石油鉆井安全技術（一）鉆井工程簡介

第頁石油鉆井安全技術（一）鉆井工程簡介為了尋找油氣儲藏，除了采納地球物理勘探方法進行勘探外，還必須鉆各種探井，為制定開發(fā)方案提供具體的資料。為了開采石油和天然氣，要按照油氣田的開發(fā)方案鉆一批生產井和注水井。在油田的生產過程中，還要鉆一些觀察井和加密井。鉆井工程是指在初步探明油、氣、水儲藏狀況后，通過鉆具(鉆頭、鉆桿、鉆鋌等)對地層鉆孔，然后用套管聯(lián)接并向下延伸到油、氣、水層的過程。鉆井按照施工目的的不同，分為探井和開發(fā)井。探井包括地質井、參數井、預探井、評價井等；開發(fā)井包括采油井、采氣井、注水(氣)井以及調整井、檢查研究井、擴邊井等。

最古老的鉆井方法是沖擊鉆井法，簡稱頓鉆。由于這種鉆井方法的效率極低，現在已經被旋轉鉆井所代替。旋轉鉆井法是用金屬鉆桿帶動鉆頭旋轉來破碎巖石的一種鉆井方法。它通常使用轉盤鉆機，由轉盤通過方鉆桿來帶動鉆桿和鉆頭旋轉。目前世界上絕大部分鉆井工作量是由旋轉鉆井法完成的?，F在，也有部分鉆機已經開始使用井底動力發(fā)動機(主要有渦輪鉆具和螺桿鉆具兩種)，又稱井底動力機鉆井法。另外，世界上還有井底發(fā)動機與柔性鉆桿配合鉆井法，但使用極少。

我國石油鉆井從1949年建國開始到現在50多年間，經歷了組建(1949～1957年)、發(fā)展(1958～1977年)和提升(1978年到現在，也叫做鉆井提升時期)三個時期。目前，已經具備了較高的鉆井技術水平。21世紀世界鉆井發(fā)展的趨勢是向自動化、智能化鉆井發(fā)展，我國將重點發(fā)展旋轉導向鉆井技術、超深井鉆井技術、大位移鉆井技術、提升老油田產量的各類型鉆井技術和強化鉆井基礎理論研究，強化鉆井裝備的更新改造技術，并在推廣和應用先進的企業(yè)管理方法方面做出努力。

一、鉆井制定與井場布置

(一)鉆井制定

所有的井都要進行鉆井制定。鉆井制定的基本內容包括地質制定、工程制定、進度制定和費用預算四個部分。

鉆井制定要本著“科學、安全、經濟、環(huán)保〞的原則來進行。地質制定應提供鉆探目的和要求、地層孔隙壓力、破裂壓力、巖性特征、地層剖面、故障提示等資料，并提供鄰井的油、氣、水顯示和復雜狀況資料，注明含硫化氫地層深度和估計含量。工程制定以此為依據，包括編制合理的井身結構和套管程序，確定鉆井液的類型和指標要求等。進度制定和費用預算要建立在本地區(qū)切實可靠的定額基礎上來進行。在進行鉆井制定時，要正確處理好安全、質量、速度、效益以及對社會、公眾、環(huán)境的影響的關系，保證安全、環(huán)境與健康費用的投入，避免出現片面追求效益、危及安全、損害環(huán)境與職工健康的狀況。鉆井地質制定和工程制定要嚴格執(zhí)行審批手續(xù)。在生產過程中，甲乙都要雙方執(zhí)行制定。如果發(fā)現新的狀況必須要更改制定時，也要嚴格按照相應的審批程序和制度來執(zhí)行。

