钻井工程_濮阳职业技术学院_第六章其它钻井技术及作业
钻井工程基础知识
第一节钻井工程钻井分直井和定向井。
定向井可分为：一般定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。
一般定向井：在一个井场内仅有一口最大井斜角小于60°的定向井。
大斜度井：在一个井场内仅有一口最大井斜角在60°～86°范围内的定向井。
丛式井：在一个井场内有打算地钻出的两口或两口以上的定向井组，其中可含一口直井。
多底井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
斜直井:用倾斜钻机或倾斜井架完成的，自井口开头井眼轨道始终是一段斜直井段的定向井。
动画3-1一、钻井过程1、预备工作定井位：地质师依据地质上或生产上的需要确定井身轴线或井底的位置。
修大路：主要保障能通行重车，有的满载车总重可达39～40吨或更多。
平井场：在井口四周平坦出一块场地以供施工之用。
井场面积因钻机而异，大型钻机约需120×90m2，中型钻机可为100×60m2。
打根底：为了保证施工过程中各设备不因下陷不均匀而歪斜，要打根底。
小些的根底用预制件，大的根底则在现场用混凝土浇灌。
安装：立井架，安装钻井设备。
2、钻进当前世界各地普遍使用的打井方法是旋转钻井法，此法始于1900年。
钻进：钻进直接裂开岩石的工具叫钻头。
钻进时用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃入岩石中。
钻头上边接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以裂开并底岩石广井就会渐渐加深。
加到钻头上的压力叫钻压，是靠钻柱在洗井液中的重量(即减去浮力后的重量)的一局部产生的。
钻柱把地面的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面始终延长到井底的，井有多深，钻柱就有多长。
随着井的加深，钻柱重量将渐渐加大，以致于将超过钻压的需要。
过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备的损坏，所以必需将大于钻压的那局部钻柱重量吊悬起来，不使作用到钻头上。
钻柱在洗井液中的重量称为悬重，大于钻压需要而吊悬起来的那局部重量称为钻重。
亦即钻压=悬重一钻重。
井加深的快慢，即钻进的速度，用机械钻速或钻时表示。
讲义七、其它钻井技术及作业PPT共34页
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51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
讲义七、其它钻井技术及作业
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
55、 为 中 华 之
钻井工程设计管理规范.(DOC)
钻井工程设计管理规范第一章总则第一条钻井工程设计是钻井施工必须遵循的原则，是组织钻井生产和技术协作的基础，是甲方招标、结算的重要依据。
第二条钻井工程设计的科学性、先进性关系到一口井作业的成败和效益。
科学钻井水平的提高，在一定程度上依靠钻井工程设计水平的提高。
搞好钻井工程设计是提高技术管理和企业管理水平的一项重要措施，是钻井生产实现科学化管理的前提。
第二章钻井工程设计的基本原则和主要内容第三条钻井工程设计的基本内容应包括地质简况、钻井工程、钻井液、固井方案、取心、周期预测等19个方面的内容。
具体要求见《钻井工程设计规范》。
第四条钻井工程设计必须以钻井地质设计为主要依据。
