傳遞動力。

鉆井液的主要性能指標有：(1)密度；(2)粘度；(3)屈服值；(4)靜切力；(5)失水量；(6)泥餅厚度；(7)含砂量；(8)酸堿度；(9)固相、油水含量。第四十四頁，共74頁。

五、常用的鉆井液凈化設備

(1)振動篩：清除大于篩孔尺寸的砂粒；

(2)旋流分離器：清除小于振動篩篩孔尺寸的顆粒；

(3)螺桿式離心分離機：回收重晶石，分離粘土顆粒；

(4)篩筒式離心分離機：回收重晶石。第四十五頁，共74頁。

六、鉆井中鉆井液的循環(huán)程序

鉆井液罐→經泵→地面管匯→立管→水龍帶、水龍頭→鉆柱內→鉆頭→鉆柱外環(huán)形空間→井口、泥漿(鉆井液)槽→鉆井液凈化設備→鉆井液罐。第四十六頁，共74頁。

七、鉆開油氣層過程中，鉆井液對油氣層的損害

主要有以下幾種損害：(1)固相顆粒及泥餅堵塞油氣通道；(2)濾失液使地層中粘土膨脹而堵塞地層孔隙；(3)鉆井液濾液中離子與地層離子作用產生沉淀堵塞通道；(4)產生水鎖效應，增加油氣流動阻力。第四十七頁，共74頁。

八、預測和監(jiān)測地層壓力的方法

(1)鉆井前，采用地震法；(2)鉆井中，采用機械鉆速法，d、dc指數(shù)法，頁巖密度法；(3)完井后，采用密度測井，聲波時差測井，試油測試等方法。第四十八頁，共74頁。

九、鉆井液靜液壓力在鉆井中的變化

靜液壓力，是由鉆井液本身重量引起的壓力。鉆井中變化，巖屑的進入會增加液柱壓力，油、氣水浸會降低靜液壓力，井內鉆井液液面下降會降低靜液壓力。防止鉆井液靜液壓力變化的方法有：有效地凈化鉆井液；起鉆及時灌滿鉆井液。第四十九頁，共74頁。

十、噴射鉆井

噴射鉆井是利用鉆井液通過噴射式鉆頭噴嘴時，所產生的高速射流的水力作用，提高機械鉆速的一種鉆井方法。第五十頁，共74頁。

十一、影響機械鉆速的因素

(1)鉆壓、轉速和鉆井液排量；

(2)鉆井液性質；

(3)鉆頭水力功率的大??；

(4)巖石可鉆性與鉆頭類型。第五十一頁，共74頁。

十二、鉆井取心工具組成

(1)取心鉆頭：用于鉆取巖心；(2)外巖心筒：承受鉆壓、傳遞扭矩；(3)內巖心筒：儲存、保護巖心；(4)巖心爪：割斷、承托、取出巖心；(5)還有懸掛軸承、分水流頭、回壓凡爾、扶正器等。第五十二頁，共74頁。

十三、取巖心

取巖心是在鉆井過程中使用特殊的取心工具把地下巖石成塊地取到地面上來，這種成塊的巖石叫做巖心，通過它可以測定巖石的各種性質，直觀地研究地下構造和巖石沉積環(huán)境，了解其中的流體性質等。第五十三頁，共74頁。

十四、平衡壓力鉆井

在鉆井過程中，始終保護井眼壓力等于地層壓力的一種鉆井方法叫平衡壓力鉆井。第五十四頁，共74頁。

十五、井噴

是地層中流體噴出地面或流入井內其他地層的現(xiàn)象。引起井噴的原因有：(1)地層壓力掌握不準；(2)泥漿密度偏低；(3)井內泥漿液柱高度降低；(4)起鉆抽吸；(5)其他措施不當?shù)取５谖迨屙?，?4頁。

十六、軟關井

就是在發(fā)現(xiàn)溢流關井時，先打開節(jié)流閥，后關防噴器，再試關緊節(jié)流閥的一種關井方法。因為這樣可以保證關井井口套壓值不超過允許的井口套壓值，保證井控安全，一旦井內壓力過大，可節(jié)流放噴。第五十六頁，共74頁。

十七、鉆井過程中溢流顯示

(1)鉆井液儲存罐液面升高；(2)鉆井液出口流速加快；(3)鉆速加快或放空；(4)鉆井液循環(huán)壓力下降；(5)井下油、氣、水顯示；(6)鉆井液在出口性能發(fā)生變化。第五十七頁，共74頁。

十八、溢流關井程序

(1)停泵；(2)上提方鉆桿；(3)適當打開節(jié)流閥；(4)關防噴器；(5)試關緊節(jié)流閥；(6)發(fā)出信號，迅速報告隊長、技術員；(7)準確記錄立柱和套管壓力及泥漿增量。第五十八頁，共74頁。

