钻井工程术语

《钻井工程术语》讲义

程常修

讲座时间：2004年4月23日14:30～17:30

4月24日8:30～11:30 14:30～17:30

钻井工程术语

1、油气钻井工程现代油气钻井工程包括井位选定、钻井作业前的准备、钻进、固井、测试、完井等项作业内容。

2、井身结构包括井中套管的层数及各层套管的直径、下入深度和管外的水泥返深，以及相应各井段钻进所用钻头直径。

3、井的类别按一定的依据划分的井的种类。按钻井的目的可分为探井和开发井；按完钻后的井深可分为浅井、中深井、深井和超深井；按井眼轴线形状可分为直井和定向井。

●超深井在中国一般指井深大于6000米的井。

●深井一般指深度为3000～6000米的井。

●中深井一般指深度为2000～3000米的井。

●浅井一般指深度小于2000米的井。

4、钻井方法类别：

●转盘钻井利用转盘和钻柱带动钻头的旋转钻井方法。

●顶部驱动钻井利用安装在水龙头部位的动力装置带动钻柱旋转的钻井方法。可在起下钻过程中随时恢复旋转和循环。

●井底动力钻井利用井底动力钻具带动钻头的旋转钻井方法。

●海上钻井利用固定式或移动式钻井平台在不同水深的海上进行的钻井。

●空气（天然气）钻井用空气（或天然气）作为钻井液体，在一些特定岩层中进行的钻井。

●泡沫钻井用泡沫作为钻井流体进行的钻井。适合于低渗、低压油气层。

●充气钻井液钻井用钻井液和空气的混合物作为钻井流体进行的钻井。

●雾化钻井用水和泡沫剂的混合物注入到空气流中作为钻井液进行的钻井。主要用在钻遇含水或含油砂岩中的流体而无法使井干燥的情况。

●平衡压力钻井作用于井底的压力等于该处地层孔隙压力情况下进行的钻井作业。

●欠平衡压力钻井作用于井底的压力略低于该处地层孔隙压力情况下的钻井作业。

●近平衡压力钻井作用于井底的压力略大于该处地层孔隙压力情况下的钻井作业。

5、钻具：井下钻井工具的简称。一般来说，它是指方钻杆、钻杆、钻铤、接头、稳定器、井眼扩大器、减振器、钻头以及其它井下工具等。

●满眼钻具由外径接近于钻头直径的多个稳定器和大尺寸钻铤组成的下部钻具组合。用于防斜稳斜。

●塔式钻具由直径不同的几种钻铤组成的、上小下大的下部钻具组合。用于防止井斜。

●钟摆钻具在已斜井眼中，钻头以上，切点以下的一段钻铤犹如一个“钟摆”，钻头在这段钻铤的重力的横向分力——即钟摆力作用下，靠向并切削下侧井壁，从而起到减小井斜角的作用。运用这个原理组合的下部钻具组合称钟摆钻具。

6、钻柱是指自水龙头以下钻头以上钻具管串的总称。由方钻杆、钻杆、钻铤、接头、稳定器等钻具所组成。

●井下三器指稳定器、减振器和震击器。

7、钻进参数是指钻进过程中可控制的参数，主要包括钻压、转速、钻井液性能、流量及其他水力参数。

●钻压钻进时施加于钻头上的沿井眼前进方向上的力。

●转速指钻头的旋转速度，通常以转每分钟为单位。

●排量单位时间内通过泵的排出口的液体量。通常以升每秒为单位。

●悬重和钻重在充满钻井液的井内，钻柱在悬吊状态下指重表所指轴向载荷称为悬重（即钻柱重力减去浮力）；钻柱在钻进状态下指重表所指的轴向载荷称为钻重。悬重与钻重的差值即钻压。