必须依据地质设计的主要内容有：钻探目的、设计井深、目的层、完钻层位及原则、完井方法、全井地层孔隙压力梯度曲线及破裂压力梯度曲线、取资料要求、井身质量要求、油层套管尺寸及强度要求、阻流环位置及固井水泥上返高度、邻区邻井资料、试油压力资料、油气水及岩性特征、地层剖面、地层倾角及故障提示等资料。
新区探井按科学打探井技术规定，还需要参考五种必需的地质图件（设计井位区域构造及地理位置图、主要目的层的局部构造井位图、过井“十字”地震时间剖面图、过井地质解释横剖面图、设计柱状剖面图）。
第五条钻井工程设计要有利于取全取准各项地质、工程资料；有利于发现油气层、保护油气层，充分发挥每个产层的生产能力；要保证油气井井眼轨迹符合勘探开发的要求；要保证油气井的完井质量满足油田各种作业的要求，保证油气井长期开采的需要。
第六条钻井工程设计要充分体现和采用本地区及国内外钻井的先进技术，保证安全、优质、快速钻井，实现最佳技术经济效益。
第三章钻井工程设计运行程序第七条设计单位接到西指下发的钻井工程设计委托书后，应立即着手充分收集设计井的邻井钻井井史及其他有关钻井技术资料，为编制钻井工程设计提供重要的技术依据。
第八条设计单位在收到正式的钻井地质设计后5天内完成钻井工程设计送审稿，提交西指工程技术处组织评审。
钻井工程自学基本要求
10.油井水泥性能及与钻井的关系；
11.隔离液的作用及分类；
12.影响固井质量的因素及提高固井质量的措施；
13.完井的任务及原则；
14.完井的方式的类型及各自的特点。
【掌握】
1.套管的分类及各自的作用；
2.井设结构设计的原则；
3.井身结构设计的内容、依据和设计步骤；
2.刮刀钻头结构、破岩机理；
3.牙轮钻头的类型、结构、牙轮钻头的运动形式及破岩机理，三种特殊结构产生滑动的原因及产生滑动的方向和剪切掉的岩石；
4.金刚石材料的特点，金刚石钻头牙齿的镶装方式，金刚石钻头的结构、水力结构、破岩机理；
5.PDC钻头的意义，特点，结构特性，破岩机理；
6.钻柱的作用，组成，各部件的结构特点；
2.井眼内存在的各种压力及计算，井眼与地层压力的关系；
3.平衡压力钻井技术、欠平衡压力钻井技术的关键及适用范围；
4.溢流的原因及征兆；
5.气侵的途径及特点；
6.“U”型管平衡原理计算地层压力和压井液密度；
7.关井立管压力的测定；
8.压井遵循的原则；
9.压井参数的计算；
10.压井方法及步骤，参数的变化。
4.关井方式选择，关井的“四七”操作步骤；
5.“U”型管平衡原理计算地层压力和压井液密度，关井立管压力的测定；
6.压井理论（参数）的计算；
7.压井方法及步骤，参数的变化；
8.特殊压井方法。
【掌握】
1.概念：溢流、井涌、关井、压井、循环立管压力、初始立管循环压力、终了循环立管压力、平衡压力钻井技术、欠平衡钻井技术等；
7.岩石单轴强度的类型及大小关系等。
三、思考与练习
课后思考与练习题
上交作业
其他钻井技术及作业
2、卡钻事故的处理
（1）上提（键槽卡钻除外）、下放或转动钻具解卡 （2）浴井解卡。井内泡油、泡盐水、泡酸或采用清 水循环。 （3）上击（键槽卡钻除外） 、下击解卡。 （4）倒扣套铣解卡 （5）爆炸倒扣、套铣。 （6）爆炸、侧钻新井眼。
四、钻具事故及处理
1、常见的钻具事故 • 钻杆、钻铤本体断 • 钻杆滑扣、脱扣
重的井漏。
2、井漏的处理
（1）渗透性井漏处理 降低井下压差；降低钻井液密度； 采用平衡钻井。 适当提高钻井液的粘度和切力，以增大钻井液流入
地层孔隙的阻力。 在钻井液中加入桥堵剂。
（2）裂缝性井漏处理 注谷壳、锯末稠钻井液堵漏。
对非油气层中的裂缝性漏失，注入水泥或胶质水泥 堵漏。
对油、气层中发生的裂缝性漏失，采用注石灰乳钻 井液对裂缝性油气层进行暂时性封堵。
（3）溶洞性井漏处理 直接从井投入大体积、长纤维封堵物。
采用欠平衡压力钻井技术。
三、卡钻及处理
卡钻：型 （1）沉砂卡钻