十九、鉆井中井下復雜情況

鉆進中由鉆井液的類型與性能選擇不當、井身質量較差等原因，造成井下遇阻、遇卡、以及鉆進時嚴重蹩跳、井漏、井噴等，不能維持正常鉆井和其他作業(yè)正常進行的現(xiàn)象第五十九頁，共74頁。

二十、鉆井事故

是指由于檢查不周、違章操作、處理井下復雜情況的措施不當或疏忽大意，而造成的鉆具折斷、頓鉆、卡鉆及井噴失火等惡果。第六十頁，共74頁。

二十一、井漏

井漏主要由下列現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，(1)泵入井內鉆井液量＞返出量，嚴重時有進無出；(2)鉆井液罐液面下降，鉆井液量減少；(3)泵壓明顯下降。漏失越嚴重，泵壓下降越明顯。第六十一頁，共74頁。

二十二、卡鉆及造成原因

卡鉆就是在鉆井過程中因地質因素、鉆井液性能不好、技術措施不當?shù)仍?，使鉆具在井內長時間不能自由活動，這種現(xiàn)象叫卡鉆。主要有黏附卡鉆、沉砂卡鉆、砂橋卡鉆、井塌卡鉆、縮徑卡鉆、泥包卡鉆、落物卡鉆及鉆具脫落下頓卡鉆等。第六十二頁，共74頁。

二十三、處理卡鉆事故的方法

(1)泡油解卡；

(2)使用震擊器震擊解卡；

(3)倒扣套銑；

(4)爆炸松扣；

(5)爆炸鉆具側鉆新眼等。第六十三頁，共74頁。

二十四、固井

固井就是向井內下入一定尺寸的套管串，并在其周圍注入水泥漿，把套管固定在井壁上，避免井壁坍塌。其目的是：封隔疏松、易塌、易漏等復雜地層；封隔油、氣、水層，防止互相竄漏；安裝井口，控制油氣流，以利鉆進或生產油氣。第六十四頁，共74頁。

二十五、井身結構

包括：(1)一口井的套管層次；(2)各層套管的直徑和下入深度；(3)各層套管相應的鉆頭直徑和鉆進深度；(4)各層套管外的水泥上返高度等等。第六十五頁，共74頁。

二十六、套管柱下部結構

(1)引鞋：引導套管入井，避免套管插入或刮擠井壁；(2)套管鞋：引導在其內部起鉆的鉆具進入套管；(3)旋流短節(jié)：使水泥漿旋流上返，利于替泥漿，提高注水泥質量；(4)套管回壓凡爾：防止水泥漿回流，下套管時間阻止泥漿進入套管；(5)承托環(huán)：承托膠塞、控制水泥塞高度；(6)套管扶正器：使套管在鉆井中居中，提高固井質量。第六十六頁，共74頁。

二十七、注水泥施工工序

下套管至預定深度→裝水泥頭、循環(huán)泥漿、接地面管線→打隔離液→注水泥→頂膠塞→替泥漿→碰壓→注水泥結束、候凝。第六十七頁，共74頁。

二十八、完井井口裝置

(1)套管頭--密封兩層套管環(huán)空，懸掛第二部分套管柱和承受一部分重量；(2)油管頭--承座錐管掛，連接油層套管和采油樹、放噴閘門、管線；(3)采油樹--控制油氣流動，安全而有計劃地進行生產，進行完井測試、注液、壓井、油井清蠟等作業(yè)。第六十八頁，共74頁。

二十九、尾管固井法

尾管固井是在上部已下有套管的井內，只對下部新鉆出的裸眼井段下套管注水泥進行封固的固井方法。尾管有三種固定方法：尾管座于井底法；水泥環(huán)懸掛法；尾管懸掛器懸掛法。第六十九頁，共74頁。

三十、試油

在鉆井發(fā)現(xiàn)油、氣層后，還需要使油、氣層中的油、氣流從井底流到地面，并經過測試而取得油、氣層產量、壓力等動態(tài)資料，以及油、氣、水性質等工作，稱做試油(氣)。第七十頁，共74頁。

三十一、井底污染

井底污染又稱井底損害，是指油井在鉆井或修井過程中，由于鉆井液漏失或水基鉆井液的濾液漏入地層中，使井筒附近地層滲透率降低的現(xiàn)象。第七十一頁，共74頁。鉆井方法有幾種？鉆井的工藝過程包括什么？井身結構的概念？鉆具組合的概念？鉆井作業(yè)過程分幾個步驟？描述每個步驟的具體操作過程。固井的概念？完井的概念？思考題：第七十二頁，共74頁。思考題：鉆機的八大系統(tǒng)包括什么？鉆機的三大動力機組包括什么？起升