8、喷射钻井利用钻井液流经钻头喷嘴所形成的高能射流充分地清洗井底，使岩屑免于重复切削，并与机械作用联合破碎井底岩石，达到提高机械钻速的一种钻进技术。

●喷射式钻头钻头体上装有能产生高射流喷咀的钻头。

●喷咀组合喷射式钻头喷咀数量和直径的选配。

●喷射钻井工作方式在喷射钻井的水力程序设计中，以钻头或某个水力参数为目标来选择流量及其它水力参数。

9、优化钻井技术在科学地分析总结大量钻井数据和资料的基础上，建立相应的数学模型。据此拟定一整套使质量更好、钻速更快、成本更低的钻井方案。

10、定向井沿着预先设计的井眼轨道，按既定的方向偏离井口垂线一定距离，钻达目标的井。

●从式井在一个井场上或一个钻井平台上，有计划地钻出两口或

两口以上的定向井，可含一口直井。

●多底井一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。

●多目标定向井有两个或两个以上目标的定向井。

●大斜度井最大井斜角在60°～86°的定向井。

●水平井井斜角大于或等于86°，并保持这种角度钻完一定长度的水平段的定向井。

●斜直井用倾斜钻机或倾斜式井架完成的，自井口开始井眼轨迹首先是一段斜直井段的定向井。

11、井身质量井身质量的指标包括：套管下深、水泥浆返高、井径扩大率、井斜角、全角变化率、水平位移和闭合方位等。

●靶心由地质设计确定的定向井地下坐标点。同义词：目标点。

●靶区允许实钻井眼轴线进入目的层时偏离设计靶心的规定范围。

●井斜变化率单位长度井段井斜角变化值。通常以相邻两侧点间的井斜角变化值与两侧点间井段长度的比值来表示。增斜变化时称增斜率；降斜变化时称降斜率。

●方位变化率单位长度井段方位角变化值。通常以相邻二侧点间的方位角变化值与二侧点间井段长度的比值来表示。

12、测斜

●磁性单点照相测斜仪磁力测斜仪的一种。可测量井斜角，所测数据记录在一张照像底片上。一次下井只能照一张照片，取一组数据。

●磁性多点照相测斜仪其测量原理与磁性单点测斜仪相同，两者结构相似。不同的是它能在定时器的控制下，每隔一定时间排一张照相

照片。从而在预定的井段内多次排照，取得不同井深下的多组井斜和井斜方位数据。

13、随钻测量技术（M·W·D）利用井下测量仪器和地面接收系统，在钻井的同时，将井下地层钻井参数和井眼方向等信息传输到地面的技术。

●有线随钻测量系统用电缆将井下测量仪器接收随钻测量到的信息参数，在钻进的同时通过电缆传至地面的接收系统。工作时不能转动，接单根时要从钻具内起出测量仪器。可随钻测量井斜角、方位角等参数。

●无线随钻测量系统通过钻井液压力脉冲将井下随钻测量器测得的多项参数采用无线传输传到地面显示系统，它不仅测量井眼方位参数，还可测量钻进参数及地层参数，可对井眼轨道变化适时进行监控和处理。