接单根或起钻卸开立柱后，钻井液倒返甚至喷势很大。 开泵循环时，泵压很高或憋泵； 钻具上提遇卡，下放遇阻，且上提下放越来越困难， 转动时阻力很大甚至不能转动。 （2）井塌卡钻 大块泥饼和小块地层脱落，换钻头后下钻不能到底； 钻井液中携带有大块未切削的上部岩石； 钻进中突然发生憋钻，上提遇阻，泵压升高，憋泵甚 至钻具不能转动等现象。
二、井漏及处理
钻井过程中钻井液或水泥浆漏入地层中的现象。
1、井漏的原因及类型 （1）井漏原因 井内钻井液液柱压力大于地层破裂压力。
地层破裂压力低，岩层孔隙度大、渗透性好、或 有裂缝、溶洞等。
钻井工艺措施不当，如钻井液密度大、压力过高， 或开泵过猛、下钻速度过快而造成井下压力激动等。
钻井作业教学设计
下钻作业的工作过程及安全注意事项。 项目五 下表层套管固井套管柱附件及其功用，下套管工艺步骤，注 水泥的设备，注水泥施工程序。 情境五 教学地点 教室、实验 室、钻井模 拟室、钻具 陈列室、 教学手段 教学资源 学时分配
二次开钻
讲授、图示、 多媒体、模 演示、示范、 拟装置、模 启发、实践 型
16h
表一：整体教学设计表 整体教学设计表（1）
课程名称 总学时数 （ 144 ） 《钻井作业》教学设计 讲授（理论） 64 名称 《钻井作业》 教材、课程 标准、职业标 准及参考资料 《钻井技术专业 人才培养方案》 《石油钻井工》 技能（实践） 64 编著者 谷凤贤 林洪义 苗崇良 中国石油天然气集 团公司职业技能鉴 定指导中心 周金葵 钻井手册编写组 授课班级 平时测验 8 出版社 石油工业出版社 石油工业出版社 中国石油大学出 版社 石油工业出版社 石油工业出版社 2014 钻一 其它 8 出版时间 2011.9.1 2012.11.16 2009.5
流阀保持井底 压力不变； ⑤学会井 控设备的组装、 试压和基本维 护。
①学会按照 操作及安全要 求完成挖圆井、 打导管、 冲鼠洞 工作； ②学会根据 地层选择及组 合一次开钻常 用防斜钻具； ③学会按照 操作规程及安 全要求完成起 下钻、 接单根作 业； ④学会按照 要求进行井控 设备的安装、 防 喷演习、 井控坐 岗。
情景五一次开钻：这部分接单根、起下钻、固井工序繁多，施工工艺 复杂，由于受场地及安全因素的限制，不可能对学生进行实际操作演示， 这就增加了学生理解及掌握这些知识点的难度。
教学对象分析
优点： 动手能力强，肯吃苦，思维活跃 缺点： 学习动力不足，学习目标模糊，缺乏理想抱负，缺乏自主学习意识， 控制力不强，自觉性差，无计划性，盲目被动。
钻井基本知识ppt课件
绪论 石油钻井概述
（2）把钻井按井斜角不同分类：
直井、定向井、水平井 直井：井口与井底在同一条铅垂线上 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。 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。
（3）把钻井按井深不同分类：
浅 井 H<2500m ， 中 深 井 2500m<H<4500m ， 深 井 4500m<H<6000m ， 超 深 井 H>6000m<H<9000m 。 特 超 深 井 H>9000m
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
美国1859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；
前苏联在1863年才打出20m深的井。
11
二、钻井技术的发展
2．钻井方法的发展
钻井工程课件
1
钻井工程课件主要内容
第一章 钻头：刮刀钻头、牙轮钻头、PDC钻头、金刚石钻头
第二章 钻柱：作用与组成、工作 状态与受力分析、设计
第三章 钻进技术： 直井防斜技术 、 井斜的控制方法 、
钻进过程中各参数间的基本关系、
钻进参数优选、
水力参数优化设计
第四章 取心：概述 、取心工具组成及类型、