在生產施行中，鉆井工程制定一般包括以下主要內容。

〔1〕井位的選擇。

〔2〕的選擇和井身結構確實定。

〔3〕鉆頭尺寸類型的選擇與數量確實定。

〔4〕鉆柱制定與下部鉆具組合。

〔5〕鉆井參數與水力參數制定。

〔6〕鉆井洲制定，包括防腐要求。

〔7〕固井制定，包括套管柱制定、套管強度制定、注水泥制定及固井施工技術措施。

〔8〕油氣井井控設備及工藝技術要求。

〔9〕油氣井固控設備要求。

〔10〕地層孔隙壓力檢測。

〔11〕地層漏失試驗要求〔新控區(qū)第一井必須進行地層試驗〕。

〔12〕防止油氣層損害的措施與井身質量要求。

〔13〕環(huán)境保護要求。

〔14〕安全生產要求，重點防止井噴失控。

〔15〕鉆井施工進度計劃。

〔16〕全井成本計劃。

(二)井場布置

井場定位必須符合鉆井制定的要求，并充分合計水源、道路、鉆井液池井場施工條件等因素。井場大小應能容納所有的鉆井設備和房屋、庫房、工房等。井場布置應以井架為中心，對鉆井設備、設施和輔助設施按照施工的要求，進行合理的布局。井場布置以有利于鉆井施工，有利于設備、設施和輔助設施的安裝運行，有利于節(jié)約土地，有利于服務車輛的通行，有利于搶險，有利于防洪、排澇、防凍等為原則。鉆井各設備之間的空間，應符合作業(yè)區(qū)和鉆機危險區(qū)現有的有關規(guī)定。井場布局要合計風頻、風向，使井架大門方向盡量朝南或朝東。井場邊緣距離鐵路、高壓線及其他永久性設施不應少于50m。井距離民房應大于1m。在草原、葦塘、林區(qū)鉆井時，井場四周應有防火隔離墻或者隔離帶。

二、設備安裝

(一)設備安裝的基本條件

鉆機應有制造廠或者修理廠的出廠質量合格證等技術文件，并符合鉆井工程制定對鉆井主要設備選用的要求。安裝鉆機的井場和基礎應符合按照規(guī)定程序批準的圖樣及技術文件的要求。安裝所使用的各類工具或設備應齊備并有優(yōu)良的使用性能。在用計量器具應檢定合格。

井場的有效面積應符合鉆井施工制定所選定類型鉆機的占地面積必須要。井至邊緣要有一定的坡度，方井底部應有排水設施，使井場具備優(yōu)良的排水條件。鉆機主要設備的基坑應設在挖方上，如設置在填方上時，要進行相應的技術處理，使基坑的強度達到要求。安裝鉆井泵的基礎應符合抗振技術要求?；A混凝土要按照制定要求配制?；A要有合格的平面度，四周用混凝土封閉。

(二)搬遷

鉆機搬遷有分組搬運和整體拖運兩種方式。組織搬遷時，假設運載、吊裝能力同意，一般盡可能采納整體拖遷的方式。分組搬運時，要有一個具體的鉆機搬遷計劃，其中要有人員、設備、運輸的責任規(guī)定和偶發(fā)事件的應急計劃。在鉆機搬遷過程中，新、老井場都要指定一名最高負責人員來組織設備的裝卸。在運輸過程中，要服從交通管制。通過人稠密的地區(qū)時，要遵守當地的法規(guī)條例的規(guī)定。

水上鉆機搬遷時，要制定搬遷計劃和應急計劃，明確各個協(xié)作方的責任和義務，清楚的掌握天氣預報狀況，做好水下地面狀況的勘察，明確勘察方法、新鉆機的定位、錨定方法、測試張緊力、鏈環(huán)的連接、通訊責任和起拋錨拖船的選擇等事宜。

(三)安裝

1．塔型井架鉆機主要設備的安裝順序

塔型井架鉆機主要設備之間的安裝順序有兩種，現用方框圖(圖2—1)表示：

2．整體起升井架鉆機主要設備的安裝順序

整體起升井架鉆機主要設備之間的安裝順序也有兩種，其順序方框圖(圖2—2)為：

圖2—2

3．輔助設備和設施的安裝

在場地同意、確保安全的狀況下，對鉆機主要設備之間的安裝順序方框圖以外的輔助設備和設施進行交叉安裝。

(四)安裝質量驗收

一井的設備安裝完畢并經整機運行試驗合格后，由質量檢驗部門和安全監(jiān)督部門組織人員，按照安裝質量標準、設備說明書和安全檢查驗收規(guī)定，進行嚴細認真的檢查檢驗。鉆機安裝質量和安全使用條件經檢查驗收合格后，方可準許開鉆。

三、鉆進施工

(一)首次鉆進

鉆進是破巖和加深井眼的過程。首次鉆進是指埋設導管后(導管在首次開鉆時起引導鉆頭下鉆和作為鉆井液出作用)、下表層套管前的第一次鉆進。

首次鉆進時，應使鼠洞的位置、鼠洞管的斜度與露出鉆臺的高度應有利于方鉆桿的起放和摘掛水龍頭操作方便；要按制定選擇好人井鉆具；使鉆井液性能及其使用管理應符合鉆井制定要求。

第一次鉆進對井眼一般要求要直。鉆進開始要控制鉆壓。在鉆進過程中，要執(zhí)行定深測斜制度，對易斜地層應采用滿眼鉆具或鐘擺鉆具組合等控制井斜措施?？墒褂脺p振器以減輕跳鉆的危害，提升鉆頭和鉆具的使用壽命。