14、取心：

●转盘钻取心用转盘带动取心工具钻取岩心的作业。

●井壁取心用射孔仪器，向已钻出的井壁发射取心器或微型旋转工具钻取岩样的作业。

●密闭取心在取心钻进中，使用密闭取心液保护岩心不受污染的取心。

●保压取心采用特殊的岩心筒和取心工艺措施，使取出的岩心始终保持在地层中的原始压力状态。

●定向取心能够确定岩心所处地层裂缝的倾角、倾向等要素的取心。

15、钻井液又称泥浆，用作钻井作业的循环流体。

●钻井液分类根据钻井液连续相的相态而划分；有以水为连续相

的水基钻井液（泡沫除外）、以油为连续相的油基钻井液和以气体为基本介质（气体可为连续相或分散相）的三大类流体。

●钻井液性能钻井液具有的适用钻井作业要求的各种性能。主要包括密度、粘度、动切力、滤饼、滤失量、摩阻系数、PH值等。

●钻井液柱压力由钻井液柱的重力引起的压力，其大小与钻井液密度和液柱垂直高度有关。

●压力当量密度给定深度处的压力除以深度与重力加速度的乘积。

●钻井液当量循环密度钻井液密度与环空压耗密度之和。

16、井控技术运用现代井控理论、装备和技术，加以科学合理的控制，达到地层——井眼系统的压力平衡的技术。

●井控装备控制井内溢流、井喷的地面设备、仪器仪表和工具。主要有防喷系统、套管头、节流管汇、压井管汇、放喷管汇、钻具内防喷工具、液气分离器等。

●井控技术操作“四·七动作在钻进、起下钻杆、起下钻铤和空井等四种情况下，完成控制井口、防止井喷的七个动作。

●附加压力确定钻井液密度时，钻井液柱压力超过地层压力的压力值。

●地层破裂压力某一深度处的地层受压（液柱压力或井口施加压力）发生破裂时的压力值。

●地层孔隙压力地下岩石孔隙内流动的压力。

●溢流井口返出的钻井液量比泵入量大，或停泵后井口钻井液自动外溢的现象。

●井涌溢流的进一步发展，钻井液涌出井口的现象。

●井喷地层流体（油、气或水）无控制地流入井内并喷出地面的现象。是一种恶性钻井事故。

●井喷失控发生井喷后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象。

17、压井方法根据溢流情况和井场条件，进行压井作业时采用不同

的加重、循环和压井程序，这些统称压井方法。无论何种方法，在压井过程中都应保持井底压力不变。

●等候加重法发现溢流后关井求压，待钻井液加重后，用一个循环周完成压井，也叫工程师法。

●二次循环法发现溢流关井求压后，第一个循环周用原来的钻井液排出环空中浸污的钻井液，待加重钻井液配好后，于第二个循环周泵入井内压井。

●空井压井井内无钻具的压井方法。空井压井只能采取置换式压井法。

●置换法压井向井内挤入定量钻井液，关井使钻井液下落至井底，然后泄掉相应量的井口压力。重复这一过程，直至井口压力降到一定程度，再强行下钻到井底完成压井的作业。也叫顶部压井法。