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）。
8
一、石油钻井概述
绪论 石油钻井概述
生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气而
钻的井。
钻井技术基础
钻井技术基础概述经过石油工作者的勘探会发现储油区块 , 利用专用设备和技术，在预先选定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的圆柱孔眼，并钻达地下油气层的工作，称为钻井。
在石油勘探和油田开发的各项任务中，钻井起着十分重要的作用。
诸如寻找和证实含油气构造、获得工业油流、探明已证实的含油气构造的含油气面积和储量，取得有关油田的地质资料和开发数据，最后将原油从地下取到地面上来等等，无一不是通过钻井来完成的。
钻井是勘探与开采石油及天然气资源的一个重要环节，是勘探和开发石油的重要手段。
石油勘探和开发过程是由许多不同性质、不同任务的阶段组成的。
在不同的阶段中，钻井的目的和任务也不一样。
一些是为了探明储油构造，另一些是为了开发油田、开采原油。
为了适应不同阶段、不同任务的需要，钻井的种类可分为以下几种。
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，提供地球物理参数而钻的井。
一般钻到基岩并要求全井取心。
剖面井：在覆盖区沿区域性大剖面所钻的井。
目的是为了揭露区域地质剖面，研究地层岩性、岩相变化并寻找构造。
主要用于区域普查阶段。
参数井：在含油盆地内，为了解区域构造，提供岩石物性参数所钻的井。
参数井主要用于综合详查阶段。
构造井：为了编制地下某一标准层的构造图，了解其地质构造特征，验证物探成果所钻的井。
探井：在有利的集油气构造或油气田范围内，为确定油气藏是否存在，圈定油气藏的边界，并对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需的地质资料而钻的井。
各勘探阶段所钻的井，又可分为预探井，初探井，详探井等。
资料井：为了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资料数据而钻的井。
生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气而钻的井。
生产井又可分为产油井和产气井。
注水(气)井: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。
专为注水注气而钻的井叫注水井或注气井，有时统称注入井。
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（2）井漏类型
渗透性漏失。漏速不大，一般在 10 m3／h以内。 裂缝性漏失。漏速～般为20～ 100 m3／h不等。 溶洞性漏失。漏速一般在 100 m3／h以上，属最严重的井漏。
2、井漏的处理
（1）渗透性井漏的处理
降低井下压差；降低钻井液密度，采用平衡钻井。 适当提高钻井液粘度和切力，以增大钻井液流入地层空隙的阻力。 在钻井液中加入桥堵剂。
第一节 井下复杂情况及事故处理
井喷、井漏、卡钻、钻具事故、井底落物等。
一、井喷
地层流体侵入井眼发生井涌，且失去控制的现象。 井喷的原因与溢流的原因相同。
井喷的处理：地面灭火压井；打救援井压井。
二、井漏及处理
钻井过程中钻井液或水泥浆漏入地层中的现象。
1、井漏的原因及类型
（1）井漏原因
井内钻井液液柱压力加大于地层破裂压力。 地层破裂压力低，岩层孔隙度大、渗透性好，或有裂缝、溶洞等； 钻井工艺措施不当。如钻井液密度大、压力过高，或开泵过猛以及 下钻速度过快而造成井下压力激动等。
平底铣（磨）鞋磨碎落物法
反循环打捞篮
平底铣（磨）鞋