鉆達下表層套管深度后，及時進行下人表層套管、固井和高壓試運轉等作業(yè)。

(二)再次鉆進

再次鉆進指封表層套管固井后的各次鉆進。

再次鉆進前，必須先安裝好井裝置，并找正天車、轉盤和井中心，固定牢靠。鉆完固井水泥塞后，再次恢復鉆進。除非是定向井、水平井等特別工藝井施工，鉆具組合應滿足噴射鉆井和防斜打直井技術要求。在施工過程中，要選擇和使用優(yōu)質鉆井液，并及時進行鉆井液的性能調整和凈化處理，使之符合鉆井制定要求和有關規(guī)定。鉆進中，應依據井內狀況變化(鉆速、鉆井液性能、鉆屑性能、鉆井液體積和進出流量等)和地面設備運轉、儀表信息變化，推斷分析異常狀況，及時采用相應處理措施。鉆開油氣層前，要按照鉆井制定要求、井控規(guī)定和防火防爆的有關要求逐項檢查合格。

安全鉆達下技術套管(或油層套管)深度后，應依據鉆井制定要求，及時進行測井、下人技術套管(或油層套管)、固井等其他作業(yè)。

(三)地質錄井

在鉆進過程中，同時伴有地質錄井作業(yè)。地質錄井的任務主要是取全取準各項地質資料及其有關的鉆井施工資料。鉆進過程中的地質錄井工作包括鉆時錄井、氣測錄井、鉆井液錄井、巖屑錄井、巖心錄井、壓力錄井。

四、測井

測井是熟悉油氣層和評價油氣層的重要手段。測井在鉆達預定井深或鉆過油氣層后進行。鉆井隊要為測井施工做好準備并配合好工作。具體內容見第三章。

五、地層測試與原鉆機試油

(一)地層測試

在鉆井過程中鉆開油氣層或完井以后，為了及時了解有關生產層性能及其中所含油、氣、水等具體狀況，并取得有關資料，利用鉆桿或油管柱將地層測試器和取樣器下至待測試層段，進行不穩(wěn)定試井，取得該地層的產量、溫度、壓力以及井底開關井時間與壓力關系曲線等多項數據，并取得流體樣品。通過分析解釋，獲得在動態(tài)條件下地層和流體的各項特性參數，及時評價油、氣、水層，為勘探、開發(fā)決策提供可靠的依據。

地層測試的現場施工一般經過井眼準備、現場設備與測試工具準備、組織協(xié)調施工隊伍或人員落實、下鉆、封隔器座封和開關井、解封封隔器、反循環(huán)、起鉆等幾個過程。

(二)原鉆機試油

原鉆機試油就是由原鉆井隊人員用其原有設備，在有關單位的指導下，按試油施工制定進行試油作業(yè)。其一般程序為：安裝井及地面裝置；下油管探底及調整鉆井液；射孔；引導油氣流。

區(qū)域探井、重點預探井、超深井等鉆達油氣層(完井)后一般應安排原鉆機試油。

六、完井作業(yè)

〔一〕下套管

下套管作業(yè)的主要環(huán)節(jié)有：

〔1〕對套管在下井以前進行無損檢查。無損檢查一般采納半自動化無損檢

測儀來進行。

〔2〕正確使用套管螺紋密封脂，實現準確的上扣扭矩和合格的耐壓密封。

〔3〕使套管準確對扣并上扣至合格扭矩。

〔4〕連續(xù)進行下套管。

〔5〕套管下至制定深度后，將套管載荷通過聯(lián)項節(jié)及吊卡交付給轉盤〔或通過套管瞳盤坐在轉在盤上〕。

(二)固井

下套管完畢，向套管四周注入水泥漿，使套管串與井壁牢固的連成一體，封隔疏松、易漏、易塌等復雜地層和油、氣、水層，防止油氣互竄。這項作業(yè)稱為固井。固井是整個鉆井工程的一個十分重要的環(huán)節(jié)，固井質量的好壞，直接影響著這井能否順利的進行生產。固井的過程一般為：

1．進行固井制定并按規(guī)定程序進行審批。

2．進行固井準備，包括召開固井協(xié)作會，做好水泥及添加劑準備、固井施工裝備準備、供水系統(tǒng)準備等。

3．進行注水泥施工：通過套管將配制好的水泥漿注入井內，并上返至一定高度。

4．注水泥漿碰壓后，執(zhí)行敞壓候凝，使水泥膠結。

(三)井裝定

固井后，對固井質量進行檢查(試壓和測井)。檢查合格后，將懸掛在轉盤上的套管載荷移交到井(指最上一層套管)上進行井裝定。井裝定一般通過套管頭懸掛器卡瓦來固定。關于經檢查固井質量不合格的井，應采用擠水泥、注水泥和鉆水泥塞等補救措施。

(四)拆卸設備

一井施工完畢后拆卸設備，轉入下一井的施工。

七、水上鉆井

在