18、钻井井下事故钻井作业在井内发生的各种事故的总称。按事故性质分卡钻事故、钻具事故、钻头事故、落物事故、井喷事故、固井事故、卡电缆事故等。

●计算卡点通过管柱拉伸，计算出钻具被卡段顶部的深度。

●测定卡点通过管柱拉伸测卡仪，测定出钻具被卡段顶部的深度。

●爆炸震动解卡用电线把导爆索下至卡点处，引爆后利用爆炸震动解卡的方法。

19、固井工程在钻成的裸眼井筒内下入套管，并在套管与井壁间填注水泥浆，使能达到封隔地层、巩固井壁、安装井口设备，为继续加深井眼和完井投产创造条件的全部作业。

●悬挂回接固井工艺利用套管悬挂器先下入一段套管悬挂在上层套管内，进行注水泥，待固结后再在套管悬挂器处回接至井口的固井方法。

●表层套管为防止井眼上部疏松地层的坍塌和污染饮用水源及上部流体的侵入，并为安装井口防喷装置等而下的套管。

●技术套管是在表层套管和生产套管之间，由于地层复杂或完井所使用的泥浆密度不致压漏地层等钻井技术的限制而下入的套管。

●生产套管为生产层建立一条牢固通道、保护井壁、满足分层开采、测试及改造作业而下入的最后一层套管。亦称油层套管。

●尾管下到裸眼井段，并悬挂在上层套管上，而又不延伸井口的套管。

●分级注水泥工艺利用分级注水泥接箍将水泥浆分二次（或三次）注入井内的方法。

20、完井方法指油、气井钻井工程最后的一个重要环节，主要包括钻开生产层，确定井底完成方法，安装井底及井口装置和试油。

●先期裸眼完井先下油层套管到产层顶部固井，然后再钻开生产层裸眼开采。

●后期裸眼完井钻开产层后，只将套管下到产层顶部，注水泥后

裸眼开采。

●射孔完井将套管下至产层底部固井，然后射孔开采。

●贯眼完井将带孔眼套管下入产层部位，在产层顶部注水泥返至环空的方法。

●衬管完井将套管下至生产层顶部进行固井，然后钻开产层，再下入带孔或割缝套管的完井方法。

21、侧钻离开原来所钻井眼，从侧面重新开眼钻进。

●裸眼侧钻在已钻的井眼内，在预定的井深采用定向工艺另钻新井眼的工艺过程。

●套管开窗侧钻在套管上开窗钻新井眼的工艺过程。

●段铣套管侧钻用磨铣工具磨掉一段套管，使井眼在360℃方向上裸露，便于井下动力钻具在任何方向侧钻的工具。

22、井口装置安装在井眼套管柱上端的套管头、钻井防喷器、采油树、油管头等井口压力控制工具设备的总称。

23、钻井周期一开钻到完钻的全部时间。

●建井周期指从钻机搬迁安装到完井为止的全部时间。包括搬迁安装时间、钻进时间和完井时间三部分。

注：以上摘自

1、能源大辞典第三篇：石油、天然气

2、中华人民共和国石油天然气行业标准钻井工程术语

最新钻井新技术简介

连续油管钻井技术

连续油管亦称挠性油管、盘管。连续油管钻井技术是90年代国外大力研究和发展的热门钻井技术之一。1991年，加拿大ELF公司首次使用新研制的连续油管在巴黎盆地钻井取得成功，并证实了它的可行性。

1、地面设备地面设备主要包括连续油管作业机及有关设备、循环系统和井控系统。

①连续油管作业机组成部分

连续油管（CT）连续油管即工作管柱，是一种连续的高强度、高韧性的钢管，缠绕在滚筒上。在连续油管钻井作业中，适合采用外径大于44.45mm（13/4in）连续油管。

滚筒液压马达使连续油管保持一定的拉力紧紧地缠绕在滚筒上，或将连续油管送入井下。滚筒上的匀绕机构和计数装置，可以使连续油管均匀地缠绕并测量出管子的长度。

连续油管注入头连续油管注入头主要用来为连续油管下入井内提供推力，并控制连续油管下入速度，承载悬空连续油管的全部重量。

液压动力系统液压动力系统的功能是，为连续油管作业提供液压控制和操作动力。

控制台由各种开关和仪表组成，用于监测并操纵连续油管钻井作业。

②循环系统：泥浆泵通过滚筒向连续油管内注入、循环。

③井控系统：连续油管防喷器组。

2、底部钻具组合（BHA）

①连续油管连接器

②紧急分离工具：钻井过程中，钻具遇卡时该工具可使连续油管与下部钻具分离，并使液压和电力通讯安全切断。

③多路传输接头：实现井下与地面的数据传送。

④定向工具：定向工具具有在地面控制定向和实时测得井下数据的能力。

⑤助推器

⑥循环阀

⑦导向工具

⑧马达：主要作用是使钻头产生旋转。

⑨钻头

3、连续油管钻井对小直径浅直井、定向井和水平井都适合。其应用范围包括：新的浅直井、定向井和水平井，老井加深、侧钻，过油管钻井，产层取心以及完井钻井等。连续油管钻井的另一个用途是欠平衡钻井，而且在此领域有着巨大的潜在市场。

4、用连续油管钻机进行钻井的最大优点是井控安全，操作简便灵活，不接单根，不必压井就可以进行换钻头和起下钻作业。连续油管钻井深度目前已达到3000m左右，过油管侧钻的深度已达到5000m。