第二节
一、取心的目的
• • • • • 研究地层 研究生油层 研究油气层性质 指导油、气田开采 检查开发效果
取心技术
二、钻进取心的几个环节
• 环状破碎井底岩石，形成岩心（圆柱体）。 • 保护岩心。 • 取出岩心。
三、取心钻进的评价指标
四、取心工具（2）裂Fra bibliotek性漏失的处理 注谷壳、锯末稠钻井液堵漏。 对非油气层中的裂缝性漏失，注入水泥或胶质水泥堵漏。 对油、气层中发生的裂缝性漏失，采用注石灰乳钻井液对裂缝性油、气层 进行暂时性封堵。
（3）溶洞性漏失的处理
直接从井口投入大体积和长纤维封堵物。 采用欠平衡压力钻井技术。
三、卡钻及处理
卡箍式
卡板式
卡瓦式
卡簧式
第三节
套管开窗技术
套管开窗侧钻的用途：
（1）钻多底井。 （2）事故并侧钻；
（3）已钻井偏离含油区；
（4）老油田枯竭采油井二次完井。
套管开窗目前有两种方法：
• 采用斜向器在套管一侧定向开孔； • 用扩张式工具将一段套管铣掉（段铣）。
用斜向器进行套管开窗：
卡钻：钻具陷在井内不能自由活动的现象。 1、卡钻类型
（1）沉砂卡钻
接单根或起钻卸开立柱后，钻井液倒返甚至喷势很大； 开泵循环时，泵压很高或憋泵；
钻具上提遇卡、下放遇阻，且上提下放越来越困难，转动时阻力 很大甚至不能转动。
（2）井塌卡钻
大块泥饼和小块地层脱落，换钻头后下钻不能到底；
钻井液中携带有大块未切削的上部岩石； 钻进中突然发生蹩钻，上提遇阻，泵压上升，憋泵甚至钻具不能 转动等现象。
（6）落物卡钻
2．卡钻事故的处理
（1）上提（键槽卡钻除外）、下放和转动钻具解卡。 （2）浴井解卡。井内泡油、泡盐水、泡酸或采用清水循环。
（3）上击（键槽卡钻除外） 、下击解卡。
（4）倒扣套铣解卡。 （5）爆炸倒扣、套铣。 （6）爆炸、侧钻新井眼。
四、钻具事故及处理
1、常见的钻具事故
• 钻杆、钻铤本体断； • 钻杆滑扣、脱扣。
取心钻头；岩心筒；岩心爪。
1、取心钻头
刮刀式；五轮取心钻头；金刚石取心钻头。
2．岩心筒及其悬挂装置
• 石油钻井中大多数是用双筒取心工具。 其结构包括内岩心筒、外岩心筒、内 外岩心筒扶正器、内岩心筒回压凡尔 及悬挂总成等部件。
3、岩心爪
• 在取心钻进结束后用以割断岩心，并 在起钻时承托已割取的岩心以防脱落。 • 在取心钻进时，允许岩心顺利通过进 入到内岩心筒而不损坏岩心。
第六章 其他钻井技术及作业
1、学时分配：3学时。 2、本章重点： （1）井漏发生的原因及预防措施； （2）漏失层位的判别； （3）常用堵漏材料及堵漏方法； （4）常见卡钻类型及发生原因； （5）不同卡钻类型的特征及判别； （6）不同类型卡钻的处理程序和常用工具； （7）特殊取心技术。 3、难点： (1)不同卡钻类型的特征及判别; (2)卡钻的处理程序; (3)相关工具的使用方法; 4、解决方法： （1）对难点问题注重讲解清楚相关原理 （2）利用现场实际事故处理资料加深学生的理解 （3）利用相关工具图片和事故处理模拟资料 5、作业： P334，4；5；6；7；8；9；11；14；16；22；P335，25；26。
（3）压差卡钻（泥饼粘附卡钻）
• 钻具无法上下活动或转动； • 能够开泵循环，且泵压正常稳定。
（4）键槽卡钻
钻进正常，泵压正常； 钻杆接头偏磨严重； 下钻不遇阻，但起钻到狗腿处常遇卡。 能下放但不能上提，严重时可卡死。
（5）缩径卡钻
• • • • 遇阻的位置固定， 循环时泵压增大， 上提困难．下放容易， 起出的钻杆接头的上部经常有松软泥饼。
2、钻具事故处理
（1）卡瓦打捞筒打捞
打捞矛
（2）打捞矛打捞
（3）公锥、母锥打捞
五、落物事故及处理
1、常见落物事故
• 掉牙轮（包括牙轮、牙轮轴、断巴掌、掉弹子），断刀片（刮刀
钻头），测斜仪落井，钻台工具落井等。
2、落物事故处理
井壁埋藏法
磁铁打捞法
反循环打捞篮打捞 随钻打捞
一把抓打捞