目前在美国Alberta南部地区，用连续油管钻机钻井的数量已占该地区所有开钻井数量的10%以上。北海油田用连续钻机钻井更为普遍。

钻头技术

1、为了提高水平钻井钻速，延长钻头使用寿命，国外许多公司研制出了耐磨损、抗冲击的各种新型水平井钻头。

2、PDC钻头的可靠性和效率得到更大提高。PDC钻头的稳定性得到了大大提高，从而大大提高了它的可靠性和效率。

3、可变径钻头的应用：

可变径钻头在起下钻时直径较小，下到井底一加压，直径就变大。可变径钻头的最大优点：一是起下钻时钻头直径可以变得比套管内径及所钻井眼直径小，从而可以大大减少起下钻时阻卡，减少卡钻事故的发生。而所钻出的井眼尺寸比常规的要大，从而可以减少下套管的遇阻，下不到位的复杂情况，同时可以加大套管环间水泥环的厚度，提高注水泥固井质量。三是可用于套管钻井技术。

套管钻井工艺技术

1、套管钻井工艺技术的优点

套管钻井工艺是取消常规钻杆，以套管代替钻杆，由此给钻井作业带来以下优点：

①整个钻井过程不再使用钻杆；

②减少了起下钻时间。在钻井过程中不再有传统的起下钻过程，只利用专用绞车通过纲丝绳起下钻头，十分迅速，比传统的钻杆起下钻大约快5～10倍，大大节约了钻井时间和费用；

③减少了钻井事故和复杂情况的发生。由于套管钻井的井眼自始至

终由套管伴随到井底，大大减少了常见的地层膨胀。避免了井壁坍塌、冲刷井壁、井筒内形成键槽或台阶的现象。

④起下钻时能保持钻井液连续循环，可防止钻屑聚集，减少了卡钻事故的发生。

2、套管钻井工艺

套管由顶部驱动装置带动旋转，由套管传动扭矩，带动安装在套管端部工具组上的钻头旋转并钻进。钻进过程中，先令2个扩孔钻头张开，即可将井眼扩大。钻井液自套管内进入，由套管与井眼之间的环形空间返出。

钻头固定在一个专门设计的工具组前端，工具组锁定在套管端部，并通过钢丝绳与一部专门用于起下钻头的绞车相连接。当需要更换钻头时，将锁定装置松开，再用绞车钢丝绳通过套管将工具组起出。换上新钻头后，再用绞车通过套管将工具组送入，锁定在套管端部。这样一来更换钻头就变得十分快捷。

钻头的钻进过程也就是下套管的过程。套管一根根打下去，不再提起。完钻后即可开始进行固井作业。

3、国外套管钻井技术概况

加拿大Tesco公司自1995年起就研究开发套管钻井技术。1998年6月打了第一口试验井，这口试验井用φ244.47mm表层套管边旋转边钻进到46m处注水泥；二开采用φ193. mm（73/4″）套管边旋转边钻进到152m 处注水泥；于1998年10月末最后一层套管柱用φ127mm套管钻进到609 m处完钻。

大位移井技术

大位移井通常定义为水平位移与垂直深度之比（HD/TVC）大于 2.0以上的井。

1、国外大位移井概况

①世界大位移井先进水平

1984年，澳大利亚巴斯A16井，测量深度5533m，水平位移4597m；当时国内川中48井，测量深度3039m，水平位移1456m，是当时国内外最大水平位移的记录。

1997年6月，美国Phillips石油公司与中国海洋石油总公司合作，在我国南海东部钻成西江24—3—A14世界纪录的大位移井，测量井深9238m，水平位移8063m，位移与垂深比值2.7。

1998年2月，英国BP石油公司在英国南部WF油田创造了测量井深10656m，水平位移10114m，位移与垂深比值6.13的记录。2001年该公司在M16Z井更创造了测量井深11278m，水平位移10728m，位移与垂深比值6.89的记录的新的世界记录。

我国独立完成2000m水平位移以上的定向井还不到15口，大港油田红9—1井垂深1156m，水平位移1668m，水平位移/垂深比值为1.46。在大位移钻井技术方面，我国与国际先进水平相比还有相当大的差距。

②大位移井的关键技术

归纳起来有10项关键技术：扭矩/摩阻、钻柱设计、井壁稳定、井眼净化、钻井液和固控、套管作业、定向钻井优化、测量、钻柱振动及钻机设备。

随钻测量技术

随钻测量（MWD）是提供井下信息最重要的技术。在过去10年中，随钻测量技术最重要的进步是使随钻测量具备了随钻测井及地质导向的能力。目前的随钻测量已不是仅限于定向测量了，还包括地质和地球物理数据的测量。其测量参数的范围已包括井斜、方位、工具面、钻压、扭矩、导常地层压力、伽马射线、地层电阻率、密度和中子孔隙度等；使随钻定向测井工具传感器更加接近钻头了，因此可以更快、更准地获取数据，从而提高了井场实时决策的准确性和能力；使电磁波数据传输技术得到了较快的发展和应用。这是一种低频无线电波数据传输技术。与传统的钻井液压力脉冲和声波传输技术相比，它的优点是数据传输速率快（是传统传输技术的5倍），而且不受井下环境条件（如含气相钻井液）的影响。由于它有这些优点，近年来，电磁波数据传输技术在使用含气相流体的钻井液进行欠平衡钻井领域的使用很普遍。

随钻测量分有线随钻测量和无线随钻测量。

随钻测井技术

1、传统的测井方法是要等到一口井完钻后，才能使用一系列电缆测井工具进行测井，因此不能为进行有效钻井和准确命中产层提供实时帮助。

2、随钻测井（LWD）是过去10年中国外发展起来的一项新的测井技术。随钻测井工具的传感器和电子仪器都装在接近钻柱底部的钻铤内，它可以进行与用电缆测井工具测井相同的各种测量。

3、随钻测井的主要优点：

①可以在使用电缆测井工具测井很困难或甚至不可能的环境条件下进行测井；

②可以使用井下信息传输系统在钻井过程中随时向地面发送实时决策信息，根据井下实际地质特征控制钻具钻出最优化的井眼轨迹（即地质导向钻井）。

目前，随钻测井质量已达到或甚至超过电缆测井工具测井的质量。由于随钻测井的成功，目前在美国和加拿大，已有不少公司使用随钻测井技术取代电缆测井技术。

地质导向钻井技术

1、所谓地质导向（SRD），就是使用随钻定向测量数据和随钻地层主人测井数据以人机对话方式来控制井眼轨迹的钻井技术。它是以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹的钻井，而不是按预先设计的井眼轨迹进行钻井。使用这一技术，可以精确地控制井下钻具命中最佳地质目标，即，使井眼避开地层界面和地层流体界面并始终位于产层内。

2、地质导向技术对在薄产层和高倾斜产层中钻水平井最适用。对于这样的产层，使用常规方法控制井眼轨迹是很难命中地质目标的。使用随钻定向测量和随钻地层评价测井数据进行地质导向钻井，可以随时知道钻头周围几米范围内的地质特征和钻头与地层界面和地层流体界面的相对位置，因此可以控制钻头始终在产层中行进。

自动化钻井技术

1、自动化钻井技术是21世纪钻井技术的重大发展方向。自动化钻井包括井下自动化和地面钻机自动化两大部分。当今的自动化钻井系统是靠闭环自动控制系统来实现的。井下自动化依靠井下闭环自动控制系统（智能系统）来实现，地面钻机自动化是靠地面闭环自动控制系统来实现。

2、闭环自动控制系统，是依靠传感器测量钻井过程中的各种参数，依靠计算机及人工智能技术获取数据并进行解释和发出指令，最终由自动设备去执行，变成一种无人操作的闭环自动控制系统进行钻井。它可以在钻柱旋转的同时自动按设计井眼轨迹控制井斜和方位，同时还可以根据地面的指令自动改变井眼轨迹。

3、目前国外有些公司正在着手研制智能钻头，估计在今后10年中，智能钻头就可能问世。